Uma molécula de DNA é uma estrutura encontrada em um cromossomo. Um cromossomo contém uma dessas moléculas que consiste em duas fitas. A reduplicação do DNA é a transferência de informação após a auto-reprodução de fios de uma molécula para outra. É inerente tanto ao DNA quanto ao RNA. Este artigo discute o processo de reduplicação do DNA.
Informações gerais e tipos de síntese de DNA
Sabe-se que os fios da molécula estão torcidos. No entanto, quando o processo de reduplicação do DNA começa, eles desspiralizam, depois se movem para os lados e uma nova cópia é sintetizada em cada um. Após a conclusão, aparecem duas moléculas absolutamente idênticas, cada uma das quais contém um fio mãe e filha. Essa síntese é chamada de semiconservativa. As moléculas de DNA se afastam, enquanto permanecem em um único centrômero, e finalmente divergem apenas quando este centrômero começa a se dividir.
Outro tipo de síntese é chamado de reparadora. Ele, ao contrário do anterior,associada a qualquer estágio celular, mas começa quando ocorre dano ao DNA. Se eles forem muito extensos, a célula eventualmente morre. No entanto, se o dano for localizado, poderá ser reparado. Dependendo do problema, uma ou duas fitas de DNA estão sujeitas a restauração. Isso, como também é chamado, a síntese não programada não leva muito tempo e não requer grandes custos de energia.
Mas quando ocorre a reduplicação do DNA, muita energia, material é consumido, sua duração se estende por horas.
A reduplicação é dividida em três períodos:
- iniciação;
- alongamento;
- terminação.
Vamos dar uma olhada mais de perto nesta sequência de reduplicação de DNA.
Iniciação
Existem várias dezenas de milhões de pares de bases no DNA humano (existem apenas cento e nove em animais). A reduplicação do DNA começa em muitos lugares da cadeia pelas seguintes razões. Mais ou menos na mesma época, a transcrição ocorre no RNA, mas é suspensa em alguns lugares separados durante a síntese do DNA. Portanto, antes de tal processo, uma quantidade suficiente de uma substância se acumula no citoplasma da célula para manter a expressão gênica e para que a atividade vital da célula não seja perturbada. Diante disso, o processo deve ser realizado o mais rápido possível. A transmissão durante esse período é realizada e a transcrição não é realizada. Estudos mostraram que a reduplicação do DNA ocorre de uma só vez em vários milhares de pontos - pequenas áreas com um certosequência de nucleotídeos. Eles são unidos por proteínas iniciadoras especiais, que por sua vez são unidas por outras enzimas de replicação do DNA.
O fragmento de DNA onde ocorre a síntese é chamado de replicon. Começa do ponto inicial e termina quando a enzima completa a replicação. O replicon é autônomo, e também fornece todo o processo com seu próprio suporte.
O processo pode não começar de todos os pontos ao mesmo tempo, em algum lugar ele começa mais cedo, em algum lugar mais tarde; pode fluir em uma ou duas direções opostas. Os eventos ocorrem na seguinte ordem quando gerados:
- garfo de replicação;
- iniciador de RNA.
Fork de replicação
Esta parte é o processo pelo qual as fitas desoxirribonucléicas são sintetizadas nas fitas separadas do DNA. Os garfos formam o chamado olho de reduplicação. O processo é precedido por uma série de ações:
- liberação da ligação às histonas no nucleossomo - enzimas de reduplicação do DNA, como metilação, acetilação e fosforilação, produzem reações químicas que fazem com que as proteínas percam sua carga positiva, o que facilita sua liberação;
- desspiralização é o desenrolar necessário para liberar ainda mais os fios;
- quebra de pontes de hidrogênio entre fitas de DNA;
- sua divergência em diferentes direções da molécula;
- fixação por proteínas SSB.
iniciador de RNA
Síntese realizauma enzima chamada DNA polimerase. No entanto, ele não pode iniciá-lo sozinho, então outras enzimas o fazem - RNA polimerases, que também são chamadas de primers de RNA. Eles são sintetizados em paralelo com as fitas desoxirribonucléicas de acordo com o princípio complementar. Assim, a iniciação termina com a síntese de dois primers de RNA em duas fitas de DNA que são quebradas e separadas em direções diferentes.
