O que é a replicação do DNA e como ela funciona?
O DNA é o portador de sua informação genética e está localizado no núcleo da célula. Quando uma célula quer se dividir, ela já aumentou e duplicou seu DNA. Também faz sentido, porque eles deveriam ter o mesmo material genético. Mas como o processo de duplicação do DNA realmente funciona? E para que serve?
O DNA duplica antes de cada mitose e meiose (divisão celular). Isso acontece porque duas células filhas idênticas com um conjunto completo de cromossomos devem surgir de uma divisão celular. Esse processo é chamado de replicação. Este processo ocorre durante a interfase (ver link mitose), na qual ocorrem todos os preparativos necessários para a próxima divisão celular.
A replicação é regulada por algumas enzimas (proteínas). Antes que o DNA possa ser duplicado, a fita dupla do DNA deve ser separada. Isso acontece quando a enzima helicase quebra as ligações de hidrogênio e as decompõe em fitas simples de DNA. Uma abertura em forma de bolha se forma entre as duas fitas individuais, a chamada bolha de replicação.
No final dessa bolha de replicação, onde o DNA acabou de se separar, você pode ver uma forquilha de replicação em forma de y a partir da qual a duplicação do DNA prossegue. As fitas simples de DNA são estabilizadas por proteínas Seb específicas.
Outra enzima, a primase, prepara o ponto de ligação (primer, uma sequência curta de nucleotídeos) para a DNA polimerase na extremidade 3′, pois esta só pode sintetizar (produzir) da extremidade 3′ para a 5′. Esta é a enzima que completa a fita simples para formar uma nova dupla hélice (fita dupla). Os nucleotídeos (moléculas feitas de açúcar, fosfatos e componentes básicos) são ligados à fita de DNA exposta de maneira complementar (os mesmos pares de bases sempre se ligam, adenina e timina, guanina e citosina).
Duas fitas simples emergem do DNA separado, ambas as quais também devem ter uma fita complementar (suplementar). Uma distinção é feita aqui entre duas fitas, a fita principal e a fita seguinte.
Processo de replicação do DNA
Você pode chamar o processo de duplicação do DNA de replicação do DNA . O DNA em todas as células deve ser duplicado regularmente para que as células se dividam. Toda a informação genética é armazenada no DNA.
Como o DNA está organizado em uma dupla hélice, para duplicá-lo, ele deve primeiro ser desenrolado e colocado em uma forma simples de escada de corda. A fita dupla de DNA pode então ser dividida em duas fitas simples e cada uma pode ser adicionada de volta para formar uma fita dupla separada. As etapas individuais da replicação do DNA são basicamente assim:
- Desdobramento do DNA
- Clivagem da fita dupla
- Suplementação da cadeia principal
- Conclusão da seguinte vertente
A replicação do DNA ocorre durante o ciclo celular , durante o qual todos os componentes celulares são duplicados. É particularmente importante que você saiba como é o processo de replicação.
Processo de replicação:
1. A enzima topoisomerase desenrola a dupla hélice do DNA.
2. A helicase então divide a fita dupla de DNA agora desenrolada em duas fitas simples, quebrando as ligações de hidrogênio dos pares de bases opostos enquanto consome ATP.
3. A primase sintetiza os chamados primers nas extremidades 3′, que são necessários para o início da replicação real e servem como ponto de partida.
4.Na extremidade 3′ do primer, a DNA polimerase começa a sintetizar bases complementares, resultando em uma nova fita dupla de DNA.
No entanto, a DNA polimerase só pode correr de 5′ a 3′. Isso significa que a síntese deve prosseguir na direção oposta na fita antiparalela (3′ a 5′). E isso só funciona se novos primers forem definidos repetidamente. Desta forma, pedaços individuais de DNA sintetizados, os chamados fragmentos de Okazaki, são criados entre os primers. Fala-se também de uma formação descontínua da fita de DNA.
5. A RNase H agora remove os primers de RNA do DNA e outra DNA polimerase fecha as lacunas resultantes com bases complementares.
6.Finalmente, a enzima ligase liga a fita formada de forma descontínua por ligações éster.
Noções básicas de replicação de DNA
Antes de cada divisão celular , o conjunto completo de cromossomos no núcleo deve ser duplicado exatamente. Este processo é conhecido como replicação do DNA , resultando em duas cromátides irmãs idênticas de cada cromossoma . Os blocos de construção para a síntese de DNA (assim como para RNA ) são trifosfatos de nucleosídeos . A energia para a síntese vem da clivagem da ligação anidrido fosfórico entre os grupos α- e β-fosfato desses nucleotídeos.
