Quais as principais diferenças entre a replicação de eucariotos e replicação de procariotos?

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Qual a diferença da replicação em eucariotos e procariotos?
Quais as principais diferenças no processo de replicação bacteriano e Eucarioto?
Como se dá a replicação em eucariotos?
Quantas origens de replicação são formadas em procariotos e eucariotos?

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1. Prof. Dra. Adriana Dantas UERGS – Bento Gonçalves
2. • Watson e Crick propuseram, em 1953, um modelo de molécula de DNA, que seria em DUPLA DNA HÉLICE e em ESPIRAL, com duas cadeias de nucleotídeos ligados por PONTES DE HIDROGÊNIO.
3. Informações disponíveis, quais eram: 1- a molécula de DNA era grande, longa, fina e composta de nucleotídeos: adenina; guanina; timina e citosina; 2- Os estudos de difração de raios X, realizados por Maurice King e Rosalind Franklin sugeriam a forma helicoidal; 3- Linus Pauling (1950), descreveu a estrutura helicoidal com um filamento mantida por pontes de hidrogênio em proteínas e sugeriu que o mesmo pudesse ocorrer com o DNA; 4- Erwin Chargaff havia demonstrado que a proporção entre os nucleotídeos A e T era de 1:1, o mesmo acontecendo entre G e C.
4. Difração de Raios-X Estrutura Molecular 34A
5. O Ácido Desoxirribonucléico é um polinucleotídeo formado por duas “fitas” ou hélices ligadas entre si por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. O pareamento das bases sempre segue a mesma ordem: Adenina com Timina e Guanina com Citosina.
6. Polímero longo: Base 1 1. A ligação entre a base Pentose nitrogenada e a pentose é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose. 4 1 2 2 •2. Os nucleotídeos são unidos por ligações fosfodiéster covalentes que ligar o carbono 5´de um grupo desoxirribose (pentose + base) ao carbono 3´do próximo
7. Portanto: : 1) ÁCIDOS NUCLEICOS são compostos por nucleotídeos ligados entre si através de ligação covalente. 2) NUCLEOTÍDEOS são as unidades fundamentais dos ácidos nucléicos. Cada nucleotídeo é constituído por um grupo fosfato, uma pentose e uma base. Purinas: Adenina, Guanina BASES DNA ≠ RNA Pirimidinas: Citosina, Timina, Uracila
8. Adenina Guanina Purinas Citosina Timina Uracil Pirimidinas
9. A Importância do DNA -Transportar muita informação, de célula para célula e de geração para geração; -Capacidade de produzir cópias exatas de si mesmo, pois os cromossomos são copiados em cada divisão celular; -Capacidade de “replicar erros” de cópia, como se fossem o gene original; -Apresenta mecanismo de decodificação da informação armazenada, traduzindo-as através da produção de enzimas/proteínas; -O DNA é chamado de “molécula da vida” pois contém o código pra construção das proteínas em todos os seres vivos; -Nos eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo celular formando os cromossomos e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos; -Nos procariontes encontra-se uma molécula de DNA circular (cromossomo bacteriano) e outras moléculas circulares chamadas plasmídeos;
10. As seqüências ose- fosfato são representadas pelas linhas, e as seqüências de pares de bases é aleatória
11.  Se replicação é semi-conservativa e a polimerização deve ser sempre no sentido 5 ´→3´  Mas o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita ocorre no sentido 5’ → 3’ e a outra no sentido 3’ → 5’  Como ocorre então a replicação nos dois sentidos?
12.  A dupla hélice é como um zíper que se abre, começando por uma ponta, a deselicoidizaçao dos dois filamentos irá expor as bases isoladas de cada filamento.  Cada base exposta irá se parear apenas com sua base complementar;  Um dos filamentos isolados irá agir como molde e começará a formar uma dupla hélice idêntica a que foi aberta;  Os nucleotídeos será adicionados supostamente vem de reservatório livre presentes na células
13. Replicação do DNA O mecanismo de replicação está baseado no pareamento das bases da dupla hélice do DNA. A estrutura do DNA contém a informação necessária para perpetuar sua seqüência de bases
14. Origens de replicação  A replicação da E. coli começa a partir de uma origem fixa, progride bi-direcionalmente  A forquilha se move em ambas as partes, terminando num local chamado término  A origem única é chamada oriC , tem 245 pb de comprimento;  Seqüência em tandem com 13 pb, chamada seqüência de consenso;  Seqüência de pontos de ligação com uma proteína, onde
