Em formação

Por que a replicação do DNA é realizada na direção 5 'para 3'?


A replicação do DNA vai na direção 5 'para 3' porque a DNA polimerase atua no 3'-OH da fita existente para adicionar nucleotídeos livres. Existe alguma razão bioquímica pela qual todos os organismos evoluíram para ir de 5 'a 3'?

Há alguma vantagem energética / de recursos em usar 5 'a 3'? Usar o 3'-OH da fita existente para anexar o fosfato do nucleotídeo livre é mais energeticamente favorável do que usar o 3'-OH do nucleotídeo livre para anexar o fosfato da fita existente? São necessários mais recursos para criar uma polimerase de 3 'a 5'?


O Prof. Allen Gathman tem um ótimo vídeo de 10 minutos no Youtube, explicando a reação de adicionar nucleotídeos na direção 5 'para 3', e por que não funciona no sentido contrário.

Resumidamente, a energia para a formação da ligação fosfodiéster vem do dNTP, que deve ser adicionado. O dNTP é um nucleotídeo que possui dois fosfatos adicionais ligados à sua extremidade 5 '. Para unir o grupo 3'OH com o fosfato do próximo nucleotídeo, um oxigênio deve ser removido desse grupo fosfato. Esse oxigênio também está ligado a dois fosfatos extras, que também estão ligados a um Mg ++. O Mg ++ puxa para cima os elétrons do oxigênio, o que enfraquece essa ligação e o chamado ataque nucleofílico do oxigênio do 3'OH é bem-sucedido, formando a ligação fospodiéster.

Se você tentar juntar o grupo 3'OH do dNTP ao fosfato 5 'do próximo nucleotídeo, não haverá energia suficiente para enfraquecer a ligação entre o oxigênio conectado ao fósforo 5' (os outros dois fosfatos do dNTP são na extremidade 5 ', não na extremidade 3'), o que torna o ataque nucleofílico mais difícil.

Assista ao vídeo, é melhor explicado lá.


As replicações do DNA precisam de uma fonte de energia para prosseguir. Essa energia é obtida pela clivagem do 5'-trifosfato do nucleotídeo que é adicionado à cadeia de DNA existente. Qualquer mecanismo alternativo de polimerase precisa levar em conta a fonte de energia necessária para adicionar um nucleotídeo.

A maneira mais simples que se pode imaginar para realizar a polimerização reversa 3'-5 'seria usar o nucleotídeo-3'-trifosfato em vez do nucleotídeo-5'-trifosfato que toda polimerase existente usa. Isso permitiria um mecanismo praticamente idêntico ao das polimerases existentes, apenas com diferentes nucleotídeos como substratos. O problema com este modelo é que os ribonucleotídeo-3'-trifosfatos são menos estáveis ​​em condições ácidas devido ao 2'-OH vizinho (embora isso obviamente só se aplique ao RNA, não ao DNA).

Portanto, qualquer polimerase 3'-5 'provavelmente precisaria usar o mesmo nucleotídeo-5'-trifosfatos que a polimerase 5'-3'. Isso significaria que o trifosfato que fornece a energia para a adição de um novo nucleotídeo estaria na fita de DNA que é estendida, e não no nucleotídeo recém-adicionado.

Uma desvantagem desta abordagem é que os trifosfatos de nucleotídeos hidrolisam espontaneamente em condições aquosas. Isso não é um problema significativo para a polimerase 5'-3 ', pois o trifosfato está no novo nucleotídeo e a polimerase precisa apenas encontrar um novo nucleotídeo. Para a 3'-5 'polimerase, a hidrólise espontânea é um problema porque o trifosfato está na cadeia em crescimento. Se esse for hidrolisado, toda a polimerização precisa ser abortada ou o trifosfato precisa ser lido por algum mecanismo.

Você pode dar uma olhada no artigo "Um Modelo para a Evolução da Direcionalidade da Nucleotídeo Polimerase" por Joshua Ballanco e Marc L. Mansfield para obter mais informações sobre isso. Eles criaram um modelo sobre a evolução inicial da polimerase, embora não cheguem a nenhuma conclusão final.


Na minha opinião, o "ótimo vídeo de 10 minutos no Youtube" do Prof. Allen Gathman é uma grande perda de tempo se você já sabe como acontece a hidrólise. Na verdade, ele não considerou a rota 3 '-> 5' de maneira imparcial; ele não parece olhar para a possibilidade de um trifosfato aparecer na crescente ponta 5 'da fita no caso 3' -> 5 '.

