O documento descreve o processo de replicação do DNA em bactérias. A replicação ocorre de forma semi-conservativa, bidirecional e inicia-se a partir de uma origem fixa no DNA bacteriano, com proteínas como a DnaA, DnaB e a primase auxiliando no processo. A replicação gera duas fitas complementares de DNA idênticas à original.

1. Prof. Dra. Adriana Dantas
UERGS – Bento Gonçalves

2. • Watson e Crick propuseram, em
1953, um modelo de molécula de
DNA, que seria em DUPLA
DNA
HÉLICE e em ESPIRAL, com
duas cadeias de nucleotídeos
ligados por PONTES DE
HIDROGÊNIO.

3. Informações disponíveis, quais eram:
1- a molécula de DNA era grande, longa, fina e composta de nucleotídeos:
adenina; guanina; timina e citosina;
2- Os estudos de difração de raios X, realizados por Maurice King e Rosalind
Franklin sugeriam a forma helicoidal;
3- Linus Pauling (1950), descreveu a estrutura helicoidal com um filamento
mantida por pontes de hidrogênio em proteínas e sugeriu que o mesmo
pudesse ocorrer com o DNA;
4- Erwin Chargaff havia demonstrado que a proporção entre os nucleotídeos
A e T era de 1:1, o mesmo acontecendo entre G e C.

4. Difração de Raios-X Estrutura Molecular
34A

5. O Ácido
Desoxirribonucléico é um
polinucleotídeo formado
por duas “fitas” ou hélices
ligadas entre si por pontes
de hidrogênio entre as bases
nitrogenadas.
O pareamento das bases
sempre segue a mesma
ordem: Adenina com Timina
e Guanina com Citosina.

6. Polímero longo:
Base
1 1. A ligação entre a base
Pentose nitrogenada e a pentose é
feita covalentemente através
de uma ligação N-glicosídica
com a hidroxila ligada ao
carbono-1 da pentose.
4 1
2
2 •2. Os nucleotídeos são
unidos por ligações
fosfodiéster covalentes que
ligar o carbono 5´de um grupo
desoxirribose (pentose + base)
ao carbono 3´do próximo

7. Portanto:
:
1) ÁCIDOS NUCLEICOS são
compostos por nucleotídeos ligados
entre si através de ligação covalente.
2) NUCLEOTÍDEOS são as unidades
fundamentais dos ácidos nucléicos.
Cada nucleotídeo é constituído por
um grupo fosfato, uma pentose e uma
base.
Purinas: Adenina, Guanina
BASES
DNA ≠ RNA Pirimidinas: Citosina, Timina, Uracila

8. Adenina Guanina
Purinas
Citosina Timina Uracil
Pirimidinas

9. A Importância do DNA
-Transportar muita informação, de célula para célula e de geração
para geração;
-Capacidade de produzir cópias exatas de si mesmo, pois os
cromossomos são copiados em cada divisão celular;
-Capacidade de “replicar erros” de cópia, como se fossem o gene
original;
-Apresenta mecanismo de decodificação da informação
armazenada, traduzindo-as através da produção de
enzimas/proteínas;
-O DNA é chamado de “molécula da vida” pois contém o código
pra construção das proteínas em todos os seres vivos;
-Nos eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo celular formando
os cromossomos e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos;
-Nos procariontes encontra-se uma molécula de DNA circular
(cromossomo bacteriano) e outras moléculas circulares chamadas
plasmídeos;

10. As seqüências ose-
fosfato são
representadas pelas
linhas, e as seqüências
de pares de bases é
aleatória

11.  Se replicação é semi-conservativa e a
polimerização deve ser sempre no sentido 5
´→3´
 Mas o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita
ocorre no sentido 5’ → 3’ e a outra no sentido
3’ → 5’
 Como ocorre então a replicação nos dois
sentidos?

12.  A dupla hélice é como um zíper que se abre,
começando por uma ponta, a deselicoidizaçao
dos dois filamentos irá expor as bases isoladas de
cada filamento.
 Cada base exposta irá se parear apenas com sua
base complementar;
 Um dos filamentos isolados irá agir como molde e
começará a formar uma dupla hélice idêntica a que
foi aberta;
 Os nucleotídeos será adicionados supostamente
vem de reservatório livre presentes na células

13. Replicação
do DNA
O mecanismo de
replicação está
baseado no
pareamento das
bases da dupla
hélice do DNA.
A estrutura do
DNA contém a
informação
necessária para
perpetuar sua
seqüência de
bases

14. Origens de replicação
 A replicação da E. coli começa a partir de uma origem
fixa, progride bi-direcionalmente
 A forquilha se move em ambas as partes, terminando num
local chamado término
 A origem única é chamada oriC , tem 245 pb de
comprimento;
 Seqüência em tandem com 13 pb, chamada seqüência de
consenso;
 Seqüência de pontos de ligação com uma proteína, onde

15. OriC -
cromossomo
de E.coli

16. Nos eucariotos são abertos várias "bolhas
de replicação" ou replicons

17.  Autoradiografias feitas por J.
Cairns (1963) em DNA de E.
coli tratadas com meio
contendo Trimidina
comprovaram que a replicação
é semi-conservativa,
bidirecional e que o DNA e
circular.