15. OriC - cromossomo de E.coli
16. Nos eucariotos são abertos várias "bolhas de replicação" ou replicons
17.  Autoradiografias feitas por J. Cairns (1963) em DNA de E. coli tratadas com meio contendo Trimidina comprovaram que a replicação é semi-conservativa, bidirecional e que o DNA e circular.
18. A replicação do cromossomo circular
19. Replicon: Unidade do DNA onde está ocorrendo um evento de replicação Replicon: • Origem + Término • Ativados apenas uma única vez em cada ciclo celular • O genoma de uma célula procariótica constitui um único replicon • Cada cromossomo eucariótico constitui vários replicons e todos são ativados uma única vez no ciclo celular ainda que não simultaneamente
20. O genoma bacteriano circular constitui um único replicon Origem da replicação Forquilhas de replicação Fitas novas Fitas velhas • A velocidade da forquillha de replicação bacteriana é 50000pb/min • Um única origem de replicação em E.coli (OriC, 245 pb)
21. O genoma eucariótico constitui vários replicons A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000 pb/min Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos diferentes Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática
22.  A síntese de DNA deve ser iniciada com um primer, oligonucleotideos curtos, que gera um segmento de DNA duplex;  A replicação de cromossomos de E. coli usa primers de RNA, são sintetizados ou pela RNA polimerase ou pela enzima primase;  Primase sintetiza um trecho curto (aproximadamente 30 pb) de RNA complementar a uma região especifica do cromossomo;  A Cadeia de RNA é então amplificada com DNA pela DNA polimerase
23.  A primase de E. coli forma um complexo com o molde de DNA e proteínas adicionais, com dnaB, dnaT, priB e priC. O complexo total é chamado de primossomo;  DNA polimerase sintetizam novas cadeias no sentido 5’- 3’;  Devido a polaridade inversa da molécula de DNA, movem-se no sentido 3’- 5’no filamento molde;  Enquanto o filamento leading(novo) é sintetizado continuamente, o lagging é sintetizado em segmentos curtos e descontínuos
24.  O novo filamento cresce em sentido oposto da forquilha de replicação  Em E.coli a poli III faz a maior parte da síntese do DNA em ambos os filamentos, a poli I completa os espaço deixados no filamento lagging, que então são fechados pela DNA ligase Fita contínua (líder) Fita descontínua
25. Polimerases de DNA: As enzimas que sintetizam DNA  A síntese de DNA ocorre pela adição de nucleotídeos a extremidade 3´OH da cadeia em crescimento.  O precursor da síntese é o desoxiribonucleosídeo 5 ´trifosfato  Sentido da síntese sempre é 5’ → 3’  A replicação é um processo extremamente fiel. As DNA-polimerases tem atividade revisora
26. DNA polimerase •A DNA polimerase estendem a cadeia, (polimerização) mas não podem iniciar a polimerização cadeia •DNA polimerase - enzima que catalisa a reação de replicação •Reação funciona com as formas de trifosfato dos nucleotídeos •Quantidade total de DNA ao final da reação pode ser de até 20 vezes a quantidade original de DNA.
27. As enzimas e suas ações  Polimerases: todas podem tanto adicionar como remover nucleotídeos, somente no sentido 5’ → 3’; Quando removem do final do filamento são chamadas de exonucleases Se os removem em algum outro lugar do filamento, são chamadas de endonucleases . A remoção é feita no sentido inverso, ou seja 3’ → 5’.
28. Desoxiribonucleosídeo 5´trifosfato (precursor) Fita sendo polimerizada Fita molde
29. As DNA-polimerases sempre requerem um iniciador previamente pareado ao molde que será copiado
30. Atividade revisora 3’ → 5’ garante a fidelidade da replicação
31. Tipo Função DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´ Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´ Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de reparo DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5 ´3´. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA
32.  Helicases são enzimas que rompem pontes de hidrogênio que unem os dois filamentos de DNA na dupla hélice;  Entre as helicases de E.coli estão a proteína dnaB e rep;  Gera torções no DNA circular que tem que ser removidas para permitir que a replicação continue;  A superelicoidizaçao pode ser criada ou relaxada por enzimas chamadas topoisomerases;  As topoisomerases podem induzir ou remover alças, ou ligações em uma cadeia.
33.  Proteínas de iniciação identificam a origem da replicação e participam da ligação da DNA helicase ao DNA;  A proteína de iniciação acoplada à DNA helicase abre o DNA na junção “Y”.  As pontes de H se rompem e a molécula se abre como um zíper e se desespiraliza e a ela unem-se a primase e outras proteínas  (DNA helicase + primase + outras proteínas = primossomo)  As fitas se mantêm separadas durante a replicação graças à ação de uma proteína a Single-strand binding proteins - SSB
34.  A primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o primer de RNA em uma região não coberta pelas SSB;  A topo isomerase alivia a tensão da espiralização provocada pela abertura do DNA Ex. DNA girase;  A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias.  Capturam os nucleotídeos, prontos com um trifosfato, os levam ao molde, retiram dois fosfatos e os ligam ao C 3’ do nucleotídeo anterior.  A polimerização ocorre muito rapidamente (100.000 nucl./min). nucl./min)  Outras DNA polimerases preenchem as falhas e corrigem erros.
35.  Os Fragmentos de Okazaki (complementam o filamento lagging);  É formado um primer de RNA pela enzima primase;  Os primers são continuados pela DNA polimerase III até o primer do próximo fragmento de Okasaki;  DNA polimerase I retira o primer de RNA e completa o pedaço com nucleotídeos corretos;  Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.
36.  Duas DNA polimerases III ficam unidas e trabalham conjuntamente, a helicase e a primase movem-se ao longo do DNA;  O filamento leading é alimentado imediatamente pela polimerase;  O filamento lagging não é complementado pela polimerase até que um primer seja colocado sobre o filamento.;  Isto significa: que um longo pedaço de DNA fica aberto significa durante o processo e que a replicação que ocorre primeiro no filamento leading enquanto a do filamento
37. A subunidade Beta da DNA- polimerase III envolve o duplex das fitas-filhas
38. Proteínas presentes na origem de Replicação de E.coli DnaA Reconhece a origem e abre a dupla fita em sítios específicos DnaB (helicase) Desenrola o DNA DnaC Auxilia a ligação de DnaB na origem HU Proteína do tipo histona que estimula a iniciação Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA Single strand binding Liga a fita simples de DNA (SSB) RNA polimerase Facilita a ação da DnaA DNA girase Alivia a tensão torsional gerada pela abertura da dupla-fita Dam Metilase Metila as sequências GATC na OriC
39. A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um iniciador (primer) de RNA Síntese da Fita descontínua Fita descontínua Fita contínua Síntese da Fita Contínua
40. Fragmentos de Okasaki ocorrem na fita descontínua A DNA polimerase III é responsável pela síntese da maior parte do DNA A DNA polimerase I remove o primer de RNA e preenche as lacunas A DNA ligase sela as quebras
41. A DNA ligase sela as quebras
42. Proteínas presentes na forquilha de Replicação de E.coli SSB Liga a fita simples de DNA DnaB (helicase) Desenrola o DNA Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA DNA Polimerase III Sintese da fita nova DNA Polimerase I Preenche as lacunas e excisa os primers DNA Ligase Liga os fragmentos DNA girase Superenrolamento
43. O complexo de replicação A proteína DNA B (helicase) é responsável pelo movimento para frente da forquilha Cada core catalítico da DNA PolIII sintetiza uma das fitas-filhas O primossomo afasta uma das fitas molde Proteínas SSB mantem as fitas parentais separadas
44. Forquilha Forquilha sentido sentido antihorário horário Terminação Terminação
45.  A replicaçao do DNA de bacterias como a E. coli, segue bidirecionalmente ao redor do cromossomo.  Duas forquilhas de replicação movem-se em direções opostas, para longe da origem de replicação  Como cromossomo bacteriano é um alça fechada, as forquilhas de replicação acabam se encontrando quando a replicação esta completa  Após a replicação cada célula filha recebe uma copia da molécula nova de DBA, isto é – um cromossomo completo.