Na verdade, a única diferença entre as duas rotas (5 '-> 3' e 3 '-> 5') é que o trifosfato reagente aparece em locais diferentes. No caso usual, o trifosfato que é hidrolisado pertence ao nucleotídeo adicionado, enquanto no último caso, o trifosfato que é hidrolisado pertence ao nucleotídeo na fita em crescimento. Ambos são viáveis.

Na verdade, sabe-se que RNA a polimerase tem atividade dupla, mas veja, a RNA polimerase não tem atividade de revisão! A revisão requer a remoção da base incompatível, mas na direção 3 '-> 5 o anexo da base consumiu o trifosfato na ponta 5' do fio, então não está mais disponível para adicionar a base de substituição. A atividade 3 '-> 5' destrói prontamente a capacidade de revisão de uma polimerase Então, basicamente, é a necessidade de revisão que restringe a síntese das fitas de DNA a 5 '-> 3'. Por que isso é necessário, precisaria de muito mais explicação (se em palavras), mas acho que uma imagem tem um poder explicativo muito melhor do que mil palavras. Eu adicionei uma foto de Biologia Celular Essencial que mostra a resposta à pergunta 'PORQUÊ':

A outra consideração importante é o reparo. Se um ou mais nucleotídeos estiverem ausentes em uma fita, o reparo do nucleotídeo ausente seria impossível para a síntese 3 'para 5', porque nenhum 5'-trifosfato está presente. Por outro lado, a síntese 5 'para 3' não requer um 3'-trifosfato presente no local de reparo. Isso é importante. Ou seja, a síntese de 3 'para 5' não permite a reparação de nucleótidos.


Na verdade, existe uma polimerase que catalisa o alongamento 3 '- 5'. Veja, por exemplo, a superfamília Thg1. "Fazendo ao contrário: polimerização 3'-5 'pela superfamília Thg1." Jackman, et al.


Por que um novo fio de DNA se alonga apenas na direção 5 & # 039 a 3 & # 039 durante a replicação de Dna?

Uma DNA polimerase pode adicionar nucleotídeos apenas à extremidade 3 livre. Uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 para 3 porque A DNA polimerase começa a adicionar nucleotídeos na extremidade 5 do molde.

Resolvido 31 um novo fio de DNA alonga apenas no Com. De 5 a 3

Consulte Mais informação

A D DNA polimerase pode apenas adicionar nucleotídeos à extremidade 3 livre.

Por que uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 & # 039 a 3 & # 039 durante a replicação do DNA?. Porque o alongamento do DNA só pode prosseguir pela adição de fosfato à extremidade 3 do DNA, onde o terceiro ou o quinto carbono do açúcar pentose contém o grupo hidroxila -OH e uma ligação fosfoéster pode se formar. A replicação C deve progredir em direção à bifurcação de replicação. Fita retardada & # 8211 abertura do garfo de replicação 3 a 5 afastando-se do garfo de replicação & # 8211 DNA Pase NÃO funciona 3.

Portanto, ele pode sintetizar em apenas uma direção, estendendo a extremidade 3 da cadeia de nucleotídeos pré-existente. Fragmentos de Okazaki B impedem o alongamento na direção 3 a 5. C a polaridade da molécula de DNA impede a adição de nucleotídeos na extremidade 3.

Não apenas DNA, qualquer síntese de cadeia polinucleotídica ocorre na direção 5-3. As polimerases de DNA requerem o grupo 3 OH para o início da síntese da fita de DNA. B A replicação deve progredir em direção à bifurcação de replicação.

Também requer um grupo 3-OH livre ao qual pode adicionar nucleotídeos formando uma ligação fosfodiéster entre a extremidade 3-OH e o fosfato 5 do próximo nucleotídeo. 1 Um nucleotídeo tem uma extremidade livre de 5 fosfato e uma extremidade livre de 3 OH. Alongamento bidirecional de novos fios a.

Fragmentos de Okazaki B impedem o alongamento na direção 3 a 5. Por que uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 a 3 durante a replicação do DNA? 2 Uma fita na direção 5 a 3 indica um fosfato 5 livre em uma extremidade e um 3 OH livre na outra extremidade.

A fita retardada é sintetizada na direção oposta à bifurcação de replicação e na direção oposta ao desenrolar da helicase de DNA. A replicação do DNA prossegue apenas na direção 5 & # 8211 3 b. A 3 DNA polimerase requer uma extremidade 3 OH livre para adicionar o nucleotídeo de entrada.

