Replicação do DNA

Carolina Batista
Carolina Batista
Professora de Química

A replicação do DNA corresponde à duplicação do material genético, pois o DNA faz uma cópia de si mesmo. As duas fitas que constituem a molécula se separam e orientam a formação de cadeias complementares que se unirão a elas.

O ciclo celular pode ser dividido em dois momentos: interfase e divisão celular, por exemplo, a mitose. A interfase, por sua vez, é a fase mais longa por apresentar a replicação do DNA e os intervalos antes e depois da duplicação do material genético.

O que é a replicação do DNA?

O DNA, que nas células eucariontes está localizado no núcleo, contém todas as informações genéticas de um ser e seu processo de duplicação é importante para o crescimento, reprodução e reparo celular.

Uma molécula de DNA é formada por duas fitas que se complementam. Por exemplo, se temos uma fita F e outra F’, no processo de replicação as fitas se separam e são utilizadas como moldes para formação de fitas complementares. Logo, a sequência de nucleotídeos de F determina a sequência de uma nova fita F’ e F’ indica a composição de uma nova fita F.

Replicação do DNA

Antes que as células sejam formadas na divisão celular o conteúdo da célula-mãe precisa passar pela duplicação para ser distribuído. Por isso, com a replicação do DNA garante-se que as células-filhas receberão a mesma informação gênica.

Estrutura do DNA

O DNA, uma fita dupla em forma de espiral (dupla hélice), é um ácido nucleico formado por bases nitrogenadas, a pentose desoxirribose e o grupo fosfato. Essa estrutura é unida por ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G), que formam os pares A-T e C-G.

As ligações fosfodiéster mantêm os nucleotídeos unidos na molécula de DNA. As extremidades de uma fita de DNA são classificadas como 5’ e 3’, pois correspondem ao número do carbono da pentose onde estão localizados o grupo fosfato e a hidroxila (OH) que se unem em uma ligação fosfodiéster. Na ponta 5’ está um grupo fosfato livre e na ponta 3’ encontra-se uma hidroxila livre.

Estrutura do DNA
Representação da estrutura do DNA para fins didáticos

Saiba mais sobre nucleotídeos e ácidos nucleicos.

Processo de replicação do DNA

Em resumo, a replicação do DNA ocorre no sentido 5’ → 3’ e as fitas são separadas pela atuação de enzimas, que quebram as ligações entre as bases nitrogenadas e desenrolam as cadeias, abrindo a dupla hélice.

Conforme a despiralização do DNA acontece, outras enzimas atuam catalisando a síntese de duas novas sequências utilizando as fitas-mãe como molde. Cada fita criada se une a uma fita original do DNA. Por isso, o processo é classificado como semiconservativo.

Como ocorre a replicação do DNA

O DNA é uma molécula em dupla hélice e para ocorrer a sua duplicação o primeiro passo é descompactar essa estrutura pela ação da enzima DNA helicase. A helicase reconhece a origem da replicação e atua quebrando as ligações de hidrogênio nas bases nitrogenadas A-T e C-G. Esse processo ocorre em vários pontos e forma "bolhas de replicação".

Conforme as ligações se desfazem é como se fosse um zíper abrindo e, por isso, essa etapa faz surgir uma estrutura em forma de Y chamada de forquilha de replicação, o ponto de partida da duplicação.

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). Essa etapa é direcionada da extremidade 5’, com um grupo fosfato, para extremidade 3’, com um grupo hidroxila. Essa fase é chamada de replicação contínua.

Entre os primers ligados à fita original, vários pedaços de DNA são anexados e são chamados de fragmentos de Okazaki. Como os trechos precisarão ser unidos posteriormente, essa fase recebe o nome de retardada.

A enzima exonuclease é responsável por remover os primers das fitas originais após a formação fitas contínuas e descontínuas. Para evitar erros de sequenciamento uma revisão e, se necessário, uma correção é realizada por outra exonuclease.

A enzima DNA ligase faz com os fragmentos de DNA sejam unidos e o DNA sequenciado em duas fitas contínuas.

Exercícios sobre replicação do DNA

Utilize as questões a seguir para testar seus conhecimentos sobre o que você acabou de aprender sobre a replicação do DNA.

Questão 1

Por que a replicação do DNA é considerada um processo semiconservativo?

Resposta:

A replicação é considera um processo semiconservativo, pois a após a duplicação as moléculas de DNA são constituídas de uma fita original e outra fita complementar formada utilizando a fita original como molde.

Questão 2

Cite pelo menos três enzimas que atuam na replicação do DNA e que função desempenham.

Resposta:

DNA helicase: descompacta a estrutura do DNA desfazendo as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas da molécula para iniciar a replicação.

DNA primase: responsável por sintetizar as porções de DNA, chamados de primers, que se ligarão à fita original de DNA.

DNA polimerase: enzima de replicação responsável por ampliar a nova fita formada na replicação.

Questão 3

Observe as etapas do processo de replicação do DNA.

I. Criação das forquilhas de replicação
II. Ligação de nucleotídeos livres
III. Síntese e acoplamento de primers
IV. Ligação de fragmentos e formação de uma fita de DNA

A sequência correta de acordo com a ordem que acontecem na duplicação é:

a) II, I, IV e III
b) I, III, II e IV
c) III, II, IV e I
d) I, II, III e IV

Alternativa correta: b) I, III, II e IV.

I. Criação das forquilhas de replicação. As enzimas helicases iniciam o processo separando as fitas de DNA.
III. Síntese e acoplamento de primers, que são porções de RNA que atuam como inciadores da duplicação.
II. Ligação de nucleotídeos livres. As enzimas polimerases ligam os nucleotídeos livres aos primers.
IV. Ligação de fragmentos e formação de uma fita de DNA. A ligação é feita pelas enzimas ligases.

Questão 4

Ao separar a dupla hélice de uma molécula de DNA tem-se a seguinte sequência de bases nitrogenadas de uma das fitas que será utilizada como molde: ATCGGTTA

A sequência da fita complementar que será produzida para se ligar à fita original é:

a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC

Alternativa correta: c) TAGCCAAT.

As bases nitrogenadas sempre fazem os mesmos pares ao se ligarem, ou seja, timina liga-se à adenina (A-T) e guanina une-se à citosina (G-C).

Sendo assim, uma sequência de bases nitrogenadas ATCGGTTA se ligará à sequência TAGCCAAT, conforme a letra c.

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Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).