A velocidade de síntese de um novo filamento de DNA em humanos é de cerca de 3.000 nucleotídeos por minuto, sendo que em bactérias cerca de 30.000 nucleotídeos são adicionados a uma cadeia de DNA nascente por minuto. Show
Diante desses fatos, fica claro que a maquinaria de replicação do DNA deve funcionar de forma rápida e precisa. Estima-se que ocorra um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção dos erros durante e logo após o processo de replicação do DNA. Como ocorre a replicação do DNA?A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, visto que cada um dos filamentos complementares da dupla fita parental é conservado durante o processo. Além disso, a replicação do DNA é iniciada em origens únicas, as quais são caracterizadas por uma sequência de bases específicas denominadas origem da replicação. É interessante ressaltar que a partir da origem de replicação, esse processo ocorre bidirecionalmente. Dessa forma, uma nova fita de DNA é sintetizada na direção 5´ para 3´. No entanto, considerando o sentido da replicação e a natureza antiparalela do DNA, percebemos que a fita utilizada como molde só pode ser lida da extremidade 3´ para 5. Como a abertura da dupla fita é gradual a partir da forquilha de replicação e o sentido de replicação deve ser obrigatoriamente na direção 5´ para 3´, a síntese das duas fitas ocorre de forma descontínua, ou seja, em sentidos opostos. Sendo assim, uma fita é sintetizada continuamente, sendo denominada de fita líder, enquanto a outra (fita tardia) é sintetizada a partir de pequenos fragmentos denominados de fragmentos de Okasaki. O processo de replicação do DNA pode ser dividido em três etapas: Iniciação, alongamento e terminação.A iniciação é considerada a única fase regulada da replicação do DNA, e visa assegurar que o DNA seja replicado somente uma vez por ciclo celular. Como o próprio nome diz, essa fase corresponde ao início da replicação do DNA, na qual as enzimas helicases agem separando a dupla fita de DNA. Seguida a essa etapa, inicia a fase de alongamento, a qual corresponde à síntese das fitas líder e tardia propriamente dita. A síntese da fita líderinicia-se com a síntese de um pequeno segmento de RNA (primer) pela enzima primase, visto que a DNA polimerase, enzima chave desse processo, não tem a capacidade de fazê-lo pela ausência de grupos hidroxila (OH) expostos. Após a síntese do primer, a enzima DNA polimerase está apta a adicionar os desoxirribonucleotídeos, sintetizando assim a nova molécula de DNA. A síntese da fita líder prossegue continuamente até o final da molécula, na qual o primer é então retirado e substituído por DNA. Por outro lado, a síntese da fita tardia ocorre através da formação de pequenos fragmentos. Inicialmente, a exemplo da síntese da fita líder, também é sintetizado um primer de RNA, e a enzima DNA polimerase adiciona desoxirribonucleotídeos à cadeia de DNA nascente. A grande complexidade dessa síntese reside no fato de que apenas uma DNA polimerase deve sintetizar a fita líder e tardia ao mesmo tempo. Para que isso ocorra, uma pequena alça na fita tardia é criada, a qual visa aproximar as duas forquilhas de replicação. Como a fita tardia é sintetizada descontinuamente, a síntese do primer de RNA é repetida diversas vezes durante a replicação do DNA. No final do processo, todos os primers são retirados por enzimas específicas e os fragmentos de Okasaki unidos, concluindo com isso a síntese da fita tardia do DNA. A última etapa da replicação do DNA é a terminação.Considerando um modelo de organismo procariótico, tal como a Escherichia coli, podemos inferir que como seu DNA é disposto de forma circular e a replicação ocorre bidirecionalmente, chegará um ponto em que as duas forquilhas de replicação se encontrarão e terminarão a síntese daquela nova molécula de DNA. Em eucariotos, porém, a questão é mais complexa. Na fita líder, a replicação ocorre normalmente até o final do molde parental. Na fita tardia, porém, como ela está sendo sintetizada em sentido oposto, a extremidade da fita torna-se difícil de replicar. A solução envolve a ação das enzimas telomerases que sintetizam