Mecanismo de Replicação do DNA (explicado com diagramas)

Mecanismo de replicação do DNA!

Todo o processo de replicação do DNA pode ser discutido em várias etapas. Essas etapas exigem o uso de mais de uma dúzia de enzimas e fatores proteicos. Durante o modo semi-conservativo de replicação primeiro, ocorre o desenrolamento da dupla hélice.

Esses dois filamentos são facilmente separáveis ​​porque as ligações de hidrogênio que sustentam os dois filamentos são muito fracas, em contraste com outras ligações químicas. Quando esses dois filamentos se separam, cada parte de um filamento constitui a parte complementar do outro filamento.

Dois filamentos parentes não se separam completamente, mas são abertos no que é conhecido como forquilha de replicação. Como resultado, ao contrário de A, T se encaixaria, oposto a C; G viria e assim por diante. Devido a este processo, a seqüência exata de nucleotídeos seria automaticamente formada.

Assim, ocorre a regeneração da hélice de DNA, com uma cadeia da hélice original combinando-se com o complemento recém formado para constituir uma molécula de DNA de cadeia dupla. Esse tipo de replicação também é chamado de duplicação de zíper. O modo discutido acima de replicação de DNA mais tarde verificado por experimentos de diferentes tipos.

Detalhes da replicação do DNA podem ser discutidos sob os seguintes títulos:

1. Ativação de desoxirribonucleósidos:

Os quatro nucleosídeos do DNA, ou seja, AMP, GMP, CMP e TMP são encontrados flutuando livres no núcleo. Todos eles são ativados pelo ATP para formar triphosfosases de desoxirribonucleósidos chamados ATP, GTP, CTP e TTP. A enzima necessária neste passo é a fosforilase e o passo é chamado de fosforilação.

2. Reconhecimento do ponto de iniciação:

Em qual local da replicação da molécula de DNA deve começar? De um ponto particular, o desenrolamento da molécula de DNA começa. Este ponto específico é chamado de ponto de iniciação. Para identificar o ponto de iniciação na molécula de DNA, são necessárias proteínas iniciadoras específicas.

Em vírus e procariontes como bactérias, pode haver apenas uma origem de replicação. Em eucariotos com grande molécula de DNA, pode haver muitos pontos de iniciação (origem) de replicação que finalmente se fundem uns com os outros.

3. Desenrolamento da molécula de DNA:

A dupla hélice do DNA desenrola-se e desenrola-se em cadeias simples de ADN por quebra de ligações de hidrogénio fracas. O desenrolamento da hélice é ajudado pelas helicases enzimáticas. As enzimas denominadas topoisomerases cortam e se juntam a um filamento de DNA, ajudando na separação da hélice do DNA.

Se duas cordas altamente entrecruzadas são separadas pela aplicação de força, os dois cordões de cordas automaticamente entrecortam assim que a aplicação da força é interrompida. E se um dos fios de corda entrelaçados for cortado, a tensão é aliviada e dois fios não se unem.

Enzimas como as topoisomerases aliviam assim a tensão das cadeias de ADN e separam-se duas cadeias de hélice. Na verdade, devido a esta descompactação de bolhas de replicação de ADN de cadeia dupla, são formadas as quais se prolongam subsequentemente como uma bifurcação de replicação em forma de Y. Em bactérias e muitos fagos de DNA, essa extensão é bidirecional.

4. Formação de primer RNA:

A RNA polimerase dirigida por DNA forma o primer RNA. É comparativamente mais fácil adicionar em uma pequena cadeia já existente, denominada primer, formada a partir do DNA template (Fig. 6.17). Isto é conseguido pela síntese de um segmento curto de iniciador de RNA.

Isto produz uma extremidade hidroxilo 3 'na sequência de ribonucleótidos, à qual são adicionados desoxirribonucleótidos. O iniciador de ARN é finalmente removido enzimaticamente deixando um intervalo na cadeia de desoxirribonucleótido sintetizada de novo. Essa lacuna deve ser preenchida.

Formação de novas cadeias de DNA:

A enzima DNA polimerase pode polimerizar os nucleotídeos apenas na direção de 5′ a 3′. DNA polimerase é responsável pelo modelo de condensação direta do desoxirribonucleotídeo

triphosphatases. A síntese da nova fita complementar procede do terminal 3 'OH do primer, causando extensão ou crescimento na direção 5' - 3 '.

Como as duas cadeias de DNA estão na direção antiparalela, as duas cadeias precisam ser sintetizadas pelo crescimento que ocorre na direção oposta. A adição de desoxirribonucleotídeos é feita pela polimerase de DNA na presença de ATP.

A enzima sintetiza um novo fio em uma peça contínua na direção de 5 ′ -3 and e é chamada de faixa principal. Na outra cadeia de DNA, a enzima forma fragmentos de DNA em pequenos pedaços novamente na direção de 5′-3′, iniciando a partir do RNA primer.

O primer é formado com a ajuda da enzima primase. Os pequenos segmentos são chamados de fragmentos de Okazaki. Eles são unidos para produzir um filamento contínuo. Com a ajuda da DNA ligase “(junção)”. Essa vertente é chamada de string strand.

Remoção de primers RNA:

Uma vez que os pequenos pedaços de fragmentos de Okazaki foram formados, o RNA primer é removido da extremidade 5 'um por um pela atividade de exonuclease da DNA polimerase.

Leitura de prova e reparo de DNA:

A especificidade do emparelhamento de bases garante a replicação exata. De alguma forma, é possível que bases erradas entrem em uma frequência rara de um em 10.000. Estas bases erroneamente introduzidas podem ser removidas pela atividade da enzima DNA polimerase.

Mesmo as bases incorretas inseridas na hélice do DNA por mutação (escapadas pelo mecanismo de leitura de provas do DNA) podem ser identificadas e corrigidas pelas enzimas de reparo. Essas enzimas de reparo (por exemplo, nucleases) cortam o segmento de deserção do DNA e introduzem e unem (pela enzima ligase) o segmento correto normal.

Outro dano que pode ser reparado é devido à irradiação UV. Em tais casos, pirimidinas como a timina formam o dímero de timina. A formação de tal dímero bloqueia a replicação. Tal defeito pode ser reparado enzimaticamente, o qual excisa o dinucleotídeo TT defeituoso. O defeito é então repicado por inserção enzimática do complemento de nucleotídeo correto.