Portanto, a DNA polimerase se move ao longo da fita modelo na direção 3 & # 8211 5 e a fita filha é formada na direção 5 & # 8211 3. Fragmentos de Okazaki B impedem o alongamento na direção 3 a 5. Existe alguma razão bioquímica pela qual todos os organismos evoluíram para ir de 5 para 3.

Uma fita retardada é o nome de uma das duas fitas de DNA em uma dupla hélice que está passando por replicação. C A polaridade da molécula de DNA impede a adição de nucleotídeos na extremidade 3. A replicação do DNA vai na direção 5 para 3 porque a DNA polimerase atua no 3-OH da fita existente para adicionar nucleotídeos livres.

Há alguma vantagem de recurso energético em usar 5 a 3. Como a dupla hélice é antiparalela e a DNA polimerase apenas sintetiza novo DNA de 5-3, a leitura da fita modelo 3-5 resulta em uma fita principal contínua, enquanto a leitura da fita modelo 5-3 3 resulta em um fio de retardamento descontínuo. Porque as fitas originais de DNA são antiparalelas e apenas uma nova fita contínua pode ser sintetizada na extremidade 3 da fita principal devido à polaridade intrínseca 5-3 do DNA.

Isso ocorre porque existem muitos locais de origem de replicação em um cromossomo eucariótico. Uma DNA polimerase começa a adicionar nucleotídeos na extremidade 5 do molde. Esta lição explicará qual fita está atrasada e como ela é replicada.

A DNA polimerase só pode sintetizar uma fita complementar na direção 5 a 3, embora seja descrita para funcionar na direção 3 a 5 no modelo, o que não faz sentido para mim. Consulte a página 1 41 Uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 para 3 porque A DNA polimerase começa a adicionar nucleotídeos na extremidade 5 do molde. Quais são os 3 tipos de DNA.

Como a síntese de DNA só pode ocorrer na direção 5 a 3, uma segunda molécula de DNA polimerase é usada para se ligar à outra fita molde quando a dupla hélice se abre. A fita principal & # 8211 polimerase adiciona nucleotídeos continuamente 5 & # 82113 do local de origem & # 8211 segue a bifurcação de replicação c. C a polaridade da molécula de DNA impede a adição de nucleotídeos na extremidade 3.

Uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 para 3 porque A DNA polimerase começa a adicionar nucleotídeos na extremidade 5 do molde. A DNA polimerase é capaz de adicionar nucleotídeos apenas na direção 5 a 3, uma nova fita de DNA só pode ser estendida nessa direção. B A polaridade da molécula de DNA impede a adição de nucleotídeos na extremidade 3.

Essa fita retardada é sintetizada em pedaços porque a DNA polimerase só pode sintetizar na direção 5 a 3 e, portanto, encontra constantemente a nova fita previamente sintetizada. C Replicação deve progredir em direção à bifurcação de replicação. Isso significa que os nucleotídeos na extremidade 3 da nova fita são aqueles que complementam os nucleotídeos na extremidade 5 da fita modelo?

25 Por que uma nova fita de DNA se alonga apenas na direção 5 a 3 durante a replicação do DNA.

Capítulo 12 Quizlet de Flashcards de replicação de DNA

Ch 15 Hw Flashcards Quizlet

Resolvido 26, um novo fio de DNA apenas se alonga no Chegg Com de 5 a 3

Replicação e reparo de DNA Biol 230 Master Confluence

Wikipedia sobre replicação de DNA eucariótica

Capítulo 16 Flashcards Easy Notecards

Resolvida a pergunta 31, qual das seguintes enzimas é Resp Chegg Com

Pergunta resolvida 13 Um novo fio de DNA se alonga apenas no Chegg Com

Por que a replicação de DNA é realizada na troca de pilha de biologia de 5 a 3 direções

Por que o fio lento do DNA tem que ser descontínuo Quora?

Bio Exam 2 Flashcards Quizlet

Resolvido, só preciso de respostas para verificar o teste prático No Chegg Com

Artigo sobre mecanismo molecular de replicação de DNA Khan Academy

Um novo fio de DNA se alonga apenas na preparação da embreagem 5 T

Replicação de DNA 2 3 Elongation Youtube

Nome Resolvido 31 Um novo fio de DNA se alonga apenas no 5 Chegg Com

Um novo fio de DNA se alonga apenas na preparação da embreagem 5 T


Por que uma fita de DNA cresce apenas na direção 5 a 3?