os telômeros, os quais são compostos de várias cópias de uma sequência consenso, assegurando assim que a fita tardia seja replicada adequadamente até o término do processo de replicação. Gostou do artigo? Inscreva-se no nosso blog, conheça os cursos de biologia e continue nos acompanhando. Ouça este artigo: Em 1953, o biólogo norte-americano James D. Watson e o físico inglês Francis H. C. Crick propuseram o modelo para explicar a estrutura da molécula de DNA. Além de explicar as propriedades químicas e físicas da molécula, explicava também sua duplicação, ou replicação. A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção de erros durante e imediatamente após a replicação. A replicação do DNA é um processo semiconservativo, pois cada uma das suas moléculas recém formadas conserva uma das cadeias da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde. A replicação do DNA envolve três etapas:
Para que a síntese de DNA ocorra, são necessários dois substratos fundamentais: desoxinucleosídeos trifosfatados e uma junção iniciador: molde. O DNA começa a ser sintetizado pela extensão de extremidade 3’ do iniciador. Essa é uma característica universal do DNA e do RNA. A fita molde irá orientar qual dos quatro nucleosídeos trifosfatados será adicionado. As duas fitas possuem uma orientação antiparalela, o que significa que a fita molde para a síntese de DNA tem orientação oposta à fita de DNA que está sendo sintetizada. A síntese do DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase. Ela utiliza um único sítio ativo para catalisar a síntese do DNA. O pareamento correto das bases é necessário para que a DNA-polimerase catalise a adição do nucleotídeo. Ambas as fitas do DNA são sintetizadas juntas na forquilha de replicação, com orientação antiparalela. Durante o processo de replicação, as pontes de hidrogênio são catalizadas e os nucleosídeos livres unem-se a elas, respeitando sempre a regra do emparelhamento: Adenina-Timina, Citosina-Guanina. À medida que se encaixam nas cadeias do DNA, vão formando duas novas cadeias, obedecendo a regra da replicação semi-conservativa.  Processo de replicação de DNA. Ilustração: Designua / Shutterstock.com [adaptado] Erros de replicaçãoEm sua maioria, os erros são rapidamente removidos e corrigidos por uma série de enzimas do sistema de reparo do DNA que primeiro reconhecem que filamento na dupla hélice recém-sintetizada contém a base incorreta e então a substitui pela base complementar correta. A replicação do DNA precisa ser um processo extremamente preciso, pois a carga de mutação sobre um organismo é intolerável, embora ocorra a uma taxa de menos de uma mutação de par de bases por divisão celular. Bibliografia: Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/genetica/replicacao/ Quais são as enzimas envolvidas na replicação e qual a função de cada uma delas?A enzima primase é responsável por sintetizar uma porção de RNA, chamado de primer. Nessa etapa vários primers são gerados e vão se unindo à cadeia para iniciar a síntese de DNA. A enzima DNA polimerase é a enzima de replicação responsável por ampliar a nova cadeia adicionando as bases (A, C, G e T).
Quais as principais enzimas envolvidas na replicação?Logo vem a principal enzima da replicação: DNA Polimerase. A DNA Polimerase é capaz de sintetizar uma nova fita de DNA a partir de uma fita molde e agrega nucleotídeos na extremidade 3' da fita de DNA. Na verdade não é só uma enzima que participa da replicação, é um grupo de enzimas.
Qual a função do processo de replicação do DNA?A replicação da molécula de DNA, também conhecida por duplicação ou polimerização, é um fenômeno genético que assegura a autoduplicação das informações contidas nos cromossomos, especificamente nos genes.
Quais são as etapas do processo de replicação?O processo de replicação do DNA pode ser dividido em três etapas:. Iniciação, alongamento e terminação. ... . A síntese da fita líder. ... . A última etapa da replicação do DNA é a terminação.. |
Quais as principais enzimas envolvidas no processo de replicação e quais suas funções?
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