5 o que é a duplicação do DNA explique a sua importância é porque é chamada de semiconservativa
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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. Esse processo ocorre durante a fase “S” da interfase (fase do ciclo celular, que prepara a célula para entrar em divisão), sendo necessário para a manutenção orgânica do indivíduo, permitindo o desenvolvimento do organismo (crescimento), a reposição de tecidos lesionados (epitelial) ou regeneração quando possível, bem como a propagação hereditária das características, propiciando a formação de gametas contendo as informações fidedignas da espécie. Para o acontecimento desse processo são indispensáveis alguns eventos envolvendo o filamento da molécula de DNA. Inicialmente o filamento da molécula molde (molécula mãe), tem sua dupla fita (cadeia polinucleotídica: grupamento fosfórico, pentose desoxirribose e base nitrogenada) separada devido o rompimento das pontes de hidrogênio, mantidas entre as bases nitrogenadas complementares. Sobre cada uma das cadeias nucleotídicas molde, vão se emparelhando novos nucleotídios dispersos no núcleo, construindo dessa forma uma nova cadeia. No final do processo são produzidas duas moléculas idênticas, denominadas de cromátides irmãs, cada uma constituída por uma fita nucleotídica da molécula original e outra recém-fabricada. Devido a esse fato, o processo de replicação é considerado semiconservativo, ou seja, finalizada a divisão, as células resultantes conservam consigo metade das informações genéticas originais herdadas da célula genitora (célula mãe). Por meio da replicação podemos entender como nós, seres humanos, fomos formados a partir de sucessivas divisões de uma célula, fruto da fecundação (célula ovo ou zigoto), passando por intensa multiplicação até resultar em um organismo tão complexo. 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] Em 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: Fundamentos da Genética / D. Peter Snustad, Michael J. Simmons. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. Biologia Molecular do Gene / James D. Watson … [et al.]. Porto Alegre: Artmed, 2006 Biologia / José Mariano Amabis, Gilberto Rodrigues Martho. São Paulo: Moderna, 2004 Você está em Só Biologia > O núcleo celular ▼ O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a “receita” para o funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a “receita” deve ser passada para as células-filhas. Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra “auto-duplicação”. O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar. O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas. No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em sequência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela. A ação da enzima DNA polimeraseDiversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos. DNA polimerase Como referenciar: "Duplicação do DNA" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2022. Consultado em 04/08/2022 às 16:18. Disponível na Internet em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico3.php
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 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. 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 DNAO 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. Saiba mais sobre nucleotídeos e ácidos nucleicos. 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. 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 DNAUtilize as questões a seguir para testar seus conhecimentos sobre o que você acabou de aprender sobre a replicação do DNA. Questão 1Por 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 2Cite 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. 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. IV. Ligação de fragmentos e formação de uma fita de DNA. A ligação é feita pelas enzimas ligases. Questão 4Ao 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. Adquira mais conhecimento com os conteúdos:
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