Esses fragmentos são processados ​​pelo replicação maquinário para produzir um fio contínuo de DNA e, portanto, uma filha completa DNA hélice. Replicação de DNA vai no 5 'a 3' direção Porque DNA polimerase atua no 3'-OH da fita existente para adicionar nucleotídeos livres.

Também se pode perguntar: em que direção a DNA polimerase viaja apenas? Desde a DNA polimerase requer um grupo 3 'OH livre para o início da síntese, ele pode sintetizar em 1 direção estendendo a extremidade 3 'da cadeia de nucleotídeos preexistente. Portanto, DNA polimerase move-se ao longo da vertente do modelo em 3 '& ndash5' direção, e a fita filha é formada em um 5 '& ndash3' direção.

Correspondentemente, por que os nucleotídeos são adicionados no questionário de direção 5 a 3?

Como visto em, o nucleotídeos estão adicionado do 5 'ao 3' direção. Disparado por RNA primase, que adiciona o primeiro nucleotídeo para a cadeia nascente, a DNA polimerase simplesmente fica perto da bifurcação de replicação, movendo-se como a bifurcação, adicionar nucleotídeos um após o outro, preservando o anti-paralelo adequado orientação.

O que significa direção 5 a 3?

5' - 3' direção refere-se à orientação de nucleotídeos de uma única fita de DNA ou RNA. o 5' e 3'referem-se especificamente ao 5º e átomos de carbono no anel de açúcar desoxirribose / ribose. Essa ligação fornece a espinha dorsal de açúcar-fosfato que dá ao DNA sua rigidez estrutural.


Replicação semiconservativa

A replicação semiconservativa é o mecanismo pelo qual o DNA se replica nas células. O DNA de fita dupla & # 160sobra, as ligações de hidrogênio são quebradas entre as duas fitas pela enzima DNA & # 160helicase. & # 160Uma das fitas é usada & # 160 como um modelo para formar uma segunda fita complementar. As bases expostas no par de bases complementares aos nucleotídeos de DNA de fita simples. A (Adenina) emparelha com T (Timina) e C (Citosina) emparelha com G (Guanina) [1]. Juntas, a fita modelo e a fita complementar se unem para formar uma nova fita dupla de DNA usando a enzima DNA polimerase. Uma fita dupla parental de DNA se tornará, assim, duas fitas duplas filhas de DNA [2], cada uma consistindo em uma fita do molde e uma fita recém-formada.

A nova fita de DNA é feita na direção 5 'para 3' à medida que um desoxirribonucleotídeo é adicionado à extremidade 3 'OH da cadeia que é catalisada pela DNA polimerase [3].

O termo "semiconservador" refere-se ao fato de que cada uma das hélices duplas filhas contém uma fita conservada do DNA original, bem como uma fita recém-sintetizada [4].


O que a DNA ligase faz?

DNA ligase é uma enzima que repara irregularidades ou quebras na espinha dorsal da fita dupla DNA moléculas. Tem importante Função no processo de DNA replicação e DNA reparar.

Saiba também, qual é a diferença entre DNA ligase e polimerase? Na vertente lenta, DNA a síntese é reiniciada muitas vezes conforme a hélice se desenrola, resultando em muitos fragmentos curtos chamados fragmentos de & ldquoOkazaki. & rdquo DNA ligase junta os fragmentos de Okazaki em um único DNA molécula. DNA polimerase III estende os primers, adicionando à extremidade 3 ', para fazer a maior parte do novo DNA.

Além disso, qual é o papel da DNA ligase nas respostas de replicação do DNA?

Papel do DNA ligase no Replicação de DNA é reconectar os fragmentos de Okazaki que são criados pelo padrão de replicação que ocorre na fita COMPLEMENTAR 5'-3 'de DNA. Isso acontece porque DNA polimerases só podem ler o DNA molde da extremidade 5 'para a 3' e adicione nucleotídeos livres nesta direção.

O que acontece se não houver DNA ligase?

A falha desse componente pode levar a distúrbios genéticos, como fotossensibilidade, e algumas manifestações físicas, como função motora prejudicada. Um possível novo uso para DNA ligase estaria no campo da nanotecnologia, principalmente para a construção de nano-organismos.


