Replicação do DNA - Enzimas, Atuação e Técnicas de Biologia Molecular

QUESTÃO 1 As células utilizam uma variedade de enzimas e proteínas que trabalham juntas para garantir a replicação do DNA de forma eficiente e precisa com o mínimo de erro mutação possível Contudo como precisam copiar seu DNA muito rapidamente alguns erros podem acontecer e com isso levar ao desenvolvimento de um câncer por exemplo Com isso a biologia molecular visa compreender o funcionamento das células e das consequências em casos de erros malformação ou resposta que não seja ideal Técnicas atuais permitem o isolamento dos diferentes tipos de genes para analisar a expressão de cada um e alcançar objetivos maiores como a cura de doenças Fonte ALBERTS B et al Fundamentos da biologia celular uma introdução à biologia molecular da célula 4 ed Porto Alegre Artmed 2017 PIERCE B A Genética um enfoque conceitual Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2013 Com base no exposto e buscando aprofundar seus conhecimentos responda o que se pede a DESCREVA quais são as enzimas e EXPLIQUE qual a atuação destas no processo de replicação do DNA b Considerando as técnicas envolvendo enzimas de restrição eletroforese em gel e vetores de clonagem EXPLIQUE a importância a origem a aplicabilidade e o mecanismo de ação destas ferramentas A DNA polimerase Existem várias formas de DNA polimerase envolvidas na replicação do DNA sendo a DNA polimerase III a principal em procariotos e a DNA polimerase δ em eucariotos Essas enzimas são responsáveis pela síntese do novo filamento de DNA adicionando nucleotídeos complementares às fitas molde Primase A primase é uma RNA polimerase especializada que sintetiza pequenos fragmentos de RNA conhecidos como primers Esses primers são necessários para iniciar a síntese do novo filamento de DNA fornecendo um ponto de partida para a DNA polimerase Helicase A helicase é responsável por desenrolar e separar as duas fitas de DNA da dupla hélice Ela quebra as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas permitindo o acesso da DNA polimerase às fitas molde Proteínas de ligação a DNA Essas proteínas se ligam às fitas de DNA desenroladas para evitar que elas se emparelhem novamente Elas também ajudam a estabilizar as fitas molde e fornecem pontos de ligação para outras enzimas envolvidas na replicação Topoisomerases As topoisomerases têm a função de relaxar a tensão que se acumula à medida que a hélice de DNA é desenrolada e separada pela helicase Elas quebram e religam temporariamente as fitas de DNA permitindo que elas girem e aliviem a tensão DNA ligase A DNA ligase é responsável por selar as lacunas entre os fragmentos de DNA recémsintetizados chamados de Okazaki na fita atrasada Ela catalisa a formação de ligações covalentes entre os nucleotídeos adjacentes resultando na formação de uma cadeia contínua de DNA B As bactérias produzem enzimas de restrição e podem cortar o DNA em pontos específicos e criar fragmentos com extremidades simples também chamadas de extremidades pegajosas A eletroforese em gel é uma técnica que separa moléculas de DNA de acordo com seu tamanho e carga elétrica Os vetores de clonagem por outro lado são moléculas de DNA artificiais capazes de transportar fragmentos de DNA estranhos para células hospedeiras como bactérias e permitir sua reprodução A importância dessas ferramentas está na capacidade de manipulação do DNA que possibilita a clonagem de genes e a produção de proteínas recombinantes para uso em diversas áreas como biofarmacêutica e terapia gênica As enzimas de restrição são originárias de bactérias onde atuam como um mecanismo de defesa contra a invasão de DNA estranho A eletroforese em gel foi desenvolvida na década de 1930 por Arne Tiselius e aperfeiçoada na década de 1950 por Robert Hill e Allison Mary Campbell A tecnologia de vetores de clonagem foi desenvolvida na década de 1970 por Stanley Cohen e Herbert Boyer O mecanismo de ação das enzimas de restrição é baseado no reconhecimento de certas sequências de nucleotídeos no DNA onde cortam a molécula exatamente no lugar certo Na eletroforese em gel um campo elétrico é usado para separar moléculas de DNA em um gel de agarose ou poliacrilamida onde moléculas menores migram mais rapidamente Os vetores de clone são usados para introduzir fragmentos de DNA nas células hospedeiras onde podem ser replicados e usados para produzir proteínas recombinantes Para descrever as enzimas envolvidas na replicação