18. A replicação do cromossomo circular

19. Replicon: Unidade do DNA onde está ocorrendo um
evento de replicação
Replicon:
• Origem + Término
• Ativados apenas uma única vez em cada
ciclo celular
• O genoma de uma célula procariótica
constitui um único replicon
• Cada cromossomo eucariótico constitui
vários replicons e todos são ativados uma
única vez no ciclo celular ainda que não
simultaneamente

20. O genoma bacteriano circular constitui um único replicon
Origem da replicação
Forquilhas
de
replicação
Fitas novas
Fitas velhas
• A velocidade da forquillha de replicação bacteriana é 50000pb/min
• Um única origem de replicação em E.coli (OriC, 245 pb)

21. O genoma eucariótico constitui vários replicons
A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000
pb/min
Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em
tempos diferentes
Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática

22.  A síntese de DNA deve ser iniciada com um primer,
oligonucleotideos curtos, que gera um segmento de DNA
duplex;
 A replicação de cromossomos de E. coli usa primers de
RNA, são sintetizados ou pela RNA polimerase ou pela
enzima primase;
 Primase sintetiza um trecho curto (aproximadamente 30
pb) de RNA complementar a uma região especifica do
cromossomo;
 A Cadeia de RNA é então amplificada com DNA pela DNA
polimerase

23.  A primase de E. coli forma um complexo com o
molde de DNA e proteínas adicionais, com dnaB,
dnaT, priB e priC. O complexo total é chamado de
primossomo;
 DNA polimerase sintetizam novas cadeias no
sentido 5’- 3’;
 Devido a polaridade inversa da molécula de DNA,
movem-se no sentido 3’- 5’no filamento molde;
 Enquanto o filamento leading(novo) é sintetizado
continuamente, o lagging é sintetizado em
segmentos curtos e descontínuos

24.  O novo filamento cresce em sentido oposto da
forquilha de replicação
 Em E.coli a poli III faz a maior parte da síntese
do DNA em ambos os filamentos, a poli I completa
os espaço deixados no filamento lagging, que
então são fechados pela DNA ligase
Fita contínua (líder)
Fita descontínua

27. Polimerases de DNA:
As enzimas que
sintetizam DNA
 A síntese de DNA ocorre
pela adição de nucleotídeos
a extremidade 3´OH da
cadeia em crescimento.
 O precursor da síntese é
o desoxiribonucleosídeo 5
´trifosfato
 Sentido da síntese
sempre é 5’ → 3’
 A replicação é um
processo extremamente fiel.
As DNA-polimerases tem
atividade revisora

28. DNA polimerase
•A DNA polimerase estendem a cadeia,
(polimerização) mas não podem iniciar a
polimerização
cadeia
•DNA polimerase - enzima que catalisa a
reação de replicação
•Reação funciona com as formas de
trifosfato dos nucleotídeos
•Quantidade total de DNA ao final da
reação pode ser de até 20 vezes a
quantidade original de DNA.

29. As enzimas e suas ações
 Polimerases: todas podem tanto adicionar
como remover nucleotídeos, somente no
sentido 5’ → 3’;
Quando removem do final do filamento são
chamadas de exonucleases
Se os removem em algum outro lugar do
filamento, são chamadas de
endonucleases .
A remoção é feita no sentido inverso, ou
seja 3’ → 5’.

30. Desoxiribonucleosídeo
5´trifosfato
(precursor)
Fita sendo
polimerizada
Fita molde

31. As DNA-polimerases sempre requerem um iniciador
previamente pareado ao molde que será copiado

32. Atividade revisora 3’ → 5’ garante a fidelidade da replicação

33. Tipo Função
DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido
5´3´
Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´
Preenche pedaços pequenos de DNA
durante a replicação e processo de reparo
DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo, mas
também pode replicar DNA quando o filamento
molde é danificado
DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5
´3´. É a polimerase primária durante a
replicação normal do DNA

34.  Helicases são enzimas que rompem pontes de hidrogênio que
unem os dois filamentos de DNA na dupla hélice;
 Entre as helicases de E.coli estão a proteína dnaB e rep;
 Gera torções no DNA circular que tem que ser removidas para
permitir que a replicação continue;
 A superelicoidizaçao pode ser criada ou relaxada por enzimas
chamadas topoisomerases;
 As topoisomerases podem induzir ou remover alças, ou
ligações em uma cadeia.