Replicação Bidirecional

A replicação bidirecional é um método de replicação do DNA encontrado no organismo de cada um dos reinos principais. A replicação bidirecional envolve a replicação do DNA em duas direções ao mesmo tempo, resultando em uma fita principal (onde a replicação ocorre mais rapidamente) e uma fita retardada (com replicação mais lenta). As propriedades de cada uma dessas fitas são causadas pela DNA polimerase e sua capacidade de se replicar apenas na direção 5 'para 3'. Na fita principal, uma única DNA polimerase & # 160 pode replicar grandes porções da fita (aproximadamente X1000-5000 bases antes de cair do DNA & # 160 devido à sua alta processabilidade) antes de se dissociar. No entanto, na fita retardada, o DNA é replicado em pedaços que são chamados de fragmentos de Okasaki. Cada um desses fragmentos é posteriormente fundido pela DNA ligase para produzir a fita completa não fragmentada. & # 160

O cromossomo também tem duas forquilhas de replicação, que são as regiões onde os nucleotídeos são ativamente adicionados às fitas em crescimento. Os procariotos têm um cromossomo circular com uma única origem de replicação (OriC) e um único local de terminação. No entanto, os cromossomos lineares, como os dos eucariotos, têm várias origens de replicação e duas bifurcações de replicação para cada um deles, a replicação, portanto, ocorre muito mais rapidamente [1]. Em todas as origens de replicação, a replicação ocorre em um formato bidirecional que resulta na formação de "bolhas de replicação". Essas bolhas aumentam de tamanho à medida que a replicação continua. Eventualmente, dois garfos de replicação (em cada extremidade de uma bolha) se encontram, e nesse ponto eles se fundem, produzindo uma bolha maior. Em última análise, todas as bolhas de replicação ao longo do cromossomo se fundem em uma grande junta de bolha apenas nos telômeros, que se dividem para dar duas fitas idênticas de DNA. Este processo continua a produzir muitas fitas de DNA que são então passadas para & # 160 células filhas & # 160 [2]


Por que a replicação do DNA é realizada na direção 5 'para 3'? - Biologia

Frederick Griffith descobriu a transformação bacteriana: as bactérias podem adquirir material genético de seu ambiente
Frederick Griffith trabalhou com duas variedades de Streptococcus pneumoniae. A cepa S produziu uma cápsula de polissacarídeo e formou colônias de aparência lisa. A cepa R não conseguiu produzir a cápsula de polissacarídeo e formou colônias de aparência áspera. A cepa S era virulenta e matou camundongos. A cepa R não era virulenta quando injetada em camundongos. Griffith relatou em 1928 que as misturas de extratos das células S mortas pelo calor com as células R vivas matavam os camundongos, embora nenhum dos dois injetados isoladamente fossem virulentos. As autópsias dos ratos mortos mostraram células bacterianas no sangue. Quando cultivadas, formaram colônias lisas. Ele concluiu que algo do extrato de células S mortas pelo calor havia transformado algumas das células R em células S.

Experiência de Griffith & # 8217s mostrando a transformação de células R vivas em células S. Imagem da Wikipedia por Madprime, CC-BY-SA

Avery, McLeod e McCarty mostraram que a transformação bacteriana é devida ao DNA
Oswald Avery, Colin McLeod e Maclyn McCarty purificaram meticulosamente a substância transformadora identificada por Griffith e relataram em seu artigo de 1944 que era DNA. Seu procedimento de purificação eliminou polissacarídeos, e eles descobriram que a substância transformadora não foi afetada por proteases ou ribonuclease (enzimas que clivam proteínas e RNAs), mas foi destruída pela desoxirribonuclease. Assim, eles concluíram que a substância transformadora tinha que ser o DNA.

Aqui está um resumo em vídeo do design e das conclusões desses dois conjuntos de experimentos:

Alfred Hershey e Martha Chase mostraram que o DNA do bacteriófago, não a proteína, infecta as células
T2 é um vírus que infecta E. coli vírus de células que infectam células procarióticas são chamados de bacteriófago ou fago. Os bacterifagos são compostos apenas de proteínas e uma molécula de DNA empacotada dentro do fago. Aqui está um vídeo do bacteriófago T4 pousando na superfície de uma célula de E. coli e injetando seu material genético na célula:

Esquerda: as proteínas do bacteriófago são marcadas com 35S. Direita: o DNA do fago é marcado com 32P. Os fagos marcados foram incubados brevemente com células para permitir a fixação e injeção de material genético nas células. Um misturador de barras foi usado para separar as camadas do fago anexadas das células. A centrifugação sedimentou as células, deixando as conchas do fago suspensas na fração sobrenadante. O fósforo radioativo sedimentou com as células, mas o enxofre radioativo permaneceu no sobrenadante. Imagem da Wikipedia, por Thomasione, com licença GFDL ou CC-BY-SA.

