O ácido desoxirribonucléico, ou DNA, é a molécula da natureza para a transmissão de informações genéticas através das gerações. Quase todas as células do seu corpo contêm 46 cromossomos - um conjunto de 23 de cada pai - que a célula deve replicar antes de se dividir.
Leia mais sobre a estrutura, função e importantes do DNA.
Por outro lado, uma bactéria (e outros procariotos) geralmente tem um único cromossomo. Surpreendentemente, leva quase o mesmo tempo, cerca de uma hora ou menos, para você e uma bactéria replicarem o DNA por meio das mesmas etapas de replicação do DNA.
Noções básicas de DNA: Estrutura
O tempo de replicação depende da velocidade da replicação do DNA, da quantidade de DNA na célula e do número de origens de replicação em cada molécula de DNA. O DNA é um polímero longo com uma espinha dorsal de grupos alternados de açúcar e fosfato. Uma das quatro bases de nucleotídeos nitrogenados está pendurada em cada grupo de açúcar. A sequência das bases é um alfabeto de quatro letras que define a sequência de aminoácidos nas proteínas, as moléculas responsáveis por seus traços físicos e bioquímicos.
Noções básicas de DNA: replicação
Os cromossomos são pacotes compactos de DNA e proteínas. Duas fitas de DNA formam uma dupla hélice no coração de cada cromossomo.
Leia mais sobre o que é um cromossomo.
Para que a replicação prossiga, a máquina da célula deve descompactar a dupla hélice e usar cada fita exposta como um modelo para construir uma nova fita parceira. Esta é a replicação semiconservativa, em que o produto final são duas hélices, cada uma com uma fita original e uma nova. Os pares de bases na fita modelo determinam aqueles na nova fita por meio de um processo de emparelhamento complementar - cada tipo de base de nucleotídeo só pode emparelhar com um parceiro específico.
Etapas Gerais de Replicação de DNA
Estes são os princípios básicos da replicação do DNA.
Etapa 1: Formulários de bifurcação de replicação. Uma enzima chamada DNA helicase "descompacta" a dupla hélice em uma formação bifurcada em Y.
Etapa 2: ligação dos primers. Os primers de DNA se ligam às áreas onde a enzima de replicação, a DNA polimerase, começará a se replicar. Os primers atuam como um sinal para a enzima e permitem que ela saiba por onde começar e em que direção tomar.
Etapa 3: alongamento. Esta é a fase em que o DNA é realmente replicado. A DNA polimerase "alonga" a nova fita, o que significa que começa a fazer a nova fita com base em cada fita modelo.
Etapa 4: Rescisão. Depois que a replicação é concluída, algumas coisas acontecem. Primeiro, uma enzima chamada "exonuclease" retira os primers do DNA e esses pontos são preenchidos com a sequência de DNA adequada.
Em seguida, uma fita (chamada de "fita" retardada) precisa da DNA ligase para conectar os fragmentos de DNA que acabaram de ser replicados. Outra enzima chega para verificar e corrigir quaisquer erros cometidos durante a replicação. A última das etapas de replicação do DNA é quando a telomerase adiciona sequências especiais chamadas "telômeros" ao final das fitas.
Replicação Bacteriana
O único cromossomo de uma bactéria é uma alça de DNA de fita dupla. O número de bases pode variar de uma espécie para outra. A conhecida bactéria E. coli tem 4,7 milhões de pares de bases que levam cerca de 40 minutos para se replicar, o que implica uma velocidade de mais de 1.000 bases por segundo.
A replicação começa em um único local fixo e prossegue em cada fita em direções opostas. O processo de replicação inclui uma etapa de revisão que garante uma taxa de erro não superior a um em um bilhão.
Replicação Eucariótica
As células de humanos e outros eucariotos têm núcleos organizados envolvendo um conjunto de cromossomos. O cromossomo humano típico tem cerca de 150 milhões de pares de bases que a célula replica a uma taxa de 50 pares por segundo. Nessa velocidade de replicação do DNA, a célula levaria mais de um mês para copiar um cromossomo.
O fato de levar apenas uma hora se deve às múltiplas origens de replicação. A replicação procede simultaneamente de muitos pontos diferentes no cromossomo e as enzimas unem as seções para formar a cópia final intacta. Todos os 46 cromossomos humanos se replicam ao mesmo tempo, durante a fase S do ciclo celular.