35.  Proteínas de iniciação identificam a origem da replicação e
participam da ligação da DNA helicase ao DNA;
 A proteína de iniciação acoplada à DNA helicase abre o DNA
na junção “Y”.
 As pontes de H se rompem e a molécula se abre como um
zíper e se desespiraliza e a ela unem-se a primase e outras
proteínas
 (DNA helicase + primase + outras proteínas = primossomo)
 As fitas se mantêm separadas durante a replicação graças à
ação de uma proteína a Single-strand binding proteins - SSB

36.  A primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o primer de
RNA em uma região não coberta pelas SSB;
 A topo isomerase alivia a tensão da espiralização provocada pela
abertura do DNA Ex. DNA girase;
 A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias.
 Capturam os nucleotídeos, prontos com um trifosfato, os levam
ao molde, retiram dois fosfatos e os ligam ao C 3’ do
nucleotídeo anterior.
 A polimerização ocorre muito rapidamente (100.000 nucl./min).
nucl./min)
 Outras DNA polimerases preenchem as falhas e corrigem erros.

37.  Os Fragmentos de Okazaki (complementam o filamento lagging);
 É formado um primer de RNA pela enzima primase;
 Os primers são continuados pela DNA polimerase III até o primer do
próximo fragmento de Okasaki;
 DNA polimerase I retira o primer de RNA e completa o pedaço com
nucleotídeos corretos;
 Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.

38.  Duas DNA polimerases III ficam unidas e trabalham
conjuntamente, a helicase e a primase movem-se ao longo
do DNA;
 O filamento leading é alimentado imediatamente pela
polimerase;
 O filamento lagging não é complementado pela polimerase
até que um primer seja colocado sobre o filamento.;
 Isto significa: que um longo pedaço de DNA fica aberto
significa
durante o processo e que a replicação que ocorre
primeiro no filamento leading enquanto a do filamento

39. A subunidade
Beta da
DNA-
polimerase
III envolve o
duplex das
fitas-filhas

40. Proteínas presentes na origem de Replicação de E.coli
DnaA Reconhece a origem e abre a dupla fita em
sítios específicos
DnaB (helicase) Desenrola o DNA
DnaC Auxilia a ligação de DnaB na origem
HU Proteína do tipo histona que estimula a
iniciação
Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA
Single strand binding Liga a fita simples de DNA
(SSB)
RNA polimerase Facilita a ação da DnaA
DNA girase Alivia a tensão torsional gerada pela
abertura da dupla-fita
Dam Metilase Metila as sequências GATC na OriC

43. A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um
iniciador (primer) de RNA
Síntese da Fita descontínua
Fita descontínua
Fita contínua
Síntese da Fita Contínua

44. Fragmentos
de Okasaki
ocorrem na fita
descontínua
A DNA
polimerase III
é responsável
pela síntese da
maior parte do
DNA
A DNA
polimerase I
remove o
primer de RNA
e preenche as
lacunas
A DNA
ligase sela as
quebras

45. A DNA ligase sela as quebras

46. Proteínas presentes na forquilha de Replicação de E.coli
SSB Liga a fita simples de DNA
DnaB (helicase) Desenrola o DNA
Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA
DNA Polimerase III Sintese da fita nova
DNA Polimerase I Preenche as lacunas e excisa os primers
DNA Ligase Liga os fragmentos
DNA girase Superenrolamento

47. O complexo de
replicação
A proteína DNA B
(helicase) é responsável
pelo movimento para
frente da forquilha
Cada core catalítico
da DNA PolIII sintetiza
uma das fitas-filhas
O primossomo afasta
uma das fitas molde
Proteínas SSB
mantem as fitas
parentais separadas

48. Forquilha Forquilha
sentido sentido
antihorário horário
Terminação Terminação

49.  A replicaçao do DNA de bacterias como a E. coli,
segue bidirecionalmente ao redor do
cromossomo.
 Duas forquilhas de replicação movem-se em
direções opostas, para longe da origem de
replicação
 Como cromossomo bacteriano é um alça
fechada, as forquilhas de replicação acabam se
encontrando quando a replicação esta completa
 Após a replicação cada célula filha recebe uma
copia da molécula nova de DBA, isto é – um
cromossomo completo.

