O garfo de replicação é o ponto em que a replicação do DNA ocorre , também é chamado de ponto de crescimento. Tem uma forma de Y e, à medida que a replicação passa, o gancho de cabelo se move através da molécula de DNA.
A replicação do DNA é o processo celular que envolve a duplicação de 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, uma vez que a replicação é um processo semi-conservador.
O garfo de replicação é formado apenas entre a junção entre o modelo ou as cadeias de modelo recém-separadas e o DNA duplex que ainda não foi duplicado.Quando a replicação do DNA começa, uma das cadeias pode ser facilmente duplicada, enquanto a outra cadeia enfrenta um problema de polaridade.
A enzima responsável pela polimerização da cadeia – DNA polimerase – apenas sintetiza a fita de DNA na direção 5 ‘-3’. Assim, uma cadeia é contínua e a outra sofre replicação descontínua, gerando fragmentos de Okazaki.
Garfo de replicação e replicação de DNA
O DNA é a molécula que armazena as informações genéticas necessárias de todos os organismos vivos – com exceção de alguns vírus.
Esse imenso polímero composto de 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 nos glóbulos vermelhos maduros dos mamíferos , que não possuem do núcleo).
Cada vez que uma célula se divide, o DNA deve ser replicado para originar uma célula filha com material genético.
Replicação unidirecional e bidirecional
A replicação pode ser unidirecional ou bidirecional, dependendo da formação do garfo de replicação no ponto de origem.
Logicamente, no caso da replicação unidirecional, apenas um garfo é formado, enquanto a replicação bidirecional é formada na replicação bidirecional.
Enzimas envolvidas
Para esse processo, é necessária uma maquinaria enzimática complexa que trabalhe rapidamente e que possa replicar com precisão o DNA. As enzimas mais importantes são DNA polimerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase e topoisomerase.
Início da replicação e formação de forquilha
A replicação do DNA não inicia 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 são unidos por duas ligações de hidrogênio , enquanto o par GC é formado por três).
Quando o DNA começa a abrir, uma estrutura em forma de Y é formada: o garfo de replicação.
Alongamento e movimento do garfo
A polimerase de DNA não pode começar a síntese das cadeias filhas do zero. Você precisa de uma molécula que tenha uma extremidade 3 ‘para que a polimerase tenha por onde começar a polimerizar.
Essa extremidade livre de 3 ‘é oferecida por uma pequena molécula de nucleotídeo chamada primeira ou iniciador. O primeiro atua como uma espécie de gancho para a polimerase.
Com o curso 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 garfo pode avançar graças à ação das enzimas helicase que estão desenrolando a molécula de DNA. Essa enzima quebra as ligações de hidrogênio entre os pares de bases e permite que o garfo se mova.
Rescisão
A replicação termina quando os dois garfos estão a 180 ° C da origem.
Nesse caso, falamos sobre como o processo de replicação flui nas bactérias e é necessário destacar todo o processo de torção da molécula circular que envolve a replicação. As topoisomerases têm um papel relevante no desenrolamento da molécula.
A replicação do DNA é semi-conservadora
Você já se perguntou como ocorre a replicação no DNA? Ou seja, outra hélice dupla deve surgir a partir da hélice dupla, mas como isso acontece? Por vários anos, essa foi uma pergunta aberta entre biólogos. Pode haver várias permutações: dois fios velhos juntos e dois novos juntos, ou um novo e um velho para formar a dupla hélice.
Em 1957, essa questão foi resolvida pelos pesquisadores Matthew Meselson e Franklin Stahl. O modelo de replicação proposto pelos autores foi o semi-conservador.
Meselson e Stahl argumentaram que o resultado da replicação são duas moléculas de dupla hélice de DNA. Cada uma das moléculas resultantes é composta por uma fita antiga (da molécula mãe ou inicial) e uma nova fita sintetizada.
O problema da polaridade
Como a polimerase funciona?
A hélice do DNA é formada por duas cadeias que correm antiparalelas: uma vai na direção 5 ‘-3’ e outra 3 ‘-5’.
A enzima mais proeminente no processo de replicação é a DNA polimerase, responsável por catalisar a ligação de novos nucleotídeos que serão adicionados à cadeia. A polimerase de DNA só pode estender a cadeia na direção 5 ‘-3’. Esse fato dificulta a duplicação simultânea das cadeias no garfo de replicação.
Porque A adição de nucleotídeos ocorre na extremidade livre de 3 ‘, onde um grupo hidroxila (-OH) é encontrado. Assim, apenas uma das cadeias pode ser facilmente amplificada pela adição terminal do nucleotídeo à extremidade 3 ‘. Isso é chamado de segmento condutor ou contínuo.
Produção de fragmentos de Okazaki
A outra cadeia não pode ser alongada, porque a extremidade livre é 5 ‘e não 3’ e nenhuma polimerase catalisa a adição de nucleotídeos na 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 ‘para 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 fragmentos de Okazaki.
Referências
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