A replicação do DNA é o processo de duplicação da molécula de DNA. Nele ocorre a separação das duas cadeias de nucleotídeos e a formação de cadeias complementares. A replicação ocorre antes da divisão celular, durante a interfase.
O processo de replicação inicia-se com a separação das duas fitas que formam a molécula de DNA. Em seguida, ocorre a ligação dos nucleotídeos livres no núcleo a um nucleotídeo correspondente em uma das fitas. Tem-se agora duas moléculas de DNA, constituídas por uma fita antiga, pertencente à molécula original, e uma fita nova. Esse processo é considerado, assim, semiconservativo.
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O que é a replicação do DNA
A replicação do DNA ou duplicação do DNA é um processo de grande importância para a transmissão do material genético, pois, quando ocorre a divisão celular, esse material será dividido de forma igual entre as células-filhas. A replicação ocorre antes do início da divisão celular, durante a fase S da interfase.
Na replicação, a molécula de DNA será duplicada. As duas moléculas formadas serão constituídas por uma fita que pertencia à molécula original e uma fita recentemente sintetizada. Pelo fato de as novas moléculas serem constituídas por uma fita “antiga” e uma “nova”, esse processo é denominado semiconservativo. O processo de replicação é mediado por ação de algumas enzimas, como a helicase, responsável por desenrolar a hélice de DNA e separar as cadeias de nucleotídeos.
Processo de replicação do DNA
O processo de replicação inicia-se com a separação das duas fitas que formam a molécula de DNA, por meio da ação de enzimas, como a helicase. Isso ocorre em pontos em que existem sequências específicas de nucleotídeos, esses pontos são denominados origens de replicação. As enzimas que atuam nesse processo identificam-nos e ligam-se ao DNA, formando as chamadas “bolhas” de replicação.
Em células procarióticas, cujo DNA é circular, esse processo inicia-se em um único ponto. Em células eucarióticas, como na espécie humana, ele se inicia em diversos pontos. As diversas bolhas formadas fundem-se posteriormente, fazendo com que a replicação ocorra de forma mais rápida. O processo de replicação ocorre nos dois sentidos da fita de DNA.
As helicases movem-se sobre as fitas de DNA, separando as cadeias. As regiões onde as cadeias separam-se apresentam a forma de Y e são chamadas de forquilha de replicação. Para evitar que as cadeias liguem-se novamente, as chamadas proteínas ligantes ao DNA de cadeia simples (SSB) ligam-se às cadeias simples, no entanto, elas o fazem de forma a deixar as bases livres para a associação dos nucleotídeos.
À medida que essas associações ocorrem e a nova cadeia, denominada cadeia complementar, é sintetizada, essas proteínas desprendem-se do DNA. É importante lembrar que, nas moléculas de DNA, as bases nitrogenadas ligam-se da seguinte maneira:
Timina (T) – Adenina (A)
A cadeia que vai ser formada inicia-se com uma porção de RNA. Essa cadeia inicial de RNA, sintetizada por meio da ação da enzima primase, é denominada de oligonucleotídeo iniciador (primer, em inglês).
O oligonucleotídeo iniciador é formado com base em um nucleotídeo de RNA, sendo que, em seguida, os demais vão sendo adicionados tendo a fita de DNA como molde. O oligonucleotídeo iniciador completo é então pareado com a fita molde, e a nova cadeia de DNA é iniciada. O oligonucleotídeo iniciador, quando está completo, apresenta entre cinco e 10 nucleotídeos.
O início da formação da nova cadeia de DNA ocorrerá da extremidade 3' do oligonucleotídeo iniciador. Enzimas, denominadas de DNA-polimerases, iniciam a ligação dos nucleotídeos livres no núcleo ao oligonucleotídeo iniciador e, em seguida, adicionam os nucleotídeos complementares aos da fita-molde.
Devido à estrutura do DNA, os nucleotídeos só poderão ser adicionados na extremidade 3' do oligonucleotídeo iniciador ou da fita de DNA que está sendo sintetizada. Assim, a nova fita poderá ser aumentada apenas no sentido do lado do carbono da pentose ligado ao fosfato (carbono 5') em direção ao carbono 3' da pentose (5'→3').
À medida que a forquilha vai sendo aberta, a adição de nucleotídeos em uma das fitas dá-se de forma contínua, essa fita é denominada de fitar líder ou fita contínua. No entanto, para que a outra fita seja alongada nesse sentido, a adição de nucleotídeos ocorrerá em sentido oposto ao da progressão da forquilha por meio de fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki (em células eucarióticas, eles possuem entre 100 e 200 nucleotídeos). Essa fita é denominada de fita retardada ou fita descontínua, e, diferentemente da fita líder, que necessita apenas de um oligonucleotídeo iniciador, cada fragmento dela deverá ser iniciado separadamente.
Ao fim, a enzima DNA ligase liga os fragmentos, formando uma fita única de DNA. Tem-se agora duas moléculas de DNA, exatamente iguais em relação à sequência de nucleotídeos, sendo que essas moléculas são constituídas por uma fita antiga, pertencente à molécula original, e uma fita nova.
Citosina (C) – Guanina (G)
Guanina (G) – Citosina (C)
Adenina (A) – Timina (T)
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Regulação do processo de replicação
O processo realizado com duas fitas-molde busca evitar erros de replicação. Quando isso ocorre, diversos mecanismos podem atuar buscando reparar o erro. Por exemplo, quando uma base liga-se de forma errônea à cadeia, enzimas identificam o erro e substituem a base. No entanto, dependendo do tipo de erro, o ciclo celular pode ser paralisado temporariamente ou permanentemente ou até mesmo a morte programada da célula, por apoptose, pode ser induzida.
