Qual é a bifurcação de replicação? - Ciência - 2023

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o bifurcação de replicação É o ponto em que ocorre a replicação do DNA, também chamado de ponto de crescimento. Tem a forma de um Y e, à medida que a replicação prossegue, o grampo de cabelo se move através da molécula de DNA.

A replicação do DNA é o processo celular que envolve a duplicação do material genético na célula. A estrutura do DNA é uma dupla hélice e, para replicar seu conteúdo, ela deve ser aberta. Cada uma das fitas fará parte da nova cadeia de DNA, já que a replicação é um processo semiconservador.

O garfo de replicação se forma precisamente entre a junção entre o modelo recém-separado ou as fitas do modelo e o DNA duplex que ainda não foi duplicado. Ao iniciar a replicação do DNA, uma das fitas pode ser facilmente duplicada, enquanto a outra fita enfrenta um problema de polaridade.


A enzima responsável pela polimerização da cadeia - DNA polimerase - só sintetiza a fita de DNA na direção 5'-3 '. Assim, uma fita é contínua e a outra sofre replicação descontínua, gerando fragmentos de Okazaki.

Replicação de DNA e forquilha de replicação

O DNA é a molécula que armazena a informação genética necessária para todos os organismos vivos - com exceção de alguns vírus.

Esse imenso polímero composto por quatro nucleotídeos diferentes (A, T, G e C) reside no núcleo dos eucariotos, em cada uma das células que compõem os tecidos desses seres (exceto nas hemácias maduras de mamíferos, que carecem testemunho).

Cada vez que uma célula se divide, o DNA deve se replicar para criar uma célula filha com material genético.

Replicação unilateral e bidirecional

A replicação pode ser unidirecional ou bidirecional, dependendo da formação da bifurcação de replicação no ponto de origem.


Logicamente, no caso de replicação em uma direção, apenas um grampo de cabelo é formado, enquanto na replicação bidirecional, dois grampos de cabelo são formados.

Enzimas envolvidas

Para esse processo, é necessária uma maquinaria enzimática complexa, que atue rapidamente e possa replicar o DNA com precisão. As enzimas mais importantes são a DNA polimerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase e topoisomerase.

Início da replicação e formação de grampo

A replicação do DNA não começa em nenhum lugar aleatório da molécula. Existem regiões específicas no DNA que marcam o início da replicação.

Na maioria das bactérias, o cromossomo bacteriano tem um único ponto de partida rico em AT. Essa composição é lógica, pois facilita a abertura da região (os pares AT estão ligados por duas ligações de hidrogênio, enquanto o par GC por três).

Conforme o DNA começa a se abrir, uma estrutura em forma de Y se forma: a forquilha de replicação.


Alongamento e movimento do garfo

A DNA polimerase não pode iniciar a síntese de cadeias filhas do zero. Você precisa de uma molécula que tenha uma extremidade 3 'para que a polimerase tenha onde começar a polimerizar.

Esta extremidade 3 'livre é oferecida por uma pequena molécula de nucleotídeo chamada primer ou primer. O primeiro atua como uma espécie de gancho para a polimerase.

No decorrer da replicação, o garfo de replicação tem a capacidade de se mover ao longo do DNA. A passagem do garfo de replicação deixa duas moléculas de DNA de banda única que direcionam a formação das moléculas filhas de banda dupla.

O grampo pode avançar graças à ação das enzimas helicase que desenrolam a molécula de DNA. Essa enzima quebra as ligações de hidrogênio entre os pares de bases e permite o deslocamento do grampo de cabelo.

Terminação

A replicação está completa quando os dois grampos de cabelo estão a 180 ° C da origem.

Neste caso, estamos falando sobre como flui o processo de replicação na bactéria e é necessário destacar todo o processo de torção da molécula circular que a replicação implica. As topoisomerases desempenham um papel importante no desenrolamento da molécula.

A replicação do DNA é semi-conservadora

Você já se perguntou como ocorre a replicação no DNA? Ou seja, outra dupla hélice deve emergir da dupla hélice, mas como isso acontece? Por vários anos, essa foi uma questão em aberto entre os biólogos. Pode haver várias permutações: duas fitas velhas juntas e duas novas juntas, ou uma fita nova e uma velha para formar a dupla hélice.

Em 1957, essa pergunta foi respondida pelos pesquisadores Matthew Meselson e Franklin Stahl. O modelo de replicação proposto pelos autores foi o semiconservador.

Meselson e Stahl argumentaram que o resultado da replicação são duas moléculas de dupla hélice de DNA. Cada uma das moléculas resultantes é composta de uma fita antiga (do pai ou da molécula inicial) e uma nova fita recém-sintetizada.

O problema da polaridade

Como funciona a polimerase?

A hélice do DNA é formada por duas cadeias antiparalelas: uma na direção 5'-3 'e a outra 3'-5'.

A enzima de maior destaque no processo de replicação é a DNA polimerase, responsável por catalisar a união dos novos nucleotídeos que serão adicionados à cadeia. A DNA polimerase pode apenas estender a cadeia na direção 5'-3 '. Este fato impede a duplicação simultânea das cadeias na bifurcação de replicação.

Por quê? A adição de nucleotídeos ocorre na extremidade livre 3 'onde um grupo hidroxila (-OH) é encontrado. Assim, apenas uma das fitas pode ser facilmente amplificada pela adição terminal do nucleotídeo à extremidade 3 '. Isso é chamado de fio condutor ou contínuo.

Produção de fragmentos de Okazaki

A outra fita não pode ser alongada, porque a extremidade livre é a 5 'e não a 3' e nenhuma polimerase catalisa a adição de nucleotídeos à extremidade 5 '. O problema é resolvido com a síntese de múltiplos fragmentos curtos (de 130 a 200 nucleotídeos), cada um na direção normal de replicação de 5´ a 3´.

Essa síntese descontínua de fragmentos termina com a união de cada uma das partes, reação catalisada pela DNA ligase. Em homenagem ao descobridor desse mecanismo, Reiji Okazaki, os pequenos segmentos sintetizados são chamados de fragmentos de Okazaki.

Referências

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