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3º RESUMO BMC, reparo, transcrição e tradução..pdf

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    RESUMO: Biologia celular animal 3 unidade: Llian Schlang, Paula Seixas, Rafaela SantAnna.

    1- Reparo e replicao

    1. REPLICAO DO DNA

    O processo biolgico da reproduo requer a transmisso fiel da informao gentica dos pais para os filhos. Portanto, a replicao do DNA genmico essencial para a existncia de todas as clulas e organismos.

    Todas as clulas, em algum momento tero que se dividir. Algumas fazem a vida toda, outras, param em algum momento. Toda vez que daro origem a clulas-filhas em que o material gentico ter que ser duplicado para que todas informaes sejam passadas. Todo o seu genoma duplicado, sendo necessria uma maquinaria enzimtica para copiar grandes molculas de DNA que constituem os cromossomos de procariotos e eucariotos. Na fase S do ciclo que ocorre a duplicao. Esta fase controlada, fiel e bastante rigorosa onde existe uma maquinaria complexa em que as enzimas funcionam para diminuir ao mximo o erro e que este erro no seja passado a diante. Havendo erro durante a replicao do DNA existir outro mecanismo para tentar reparar. Ao de agentes ambientais tambm pode ser reparadas, tais como radiaes. Anormalidades neste processo de reparo podem ter consequncias desastrosas como o desenvolvimento do cncer. Consideraes sobre replicao: um processo semiconservativo no qual cada fita parental serve de

    molde para sntese de uma nova fita-filha (duas fitas antiparalelas onde uma fita complementar a

    outra e cada uma serve como molde para duas fitas novas as duas molculas de DNA restantes

    tero sempre uma fita antiga e outra nova). A enzima central envolvida nesse processo a DNA

    polimerase que catalisa a juno de desoxirribonucleosdeos 5 trifosfatados (dNTPs) para formar a

    cadeia crescente de DNA. Outras protenas esto envolvidas e mecanismos de correo de erros so

    necessrios para garantir que a exatido da replicao seja compatvel com a baixa frequncia de

    erros exigida para reproduo celular.

    As DNA polimerases: A DNA polimerase foi inicialmente identificada em lisados de E. coli, em 1956.

    Esta enzima tem a capacidade de copiar um molde de DNA e seu isolamento marcou a biologia

    molecular. Porm, esta primeira DNA polimerase identificada (DNA polimerase I) no a principal

    enzima responsvel pela duplicao em E. coli. Hoje se sabe que existem vrios tipo de DNA

    polimerases que desempenham diferentes papeis na replicao e reparo do DNA.

    semiconservativa: uma das fitas originais conservada e utilizada como molde para uma nova fita. Cada molcula contm uma fita antiga e uma recm-sintetizada.

    A dupla-hlice atua como molde para sua prpria duplicao

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    DNA polimerases em eucariotos: As clulas eucariticas contm cinco DNA polimerases (alpha - ,

    beta - , gama - , delta - e psilon - ). A polimerase gama est localizada na mitocndria e responsvel

    pela replicao do DNA mitocondrial. As outras esto no ncleo e esto envolvidas na replicao nuclear. As

    polimerases alpha, delta e psilon apresentam maior atividade em clulas em diviso, o que sugere um

    envolvimento na replicao. J a beta ativa tanto em clulas em diviso quanto naquelas que no esto o

    que consistente com a sua funo no reparo de danos no DNA. O papel da psilon ainda permanece

    confuso, embora essa enzima provavelmente funcione de maneira semelhante polimerase delta que

    suficiente para replicao na ausncia da psilon tanto em sistemas livres de clulas quanto em leveduras.

    Propriedades das DNA polimerases: Todas as polimerases sintetizam DNA na direo 5 3,

    adicionando um dNTP no grupamento 3 hidroxil da cadeia nascente. As DNA polimerases s podem

    adicionar um novo desoxirribonucleotdeo a uma fita de DNA (primer) que esteja ligado por pontes de

    hidrognio a uma fita-molde complementar (fazem sntese da fita a partir de um pedao j pronto (outra

    enzima que polimeriza esses pequenos fragmentos primer, ribonucleotdeos) adicionando nucleotdeos

    complementares, todas as DNA polimerases precisam de um modelo para ir inserindo e pareando). Assim,

    diferem das RNA polimerases em que iniciam a sntese de uma nova fita de RNA sem necessitar de um

    primer. Esta propriedade parece ser essencial para manuteno da alta fidelidade de replicao do DNA.