50. DNA Polimerase em Função
eucariotos
DNA Polimerase α Replicação do cromossomo
nuclear (fita lagging)
DNA Polimerase β Reparo de DNA no preenchimento
de espaços do cromossomo
nuclear. Análoga a Polimerase I
DNA Polimerase γ Replicação de DNA mitocondrial
DNA Polimerase δ Replicação do filamento leader a
da lagging do cromossomo nuclear
DNA Polimerase ε Reparo do DNA do cromossomo
nuclear
DNA Polimerase ζ Aparentemente reparo de DNA

51.  Nos fragmentos de Okasaky, os primers de
RNA são removidos por uma Rnase que é
complementado por uma polimerase de
reparo.
 A finalização da replicação é feita com a
formação de estruturas complexas no topo do
cromossomo, os telômeros
 Os telômeros são replicados com a ajuda das
telomerases.

52. voltar

53. TRANSCRIÇÃO : EUCARIOTO X PROCARIOTO
EUCARIOTOS PROCARIOTOS

54.  Fita complementar de RNA a partir de uma
DNA
 TRÊS tipos de RNA em procariotos:
 RNA mensageiro – codifica a informação
 RNA ribossômico – maquina para síntese protéica
 RNA de transferência

56.  RNA polimerase liga-se ao DNA em local denominado
promotor. Somente uma das duas fitas serve de molde para
síntese de RNA para um dado gene
 O RNA é sintetizado na direção 5’- 3’
 RNA polimerase monta nucleotídeos livres em uma cadeia
nova, utilizando o pareamento complementar
 A medida que a cadeia nova de RNA cresce, RNA polimerase
se move ao longo do DNA
 A síntese de RNA continua até que a RNA polimerase atinja
um local no DNA denominado terminador.
 A RNA polimerase e o mRNA recém-formado de fita simples
são liberados do DNA

57. Transcrição
Gene ativo RNA polimerase
5’ T G CA C 3’
A 3’
ATGGC A
AU
TACCG GC A T
TA
3’ C G T 5’
5’
C
AU GG DNA - Fita molde
Molécula de RNA nascente complementar a fita molde
•Fita única
•No lugar da Timina haverá uma Uracila

58. Tradução
Cada códon é traduzido num AA específico
AA livre
Ribossomo His
Gly
Phe
Glu
Proteína Asp
Met
Ala Cys
tRNA
5’ 3’
AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA
Molécula de mRNA
codon
Direção do avanço do ribossomo

59. Gly His
Phe
Glu
Asp
Met
Ala Cys
5’ 3’
AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA

60. Ile
Met His
Ala Gly
Cys
Asp
Glu
Phe
5’ 3’
AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA

61. Met
Ala
Cys
Asp
Glu Asn
Phe
Gly
His
Ile
Lys
Leu Met
5’ 3’
GACGAAUUCGGACACAUAAAAUUAAUG

62. Ala Cys Asp Glu Phe
Met Gly
His
Ile
Lys
Leu
Met
Asn
Pro
Gln
5’ STOP 3’
AUAAAAUUAAUGAACCCACAAUAATAC

63. Ala Cys Asp Glu Phe
Met Gly
His
Ile
Gln Lys
Pro Leu
Asn Met
5’ 3’
AUAAAAUUAAUGAACCCACAAUAATAC
RNAm será degradado

64. Ala Cys Asp Glu Phe
Met Gly
His
Ile
Gln Lys
Pro Leu
Asn Met
PROTEÍNA NORMAL

65. Exemplo hipotético de uma mutação pontual
Gene Normal = Proteína Normal
5’ T G CA C 3’
ATGGC A A
TACCG T T
A C G T
3’ 5’ 3’
5’
AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA
mRNA
Alanina
Gene Mutado =Proteína Anormal - G T
5’ T G CA C 3’
A
ATGGA A
TACCT TA T
3’ C G T 5’
5’ 3’
AUGGAAUGCGACGAAUUCGGACACAUA
mRNA
Acido Glutâmico

66. A Tradução
 O RNAm transcrito no núcleo
chega ao citoplasma e se liga
a um ou mais ribossomos.
 O ribossomo “lê” o primeiro
códon e um RNAt com o
anticódon correspondente
transporta um aminoácido e
se liga ao códon.
 O ribossomo se desloca, no
sentido 5’3’ e lê o próximo
códon.
 Os aminoácidos são unidos
por ligações peptídicas.
 Ao final da tradução o
polipeptídeo se desliga e se
constituí na proteína.

67. Ala Cys Asp Glu Phe
Met Gly
His
Ile
Gln Lys
Pro Leu
Asn Met
e
p Glu Ph G ly
As
s
PROTEÍNA NORMAL Cy His
Glu
I le
t Lys
Me
Leu
G ln
t
ro
P sn Me
A
PROTEÍNA DEFEITUOSA