A replicação do DNA ocorre de forma semi-conservativa, com a separação das fitas de DNA e síntese de novas fitas complementares. Ela inicia em múltiplas origens de replicação e ocorre de forma bidirecional para duplicar o genoma eficientemente antes da divisão celular. A replicação gera uma cadeia líder contínua e outra retardada formada por fragmentos de Okazaki unidos.

1. Replicação do DNA
Profª Marília Andrighetti

2. Replicação do DNA
• Todos os organismos devem duplicar o seu DNA com
extrema precisão antes de cada divisão celular;
• Mecanismos básicos de replicação:
Separação das cadeias de DNA
Cópia de cada cadeia que serve como molde
Síntese da nova cadeia complementar

3. Replicação semi-conservativa

7. Existem origens de replicação
• Se a replicação começasse por um extremo da molécula de DNA
e terminasse em outro, estima-se que seria necessário 1 mês para
o cromossomo humano se replicar;
• No genoma procarioto existem uma origem de replicação; já em
células eucariontes existem múltiplas origens de replicação.
• Em um cromossomo médio existem, pelo menos 200 origens de
replicação;
• Unidades de replicação (replicons): início da replicação em várias
origens ao longo do genoma.

8. Replicação é bidirecional
• Uma vez iniciada a replicação em cada ponto da
origem ela se propaga para os dois lados da
molécula de DNA até encontrar replicons
vizinhos
• Replicação bidirecional envolve duas forquilhas
de replicação que se locomovem em direções
opostas.

9. Replicação é semidescontínua
• A polimerização dos desoxirribonucleotídeos na síntese do DNA
acontece somente na direção 5’→ 3’;
• Porém, as duas fitas são antiparalelas.... logo, como ambas as
fitas podem ser sintetizadas simultaneamente???
• A cópia da cadeia parental 3’→ 5’ pode ser sintetizada
continuamente. Essa cadeia filha que avança na direção 5’→ 3’
recebe o nome de cadeia lídercadeia líder ou cadeia contínuacadeia contínua;
• A cadeia parental 5’→ 3’ deve ser copiada de forma descontínua,
a qual recebe o nome de cadeia retardatáriacadeia retardatária, ou cadeiacadeia
descontínuadescontínua.

10. Replicação é semidescontínua
• Os fragmentos da cadeia descontínua recebem o
nome de fragmentos de Okazakifragmentos de Okazaki;
• São cadeias curtas:
 Procariontes: 1000-2000pb;
 Eucariontes: 200-300pb.

11. Origens de replicação
• Locais com
sequência específica
fácil de separar
• Ligam proteínas
iniciadoras
• Quando acionadas,
essas proteínas
permitem o início da
replicação

12. Origens de replicação
Tendem a ser ativadas em grupo, formando unidades de replicação.

14. Replicação
• DNA Polimerase
• Sentido 5’ → 3’
• Nucleotídeos 3P
são adicionados
– Liberação de
Pirofosfato

15. Micrografia, bolha de
replicação
Forquilhas de replicação

16. Forquilha de Replicação

17. Primase
• Sintetiza um primer de
RNA contendo
aproximadamente 11
bases; fornece 3’ OH
• DNA-polimerase
adiciona os nucleotídeos
iniciais na origem de
replicação dos pequenos
fragmentos de Okazaki;

18. Replicação das fitas
• Fita líder
– Primase age uma vez
• Fita retardada
– Primase age várias vezes
– Fragmentos de Okasaki

19. Direções de
replicação na Forquilha

20. Desenovelamento do DNA
• Proteínas de ligação a fita simples (SSPs)
• DNA helicase
– Quebra pontes de H
• DNA topoisomerases
- Relaxam o estresse contorcional
imposto pelo desenrolamento;

21. Forquilha de replicação
Polaridade da síntese define fitas
líder e retardada (descontínua)

23. DNA polimerase
• Enzimas que catalisam a
reação de síntese do DNA.
• Adiciona nucleotídeos tri-
fosfato à extremidades 3’OH
livre.
• Alongamento da cadeia de
DNA sempre é feito na direção
5’-3’.
• Incapaz de fazer DNA do zero
(precisa ter extremidade 3’OH
livre).
• Possui mecanismo de
correção de erros
(exonuclease 3’-5’)

24. DNA-polimerases - Procariotos
TipoTipo FunçãoFunção
DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido
5’→ 3’;
Atividade de exonuclease 3’→5’
Remove o primer de RNA da fita
descontínua.
DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo.
DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido
5’→ 3’. É a polimerase primária durante a
replicação normal do DNA

25. DNA-polimerases - Eucariotos
TipoTipo FunçãoFunção
DNA Polimerase α (alfa) Replicação do cromossomo nuclear
(fita descontínua)
DNA Polimerase δ (delta) Replicação do filamento contínuo do
cromossomo nuclear
DNA Polimerase ε (épsilon) Reparo do DNA do cromossomo
nuclear
DNA Polimerase β (beta) É pequena e atua no reparo de DNA
DNA Polimerase γ (gama) Replicação de DNA mitocondrial

26. DNA Replication
• DNA Pol precisa de um
molde inicial
• Primase: gera um molde
de RNA complementar
• A DNA Pol III agora é
capaz de adicionar bases
à extremidade 3’OH

27. Eliminação
dos
fragmentos
de Okasaki
DNA Pol I

28. Mecanismo da enzima Ligase

30. Visão geral
Repare na
posição do
primer de
RNA

32. Reparo pela
Polimerase
• Mecanismo de verificação
(Proof-reading)
• DNA-polimerase possui
– Uma atividade de
polimerização 5’→ 3’
– Uma atividade de
exonuclease 3’→ 5’

33. Reparo pela
Polimerase
• Mecanismo de verificação
(Proof-reading)
• DNA-polimerase possui
– Uma atividade de
polimerização 5’→ 3’
– Uma atividade de
exonuclease 3’→ 5’

34. DNA
Repair
• Checagem de
pareamento
incorreto
(eucariotos)
• Proteínas
especiais para
reparo do erro

35. E as extremidades dos cromossomos?

37. Ciclo celular
• A replicação do DNA
é regulada
temporalmente
• Fase S do ciclo
celular
• Ciclinas

38. Conclusões
• Replicação semi-conservativa
• Bolha de replicação avança em duas direções
• Fita líder e fita retardada
• Helicases e topoisomerases desenrolam o DNA
• Primase faz o primer
• DNA polimerase III, DNA polimerase I
• DNA ligase
• Telomerase