- Definição : Produção de uma cópia de uma ADN durante divisão celular(na Fase S dociclo de célula)
- Objetivo : Apósdivisão celularfilha contém informação genética idêntica
- Propriedades do mecanismo de replicação
- semi-conservador
- A ADN é dividida em duas fitas simples (formação de uma forquilha de replicação )
- Cada fita simples serve como molde para a síntese de uma nova fita complementar.
- O resultado da replicação são duas moléculas idênticas de ADNde fita dupla , cada uma consistindo em uma fita velha (fita-mãe) e uma fita-filha recém-sintetizada.
- Bidirecional
- A replicação vai em duas direções
- Duas forquilhas de replicação “ativas” são formadas no ponto em que a fita dupla de DNA é desenrolado
- semi-conservador
Processo de replicação do DNA
A replicação do DNA é dividida em três fases: iniciação, elongação e terminação.. Uma variedade de enzimas diferentes estão envolvidas.
proteínas envolvidas na replicação do DNA
Desdobramento do DNA
Na primeira etapa, o DNA deve ser trazido de sua forma espiral original para uma “forma de escada de corda” aberta. A enzima topoisomerase , que desenrola o DNA, é responsável por isso. Agora há uma fita dupla de DNA sem “torcer”. Sem essas torções, o DNA pode ser processado melhor nas etapas seguintes.
Clivagem da fita dupla
Após o desenrolamento, a fita dupla de DNA é convertida em duas fitas simples. A enzima helicase é usada para isso. A helicase cliva as ligações entre as bases opostas do duplex como um zíper. Isso cria as duas fitas simples de DNA. Você também pode chamar o ponto em forma de Y no qual a helicase quebra as ligações da fita dupla de forquilha de replicação .
A fim de marcar para a próxima etapa onde a duplicação deve começar, os fios individuais precisam de pontos de partida. Esta é a tarefa do chamado primase . Ele produz uma molécula iniciadora chamada primer na extremidade 3′ de cada fita individual. Primers são pedaços de RNA que consistem em apenas alguns nucleotídeos.
Suplementação da cadeia principal
Após a divisão da fita dupla em duas fitas simples (fita líder e fita atrasada), a duplicação do DNA pode começar. A enzima DNA polimerase agora se liga aos primers definidos pela primase . A polimerase liga mais nucleotídeos aos nucleotídeos da fita simples. As bases complementares dos nucleotídeos sempre se combinam. A polimerase só pode adicionar novos nucleotídeos à extremidade 3′ do primer. Portanto, sempre funciona na direção 5′ -> 3′ em relação às novas fitas de DNA a serem produzidas. Isso leva a uma diferença na duplicação de ambas as fitas.
A fita na qual a DNA polimerase funciona na mesma direção que a helicase é chamada de fita líder . No caso da fita líder, a extremidade 3′ do primer é orientada na direção da forquilha de replicação. Com esta orientação inteligente, a DNA polimerase pode alongar a fita simples continuamente. Nos seres vivos com núcleo celular, esse alongamento geralmente ocorre até que o final da fita de DNA seja alcançado.
Conclusão da seguinte vertente
A duplicação da fita oposta funciona de forma diferente. Com esta chamada fita secundária , a DNA polimerase só pode funcionar na direção 5′->3′. Começa novamente na extremidade 3′ do primer.
A fim de dobrar a fita simples aqui também, a primase tem que definir repetidamente novos primers a pequenas distâncias um do outro. A polimerase sempre tem novos pontos de partida para a ligação de novos nucleotídeos com bases complementares. Você pode chamar as pequenas seções resultantes de primers de RNA e seções de DNA de fragmentos de Okazaki .
A enzima RNase H é usada para substituir os nucleotídeos de RNA restantes do primer . Ele remove os primers de RNA para que outra DNA polimerase possa substituir os pedaços por nucleotídeos de DNA. Finalmente, a enzima ligase liga os componentes individuais uns aos outros na próxima fita, resultando em uma fita de DNA completa.
Replicação do DNA em detalhes
Agora você aprendeu como é o processo de replicação do DNA em termos simples. Se você quiser aprofundar seu conhecimento sobre replicação e aprender, entre outras coisas, como ela difere entre eucariotos e procariontes, fique à vontade para conferir nosso post mais detalhado sobre replicação.