Hershey & amp Chase marcou radioativamente proteínas de bacteriófago (usando enxofre radioativo) ou DNA de bacteriófago (usando fosfato radioativo), e mostrou que o DNA marcado entrou nas células infectadas, enquanto a proteína marcada ficou do lado de fora. & # 8220Blending & # 8221 refere-se ao uso de um liquidificador de cozinha para remover as partículas de bacteriófago das células infectadas. (Este experimento mostra como os liquidificadores se tornaram equipamentos padrão em laboratórios de microbiologia e biologia molecular.)
Aqui está um vídeo que resume o design e as conclusões do experimento Hershey-Chase:

Parte 2: O modelo Watson-Crick da estrutura do DNA

Watson e amp Crick construíram um modelo de estrutura de DNA que se ajusta aos dados de difração de raios X de Franklin e # 8217s e às regras de Chargaff e # 8217s
O bioquímico Erwin Chargaff analisou a composição de bases do DNA de uma ampla variedade de espécies e descobriu que, embora as porcentagens de Adenina, Guanina, Citosina e Timina variassem de espécie para espécie, as seguintes proporções sempre foram observadas:
A = T G = C
Watson e Crick usaram dados de difração de raios-X de Rosalind Franklin & # 8217s em DNA purificado para deduzir que o DNA tem uma estrutura helicoidal. Eles foram capazes de resolver a estrutura do DNA quando perceberam que a molécula era um duplex consistindo de dois antiparalelo fios, com o esqueleto açúcar-fosfato estava do lado de fora, e as bases pareadas por dentro com ligações de hidrogênio entre A e T, ou entre C e G, respondendo pelas regras de Chargaff & # 8217s.

As duas fitas de um duplex de DNA são antiparalelas. Fonte: Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure.svg), Madprime CC0

A direcionalidade de uma fita de DNA (ou RNA) pode ser vista no esqueleto açúcar-fosfato. Uma extremidade tem um carbono 5 & # 8242 com um fosfato ligado e a outra extremidade tem um carbono 3 & # 8242 com um grupo hidroxil (-OH) anexado. Indicamos a direcionalidade como 5 & # 8242 & # 8211 & gt 3 & # 8242. As duas fitas de DNA não são apenas complementares entre si (onde uma fita tem um A, a fita complementar tem um T e onde uma fita tem um C, a fita complementar tem um G e assim por diante), mas correm em direções opostas direções: 5 & # 8242 & # 8211 & gt3 & # 8242 and 3 & # 8242 & lt & # 8211 5 & # 8242.

Estrutura do DNA de fita dupla. Fonte: Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ADN_animation.gif)

Parte 3: O experimento Meselson-Stahl revelando o mecanismo de replicação do DNA

Meselson e Stahl demonstram que a replicação do DNA não pode ser conservadora ou dispersiva, deve ser semiconservadora
A estrutura do DNA, que consiste em duas fitas complementares, sugere que o DNA poderia se replicar descompactando em duas fitas separadas, e cada fita serviria como molde para a síntese de sua fita parceira complementar. Isso é chamado de replicação semiconservativa, porque cada molécula de DNA filha resultante consistiria em uma fita original (parental) e uma fita recém-sintetizada. Outros modos possíveis seriam a replicação conservativa e a replicação dispersiva.

Três modos possíveis de replicação do DNA. Fonte: Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNAreplicationModes.png)

Matthew Meselson e Franklin Stahl usaram um isótopo de densidade de nitrogênio, 15N, para rotular DNA e ultracentrifugação de gradiente de densidade para analisar DNA marcado por densidade 15N (DNA pesado) antes e após rodadas de replicação em meio contendo 14N normal (nitrogênio leve). O modelo semiconservador previu que, neste experimento, as moléculas de DNA filhas após uma rodada de replicação de DNA consistiriam todas em uma fita de DNA marcada com 15N e uma fita de DNA marcada com 14N e, portanto, teriam densidade intermediária. Esse foi exatamente o resultado observado.

Meselson e Stahl usaram um isótopo de densidade de nitrogênio para marcar o DNA e testar hipóteses alternativas de como as células replicam seu DNA. Fonte: Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meselson-stahl_experiment_diagram_en.svg)

Os alunos devem trabalhar os resultados previstos pelos modos conservador e dispersivo de replicação e explicar como os resultados observados refutam essas hipóteses alternativas.
Aqui está um resumo em vídeo do experimento Meselson-Stahl:

Parte 4: As enzimas de replicação de DNA e diferenças de replicação na fita principal vs.