Alongamento
Esse período se inicia com a adição de um nucleotídeo e a extremidade 3' do primer de RNA, que é realizado pela já mencionada DNA polimerase. Ao primeiro, ela liga o segundo, o terceiro nucleotídeo e assim por diante. As bases da nova fita são conectadas à cadeia parental por ligações de hidrogênio. Acredita-se que a síntese do filamento prossiga na direção 5'-3'.
Onde ocorre em direção à forquilha de replicação, a síntese prossegue continuamente e se alonga à medida que o faz. Portanto, esse encadeamento é chamado de líder ou líder. Os primers de RNA não se formam mais nele.
No entanto, na fita materna oposta, os nucleotídeos de DNA continuam a se ligar ao primer de RNA, e a cadeia desoxirribonucleica é sintetizada na direção oposta da forquilha de reduplicação. Nesse caso, é chamado de atraso ou atraso.
Na fita atrasada, a síntese ocorre de forma fragmentada, onde, no final de uma seção, a síntese começa em outro local próximo usando o mesmo primer de RNA. Assim, existem dois fragmentos na fita atrasada que estão conectados por DNA e RNA. Eles são chamados de fragmentos de Okazaki.
Então tudo se repete. Em seguida, outra volta da hélice se desenrola, as ligações de hidrogênio se quebram, as fitas divergem para os lados, a fita principal se alonga, o próximo fragmento do primer de RNA é sintetizado no atrasado, após o qual o fragmento de Okazaki. Depois disso, na fita atrasada, os primers de RNA são destruídos e os fragmentos de DNA são combinados em um. Então neste circuito acontece simultaneamente:
- formação de novos primers de RNA;
- síntese de fragmentos de Okazaki;
- destruição de primers de RNA;
- reunificação em uma única cadeia.
Rescisão
O processo continua até que duas forquilhas de replicação se encontrem, ou uma delas chegue ao final da molécula. Depois que os garfos se encontram, as fitas filhas de DNA são conectadas por uma enzima. Caso o garfo tenha se movido para o final da molécula, a reduplicação do DNA termina com a ajuda de enzimas especiais.
Correção
Neste processo, um papel importante é dado ao controle (ou correção) da reduplicação. Todos os quatro tipos de nucleotídeos são fornecidos ao local de síntese e, por meio de pareamento, a DNA polimerase seleciona aqueles que são necessários.
O nucleotídeo desejado deve ser capaz de formar tantas ligações de hidrogênio quanto o mesmo nucleotídeo na fita molde de DNA. Além disso, deve haver uma certa distância constante entre os esqueletos açúcar-fosfato, correspondendo a três anéis em duas bases. Se o nucleotídeo não atender a esses requisitos, a conexão não ocorrerá.
O controle é realizado antes de sua inclusão na cadeia e antesinclusão do próximo nucleotídeo. Depois disso, uma ligação é formada na espinha dorsal do fosfato de açúcar.
Variação mutacional
O mecanismo de replicação do DNA, apesar do alto percentual de precisão, sempre apresenta distúrbios nos fios, principalmente chamados de "mutações genéticas". Aproximadamente mil pares de bases têm um erro, que é chamado de reduplicação convariante.
Isso acontece por vários motivos. Por exemplo, em uma concentração alta ou muito baixa de nucleotídeos, desaminação de citosina, a presença de mutagênicos na área de síntese e muito mais. Em alguns casos, os erros podem ser corrigidos por processos de reparação, em outros, a correção torna-se impossível.
Se o dano atingiu um local inativo, o erro não terá consequências graves quando ocorrer o processo de reduplicação do DNA. A sequência de nucleotídeos de um gene específico pode aparecer com uma incompatibilidade. Então a situação é diferente, e tanto a morte dessa célula quanto a morte de todo o organismo podem se tornar um resultado negativo. Também deve ser levado em consideração que as mutações genéticas são baseadas na variabilidade mutacional, o que torna o pool genético mais plástico.
Metilação
No momento da síntese ou imediatamente após, ocorre a metilação da cadeia. Acredita-se que em humanos esse processo seja necessário para formar cromossomos e regular a transcrição gênica. Nas bactérias, esse processo serve para proteger o DNA de ser cortado por enzimas.