    Origem de replicao: existem vrias origens em todo o genoma e elas so ativadas

    simultaneamente. Essa variedade de origens possibilita a rapidez da replicao nos eucariotos. A replicao

    comea em nesses pontos especficos do DNA. A replicao tanto em procariotos quanto em eucariotos se

    inicia em uma sequncia chamada de origem de replicao. Este lugar especfico para as protenas que

    iniciam o processo de replicao. A etapa essencial desse processo a ligao de uma protena iniciadora em

    Isolamento da DNA polimerase I: (DNA polimerase faz essa duplicao do DNA). Cultivaram E. coli, trataram com um mutagnico e isolaram uma linhagem deficiente em polimerase I. Perceberam que as bactrias deficientes em polimerase I continuavam se multiplicando, mas eram sensveis a radiao UV. Levou a concluso que a polimerase I no era essencial para replicao, mas estava envolvida com mecanismos de reparo de danos no DNA. Outros experimentos viram que existiam mais de uma polimerase (DNA polimerase II reparo do DNA e III enzima replicativa) e viram porque os isolados deficientes em polimerase I continuavam se replicando. Atualmente se sabe que alm da polimerase III a polimerase I tambm necessria para replicao de E. coli. Portanto a replicao do DNA em E. coli envolve duas polimerases distintas.

    Qumica da sntese de DNA: (adio do desoxirribonucleotideo trifosfatado): sempre adicionada da extremidade 5 para 3.A quebra desse fosfato (pirofosfato) serve como energia para a ligao fosfodister entre as bases da mesma fita. Para isso, j tem que haver as pontes de hidrognio entre bases de fitas diferentes.

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    sequncias especficas de DNA na origem de replicao. Essa protena iniciadora comea desenrolando as

    fitas e recruta outras protenas envolvidas na sntese de DNA. A helicase e a protena SBB, ento, atuam na

    continuidade do desenrolamento da dupla fita e exposio da fita-molde, e as primases iniciam a sntese das

    fitas contnuas. Assim, duas forquilhas de replicao so formadas e movem-se em direes opostas. Em

    genomas bacterianos ou virais existe uma nica origem, porm em genomas maiores existem vrias origens

    de replicao. A velocidade da replicao em procariotos muito mais rpida do que em eucariotos

    (empacotamento do DNA na cromatina). Apesar disso, os genomas de mamferos so replicados em poucas

    horas devido s milhares de origens de replicao.

    Eucariotos: Nos eucariotos a replicao inicia em vrias origens de replicao (Ori ou OriC) em um

    mesmo cromossomo. Essa replicao rpida, mas como o DNA do eucarioto bem maior do que o do

    procarioto ela vai demorar horas para se completar. Regies ricas em adenina (A) e timina (T) duas pontes

    de hidrognio, mais fcil de romper a ligao. Elas so ativadas, protenas iniciadoras se ligam ao DNA e

    abrem as duas fitas para formar a forquilha (duas, de cima e de baixo) de replicao bidirecional (nos dois

    sentidos) e simultnea. Quando o sentido 5 3 de forma contnua. No outro sentido a polimerase vai

    para trs e corre, mas sempre no sentido 5 3 (fragmentos de Okazaki). Para sntese da fita continua s

    necessrio 1 primer, para a descontinua necessita de vrios primers. As origens de replicao so espaadas

    por intervalos de 50 a 300 Kb indicando mais ou menos 30000 origens de replicao no genoma humano.

    Parece que as sequncias que definem as origens de replicao variam amplamente entre os eucariotos,

    embora o papel das protenas do ORC (ARS - Sequncia de replicao autnoma; uma origem de replicao;

    100 pares de bases e umnncleo central de 11 pares de bases comuns a vrios ARS diferentes um stio de

    ligao de um complexo proteico ORC complexo de origem de replicao - que necessrio para

    replicao do DNA e recruta protenas iniciadoras para iniciar a replicao) como iniciadoras da replicao

    seja altamente conservado.

    Procarioto: Somente uma origem. Nos procariotos a replicao comea numa regio chamada de Ori

    ou Ori C que so regies ricas em adenina e timina que so ligaes mais fracas (nestas regies os pares de

    bases variam de 100 a 245 pares). Nela uma protena iniciadora vai se ligar para comear o processo de

    replicao. Ela vai comear o processo de desenrolamento das fitas e recruta outras que esto envolvias no

    processo de sntese de DNA. A primeira delas a helicase que vai quebrar as ligaes ponte de hidrognio

    entre as bases. Depois da separao das fitas a protena primase ir sintetizar os primers de RNA que so

    uma sequncia de 15 a 20 nucleotdeos que vo servir para ancorar a protena DNA polimerase. Estas vo

    replicar as fitas do DNA em direes opostas. Assim, formam-se duas forquilhas de replicao.

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    OBS: Aps a protena iniciadora comear a desenrolar as fitas do DNA na regio OriC vo ser formadas fases

    de abertura de leitura que vo permitir a insero das enzimas do processo de replicao. A Escherichia coli

    para replicar todo o seu genoma leva em torno de 30 minutos.

    Sntese do RNA iniciador (Primer): Ao invs de timina usa uracila. realizado pela enzima primase e polimerase alpha. um pedao de RNA essencial para iniciar a sntese de DNA. Ele complementar ao molde. Depois que comea a sntese de DNA ele removido por uma endonuclease. A polimerase delta substitui o primer e inicia a sntese. Existe uma DNA ligase que liga os fragmentos de DNA (uma vez na continua e inmeras vezes na descontinua). Portanto, o primer degradad

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