A replicação do DNA procede bidirecionalmente a partir de uma origem de replicação, mas as duas fitas são replicadas de forma diferente

  • A replicação do DNA cromossômico começa em locais especiais chamados origens de replicação, onde o duplex de DNA é descompactado. As origens de replicação tendem a ser cheias de pares de bases A-T em vez de G-C. Que propriedade do emparelhamento A-T vs emparelhamento G-C poderia explicar esta observação?
  • A replicação do DNA prossegue bidirecionalmente a partir da origem, com a enzima helicase na replicação & # 8220fork & # 8221 descompactando e desenrolando o modelo de DNA em ambas as direções longe da origem.
  • A DNA polimerase requer um primer de RNA, sintetizado pela primase, para começar a polimerizar o DNA. A DNA polimerase precisa ter um 3'-OH existente para adicionar, então não pode começar a sintetizar uma fita complementar do zero. Mas a RNA polimerase pode começar do zero, então uma nova fita de DNA começa com um primer de RNA que é sintetizado pela primase. A DNA polimerase então começa adicionando à extremidade 3 & # 8242-OH do primer de RNA.
  • A DNA polimerase adiciona novos nucleotídeos apenas na extremidade 3 & # 8242-OH, de modo que novas fitas crescem 5 & # 8242 & # 8211 & gt 3 & # 8242.
  • A DNA polimerase lê a fita modelo 3 & # 8242 & # 8211 & gt 5 & # 8242, de modo que o novo duplex de DNA é antiparalelo.
  • Uma fita filha, chamada de fita & # 8220leading & # 8221, pode ser sintetizada continuamente, na mesma direção em que o DNA está sendo descompactado na bifurcação.
  • A outra fita filha, a fita & # 8220lagging & # 8221, deve ser sintetizada em fragmentos curtos, chamados fragmentos & # 8220Okazaki & # 8221, que começam com um primer de RNA e são sintetizados saindo da bifurcação.
  • Os fragmentos de Okazaki são selados por uma enzima chamada DNA ligase.

O garfo de replicação do DNA. Esta bifurcação se move da direita para a esquerda conforme o DNA é descompactado. a: molde, b: fita principal, c: fita retardada, d: bifurcação de replicação, e: primer, f: fragmentos de Okazaki. Imagem da Wikipedia por Masur CC-BY 2.5

Como o garfo de replicação se estende em uma direção acima, a fita principal (fita superior) pode ser sintetizada continuamente porque está ocorrendo na direção 5 & # 8242 a 3 & # 8242. A fita retardada deve ser sintetizada em fragmentos curtos à medida que a bifurcação do DNA se estende. Isso ocorre porque a síntese de DNA deve SEMPRE prosseguir na direção 5 & # 8242 a 3 & # 8242 (adicionando a extremidade de fosfato 5 & # 8242 de um novo nucleotídeo ao grupo hidroxila 3 & # 8242 do último nucleotídeo na cadeia existente), mas o atraso strand template está executando a maneira & # 8216errada & # 8217 para que a síntese ocorra na direção da bifurcação de replicação. Observe que ambas as fitas requerem primers de RNA (vermelho) para iniciar a síntese de DNA.
Nos painéis abaixo, você pode ver o movimento do garfo de replicação & # 8220 em ação & # 8221 e por que a fita principal tem síntese contínua, enquanto a fita retardada é composta de fragmentos curtos com base na direção da síntese de DNA no 5 & # 8242 para a direção 3 e # 8242:

Na imagem abaixo, você pode ver que cada lado da replicação & # 8220bubble & # 8221 ou & # 8220eye & # 8221 tem um garfo e cada garfo tem um fio principal e outro posterior:

Passe por esta animação interativa, comece com & # 8220Replication Fork, & # 8221 e depois & # 8220Fork with Proteins. & # 8221 Opcional: & # 8220Concerted Replication & # 8221 e & # 8220Trombone Model & # 8221
https://www.courses.fas.harvard.edu/

Resumo das partes 2 e 4: Curso intensivo sobre estrutura e replicação do DNA
Este vídeo fornece um resumo envolvente das ideias discutidas acima para a estrutura do DNA e as enzimas envolvidas na replicação do DNA (veja se você consegue identificar o erro na estrutura do DNA):

Para obter mais ajuda com esses tópicos, você pode assistir às vídeo aulas do Dr. Choi e # 8217s abaixo:
Os experimentos provando que o DNA é o material hereditário e a estrutura do DNA:

O experimento Meselson-Stahl e a replicação do DNA:

