DNA é o material genético que define cada célula. Antes de célula duplica e é dividido em novas células filhas através de mitose ou meiose, biomoléculas e organelas deve ser copiado para ser distribuído entre as células. DNA, encontrado dentro do núcleo, deve ser replicado para garantir que cada nova célula receba o número correto de cromossomos. O processo de duplicação de DNA é chamado Replicação do DNA. A replicação segue várias etapas que envolvem vários proteínas chamadas enzimas de replicação e RNA. Nas células eucarióticas, como células animais e células de plantas, A replicação do DNA ocorre no Fase S da interfase durante o ciclo de célula. O processo de replicação do DNA é vital para o crescimento, reparo e reprodução celular nos organismos.
DNA ou ácido desoxirribonucléico é um tipo de molécula conhecida como ácido nucleico. Consiste em açúcar desoxirribose de 5 carbonos, fosfato e base nitrogenada. O DNA de fita dupla consiste em duas cadeias de ácido nucleico em espiral que são torcidas em um
hélice dupla forma. Essa torção permite que o DNA seja mais compacto. Para se encaixar dentro do núcleo, o DNA é compactado em estruturas bem enroladas chamadas cromatina. A cromatina condensa para formar cromossomos durante a divisão celular. Antes da replicação do DNA, a cromatina afrouxa, fornecendo ao mecanismo de replicação celular acesso às fitas de DNA.Antes que o DNA possa ser replicado, a molécula de fita dupla deve ser "descompactada" em duas fitas simples. O DNA tem quatro bases chamadas adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G) que formam pares entre os dois fios. A adenina apenas emparelha-se com a timina e a citosina apenas se liga à guanina. Para desenrolar o DNA, essas interações entre pares de bases devem ser interrompidas. Isso é realizado por uma enzima conhecida como DNA helicase. A helicase de DNA interrompe a ligação de hidrogênio entre pares de bases para separar os fios em uma forma Y conhecida como garfo de replicação. Essa área será o modelo para o início da replicação.
DNA é direcional em ambas as vertentes, representado pelas extremidades 5 'e 3'. Essa notação significa qual grupo lateral está anexado ao backbone do DNA. o 5 'end possui um grupo fosfato (P), enquanto o 3 'final tem um grupo hidroxil (OH) conectado. Essa direcionalidade é importante para a replicação, pois só progride na direção 5 'para 3'. No entanto, o garfo de replicação é bidirecional; um fio é orientado na direção de 3 'a 5' (vertente principal) enquanto o outro está orientado 5 'para 3' (vertente atrasada). Os dois lados são, portanto, replicados com dois processos diferentes para acomodar a diferença direcional.
A vertente principal é a mais simples de replicar. Depois que as cadeias de DNA foram separadas, um pequeno pedaço de RNA chamado de cartilha liga-se à extremidade 3 'da fita. O iniciador sempre se liga como ponto de partida para replicação. Os primers são gerados pela enzima DNA primase.
Enzimas conhecidas como Polimerases de DNA são responsáveis pela criação da nova vertente por um processo chamado alongamento. Existem cinco tipos conhecidos de DNA polimerases em bactérias e células humanas. Em bactérias como E. coli, polimerase III é a principal enzima de replicação, enquanto a polimerase I, II, IV e V são responsáveis pela verificação e reparo de erros. A polimerase de DNA III se liga à fita no local do iniciador e começa a adicionar novos pares de bases complementares à fita durante a replicação. Nas células eucarióticas, as polimerases alfa, delta e epsilon são as polimerases primárias envolvidas na replicação do DNA. Como a replicação prossegue na direção de 5 'a 3' na fita principal, a fita recém-formada é contínua.
o costa atrasada inicia a replicação ligando-se a vários iniciadores. Cada iniciador está separado apenas por várias bases. A polimerase de DNA adiciona pedaços de DNA, chamados Fragmentos de Okazaki, para o fio entre os primers. Esse processo de replicação é descontínuo, pois os fragmentos recém-criados são desarticulados.
Uma vez formadas as cadeias contínua e descontínua, uma enzima chamada exonuclease remove todos os iniciadores de RNA das cadeias originais. Esses primers são então substituídos por bases apropriadas. Outra exonuclease "revisa" o DNA recém-formado para verificar, remover e substituir quaisquer erros. Outra enzima chamada DNA ligase une os fragmentos de Okazaki, formando um único fio unificado. As extremidades do DNA linear apresentam um problema, uma vez que a DNA polimerase só pode adicionar nucleotídeos na direção de 5 'a 3'. As extremidades das cadeias parentais consistem em sequências repetidas de DNA chamadas telômeros. Os telômeros agem como tampas protetoras no final dos cromossomos para impedir a fusão dos cromossomos próximos. Um tipo especial de enzima DNA polimerase chamado telomerase catalisa a síntese de seqüências de telômeros nas extremidades do DNA. Uma vez concluída, a fita-mãe e sua fita de DNA complementar se enrolam no familiar hélice dupla forma. No final, a replicação produz dois Moléculas de DNA, cada um com uma fita da molécula mãe e uma nova fita.
Replicação de DNA é a produção de idênticos Hélices de DNA a partir de uma única molécula de DNA de fita dupla. Cada molécula consiste em um cordão da molécula original e um cordão recém-formado. Antes da replicação, o DNA se desenrola e os fios se separam. É formado um garfo de replicação que serve como modelo para replicação. Os iniciadores se ligam ao DNA e as polimerases de DNA adicionam novas seqüências de nucleotídeos na direção de 5 'a 3'.
Esta adição é contínua na fita inicial e fragmentada na fita atrasada. Depois que o alongamento das cadeias de DNA é concluído, as cadeias são verificadas quanto a erros, os reparos são feitos e as sequências de telômeros são adicionadas às extremidades do DNA.