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Replicação do DNA

Artigo por Colunista Portal - Educação - sexta-feira, 1 de março de 2013

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A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa
A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa
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. 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.

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 que a outra (fita tardia) é sintetizada a partir de pequenos fragmentos denominados de fragmentos de Okasaki.

Didaticamente, 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 líder inicia-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.
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