Conjunto de slides para acompanhar os dois vídeos de aula nesta página: B1510_module4-5_DNA_2011


Explicar o papel das enzimas no processo de replicação do DNA em procariotos

Uma variedade de enzimas está envolvida no processo de replicação do DNA. Para que a replicação ocorra, cada fita de DNA deve ser separada da outra, resultado de sua estrutura em dupla hélice e das ligações de hidrogênio entre bases nitrogenadas complementares. A enzima, DNA Helicase, quebra as ligações de hidrogênio entre as bases na direção 5 'para 3', desenrolando o DNA e separando as fitas. Assim, permitindo que outras enzimas envolvidas no processo acessem cada fita de DNA. Proteínas de ligação de fita simples se ligam a cada fita para garantir que as fitas não recuem e se liguem novamente. O processo de replicação então se divide em dois processos diferentes que ocorrem nas fitas principais e posteriores do DNA. Um resultado da replicação que ocorre na direção 5 'para 3'. Na cadeia principal de RNA primase sintetiza um primer de RNA curto que permite que a DNA polimerase III se ligue e comece a adicionar nucleotídeos de DNA em uma direção 5 'para 3'. Assim que terminar, a DNA ligase substitui este primer por nucleotídeos de DNA. Na fita retardada, o RNA primase coloca alguns primers ao longo do comprimento da fita. Isso permite que a DNA polimerase I se ligue a esses primers e adicione alguns nucleotídeos de DNA na direção 5 'para 3'. Essas sequências curtas de nucleotídeos são conhecidas como fragmentos de Okazaki. As lacunas curtas entre os fragmentos são obstruídas com nucleotídeos pela DNA ligase e os primers são substituídos por nucleotídeos do DNA, formando uma fita contínua.


Explique como o DNA é replicado e por que isso é importante na biologia.

Quando as células se dividem por citocinese, o núcleo também precisa se dividir para que cada nova célula contenha um núcleo com uma cópia completa de todas as informações genéticas. A replicação do DNA, portanto, precisa garantir que todos os 3 bilhões de pares de bases no genoma humano sejam copiados corretamente cada vez que o núcleo se divide, isso é feito por meio da replicação semiconservativa.

O DNA é composto por 4 bases, Adenina, Timina, Guanina e Citosina, que compõem o código genético. Estes formam cadeias polinucleotídicas que funcionam em antiparalelo constituindo a dupla hélice do DNA. Quando ocorre a replicação do DNA, a dupla hélice do DNA é descompactada por uma enzima chamada helicase, que expõe as bases de cada fita. Essas 2 fitas podem então ser usadas como modelos, o que significa que as novas moléculas de DNA serão compostas por 1 das fitas modelo e 1 fita recém-sintetizada.

As novas fitas são sintetizadas pela enzima DNA polimerase, no entanto, esta enzima só pode funcionar na direção de 5 'para 3' e assim por diante denominada fita principal (que vai de 5 'para 3') a DNA polimerase pode criar um uma nova fita de DNA completa, incorporando nucleotídeos que são complementares à fita modelo, no entanto, a outra fita (a fita lag) vai de 3 'a 5'. This means that the DNA polmerase has to create short fragments of the newly synthesised strand as the DNA is continually unzipped by the helicase enzyme, these fragments are known as okazaki fragments that can be joined together using a third and final enzyme- DNA ligase. This therefore results in 2 new identical DNA helixes.


Evidence of replication:

J Cairns first observed replication in E.coli bacteria by autoradiography.

He grew E.coli cells in a medium containing 3H-thymidine and collects the chromosome by lysing the cell at various time interval. He transferred the chromosome to the filter membrane without breaking the chromosome.

The photographic film was developed and the result was obtained as mentioned:

o E.coli chromosome is circular in nature.

During the new strand synthesis, it exists a θ shaped structure which indicates that replication is initiated from two points in a circular chromosome.

He named the start point the origin of replication. The process of prokaryotic replication is semiconservative.

The two Y shaped structure is actually a replication fork which runs towards each other.

However, he postulated some of the processes incorrectly, as he indicated that the process is unidirectional (but actually it was bidirectional).

He was unable to postulate whether the origin of replication is unique ( know sequences from where replication is initiated every time) or occurs randomly.

DNA replication is an essential process in all living organisms for the inheritance of characters.


Assista o vídeo: Replikacja DNA. Genetyka - podstawy. Biologia 8 klasa. Film edukacyjny. Lekcja online (Janeiro 2022).