do DNA é importante mencionar a DNA polimerase responsável pela síntese de uma nova fita de DNA Ele funciona adicionando nucleotídeos complementares à fita molde seguindo a regra de pareamento de bases AT e CG Helicase e topoisomerase são responsáveis por desenrolar e desenrolar a molécula de DNA o que permite a replicação A primase é responsável por sintetizar o primer de RNA que é o ponto de partida para a síntese de uma nova fita de DNA REFERÊNCIA MOREIRA Catarina Enzima de restrição Revista de Ciência Elementar v 2 n 2 p 033 2014 HEPP Diego DE NONOHAY Juliana Schmitt A importância das técnicas e análises de DNA ScientiaTec v 3 n 2 p 114124 2016 A DNA polimerase Existem várias formas de DNA polimerase envolvidas na replicação do DNA sendo a DNA polimerase III a principal em procariotos e a DNA polimerase δ em eucariotos Essas enzimas são responsáveis pela síntese do novo filamento de DNA adicionando nucleotídeos complementares às fitas molde Primase A primase é uma RNA polimerase especializada que sintetiza pequenos fragmentos de RNA conhecidos como primers Esses primers são necessários para iniciar a síntese do novo filamento de DNA fornecendo um ponto de partida para a DNA polimerase Helicase A helicase é responsável por desenrolar e separar as duas fitas de DNA da dupla hélice Ela quebra as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas permitindo o acesso da DNA polimerase às fitas molde Proteínas de ligação a DNA Essas proteínas se ligam às fitas de DNA desenroladas para evitar que elas se emparelhem novamente Elas também ajudam a estabilizar as fitas molde e fornecem pontos de ligação para outras enzimas envolvidas na replicação Topoisomerases As topoisomerases têm a função de relaxar a tensão que se acumula à medida que a hélice de DNA é desenrolada e separada pela helicase Elas quebram e religam temporariamente as fitas de DNA permitindo que elas girem e aliviem a tensão DNA ligase A DNA ligase é responsável por selar as lacunas entre os fragmentos de DNA recémsintetizados chamados de Okazaki na fita atrasada Ela catalisa a formação de ligações covalentes entre os nucleotídeos adjacentes resultando na formação de uma cadeia contínua de DNA B As bactérias produzem enzimas de restrição e podem cortar o DNA em pontos específicos e criar fragmentos com extremidades simples também chamadas de extremidades pegajosas A eletroforese em gel é uma técnica que separa moléculas de DNA de acordo com seu tamanho e carga elétrica Os vetores de clonagem por outro lado são moléculas de DNA artificiais capazes de transportar fragmentos de DNA estranhos para células hospedeiras como bactérias e permitir sua reprodução A importância dessas ferramentas está na capacidade de manipulação do DNA que possibilita a clonagem de genes e a produção de proteínas recombinantes para uso em diversas áreas como biofarmacêutica e terapia gênica As enzimas de restrição são originárias de bactérias onde atuam como um mecanismo de defesa contra a invasão de DNA estranho A eletroforese em gel foi desenvolvida na década de 1930 por Arne Tiselius e aperfeiçoada na década de 1950 por Robert Hill e Allison Mary Campbell A tecnologia de vetores de clonagem foi desenvolvida na década de 1970 por Stanley Cohen e Herbert Boyer O mecanismo de ação das enzimas de restrição é baseado no reconhecimento de certas sequências de nucleotídeos no DNA onde cortam a molécula exatamente no lugar certo Na eletroforese em gel um campo elétrico é usado para separar moléculas de DNA em um gel de agarose ou poliacrilamida onde moléculas menores migram mais rapidamente Os vetores de clone são usados para introduzir fragmentos de DNA nas células hospedeiras onde podem ser replicados e usados para produzir proteínas recombinantes Para descrever as enzimas envolvidas na replicação do DNA é importante mencionar a DNA polimerase responsável pela síntese de uma nova fita de DNA Ele funciona adicionando nucleotídeos complementares à fita molde seguindo a regra de pareamento de bases AT e CG Helicase e topoisomerase são responsáveis por desenrolar e desenrolar a molécula de DNA o que permite a replicação A primase é responsável por sintetizar o primer de RNA que é o ponto de partida para a síntese de uma nova fita de DNA REFERÊNCIA MOREIRA Catarina Enzima de restrição Revista de Ciência Elementar v 2 n 2 p 033 2014 HEPP Diego DE NONOHAY Juliana Schmitt A importância das técnicas e análises de DNA ScientiaTec v 3 n 2 p 114124 2016