46. DNA Polimerase em Função eucariotos DNA Polimerase α Replicação do cromossomo nuclear (fita lagging) DNA Polimerase β Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. Análoga a Polimerase I DNA Polimerase γ Replicação de DNA mitocondrial DNA Polimerase δ Replicação do filamento leader a da lagging do cromossomo nuclear DNA Polimerase ε Reparo do DNA do cromossomo nuclear DNA Polimerase ζ Aparentemente reparo de DNA
47.  Nos fragmentos de Okasaky, os primers de RNA são removidos por uma Rnase que é complementado por uma polimerase de reparo.  A finalização da replicação é feita com a formação de estruturas complexas no topo do cromossomo, os telômeros  Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases.
48. voltar
49. TRANSCRIÇÃO : EUCARIOTO X PROCARIOTO EUCARIOTOS PROCARIOTOS
50.  Fita complementar de RNA a partir de uma DNA  TRÊS tipos de RNA em procariotos:  RNA mensageiro – codifica a informação  RNA ribossômico – maquina para síntese protéica  RNA de transferência
51.  RNA polimerase liga-se ao DNA em local denominado promotor. Somente uma das duas fitas serve de molde para síntese de RNA para um dado gene  O RNA é sintetizado na direção 5’- 3’  RNA polimerase monta nucleotídeos livres em uma cadeia nova, utilizando o pareamento complementar  A medida que a cadeia nova de RNA cresce, RNA polimerase se move ao longo do DNA  A síntese de RNA continua até que a RNA polimerase atinja um local no DNA denominado terminador.  A RNA polimerase e o mRNA recém-formado de fita simples são liberados do DNA
52. Transcrição Gene ativo RNA polimerase 5’ T G CA C 3’ A 3’ ATGGC A AU TACCG GC A T TA 3’ C G T 5’ 5’ C AU GG DNA - Fita molde Molécula de RNA nascente complementar a fita molde •Fita única •No lugar da Timina haverá uma Uracila
53. Tradução Cada códon é traduzido num AA específico AA livre Ribossomo His Gly Phe Glu Proteína Asp Met Ala Cys tRNA 5’ 3’ AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA Molécula de mRNA codon Direção do avanço do ribossomo
54. Gly His Phe Glu Asp Met Ala Cys 5’ 3’ AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA
55. Ile Met His Ala Gly Cys Asp Glu Phe 5’ 3’ AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA
56. Met Ala Cys Asp Glu Asn Phe Gly His Ile Lys Leu Met 5’ 3’ GACGAAUUCGGACACAUAAAAUUAAUG
57. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ STOP 3’ AUAAAAUUAAUGAACCCACAAUAATAC
58. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5’ 3’ AUAAAAUUAAUGAACCCACAAUAATAC RNAm será degradado
59. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met PROTEÍNA NORMAL
60. Exemplo hipotético de uma mutação pontual Gene Normal = Proteína Normal 5’ T G CA C 3’ ATGGC A A TACCG T T A C G T 3’ 5’ 3’ 5’ AUGGCAUGCGACGAAUUCGGACACAUA mRNA Alanina Gene Mutado =Proteína Anormal - G T 5’ T G CA C 3’ A ATGGA A TACCT TA T 3’ C G T 5’ 5’ 3’ AUGGAAUGCGACGAAUUCGGACACAUA mRNA Acido Glutâmico
61. A Tradução  O RNAm transcrito no núcleo chega ao citoplasma e se liga a um ou mais ribossomos.  O ribossomo “lê” o primeiro códon e um RNAt com o anticódon correspondente transporta um aminoácido e se liga ao códon.  O ribossomo se desloca, no sentido 5’3’ e lê o próximo códon.  Os aminoácidos são unidos por ligações peptídicas.  Ao final da tradução o polipeptídeo se desliga e se constituí na proteína.
62. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met e p Glu Ph G ly As s PROTEÍNA NORMAL Cy His Glu I le t Lys Me Leu G ln t ro P sn Me A PROTEÍNA DEFEITUOSA

Qual a diferença da replicação em eucariotos e procariotos?

Em procariotos a replicação ocorre entre as divisões celulares, enquanto que nos eucariotos ocorre na fase S da interfase (para maiores detalhes, veja ciclo celular). A replicação também pode ser reproduzida em laboratório através de um ensaio conhecido como PCR.

Quais as principais diferenças no processo de replicação bacteriano e Eucarioto?

Então, uma diferença importante entre os mecanismos de replicação de procariontes e eucariontes refere-se à quantidade e à natureza das origens de replicação. Enquanto as bactérias apresentam apenas uma origem de replicação em seu cromossomo, a replicação de uma molécula de DNA eucariótico inicia-se em diversos sítios.

Como se dá a replicação em eucariotos?

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.