Skip to main content
Global

14.3: Noções básicas de replicação de DNA

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    182251

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Habilidades para desenvolver

    • Explicar como a estrutura do DNA revela o processo de replicação
    • Descreva os experimentos de Meselson e Stahl

    A elucidação da estrutura da dupla hélice forneceu uma dica de como o DNA se divide e faz cópias de si mesmo. Esse modelo sugere que os dois fios da dupla hélice se separam durante a replicação, e cada fio serve como um modelo do qual o novo fio complementar é copiado. O que não ficou claro foi como a replicação ocorreu. Foram sugeridos três modelos (Figura\(\PageIndex{1}\)): conservador, semiconservador e dispersivo.

    A ilustração mostra os modelos conservadores, semiconservadores e dispersivos da síntese de DNA. No modelo conservador, quando o DNA é replicado e as duas fitas recém-sintetizadas são emparelhadas. No modelo semiconservador, cada fita recém-sintetizada é emparelhada com uma fita parental. No modelo dispersivo, o DNA recém-sintetizado é intercalado com o DNA original em ambas as fitas de DNA.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Os três modelos sugeridos de replicação de DNA. Cinza indica as fitas de DNA originais e azul indica DNA recém-sintetizado

    Na replicação conservadora, o DNA parental permanece junto e os filhotes recém-formados estão juntos. O método semiconservador sugere que cada uma das duas fitas de DNA parental atua como um modelo para que o novo DNA seja sintetizado; após a replicação, cada DNA de fita dupla inclui uma fita parental ou “antiga” e uma fita “nova”. No modelo dispersivo, ambas as cópias do DNA têm segmentos de fita dupla do DNA parental e DNA recém-sintetizado intercalados.

    Meselson e Stahl estavam interessados em entender como o DNA se replica. Eles cultivaram E. coli por várias gerações em um meio contendo um isótopo “pesado” de nitrogênio (15 N) que é incorporado às bases nitrogenadas e, eventualmente, ao DNA (Figura\(\PageIndex{2}\)).

    A ilustração mostra um experimento no qual a E. coli foi cultivada inicialmente em meios contendo nucleotídeos ^ {15} N. Quando o DNA foi extraído e executado em uma ultracentrífuga, uma faixa de DNA apareceu abaixo do tubo. Em seguida, a cultura foi colocada em meio ^ {14} N. Depois de uma geração, todo o DNA apareceu no meio do tubo, indicando que o DNA era uma mistura de meio ^ {14} N e metade ^ {15} N de DNA. Depois de duas gerações, metade do DNA apareceu no meio do tubo e metade apareceu mais acima, indicando que metade do DNA continha 50% ^ {15} N e metade continha apenas ^ {14} N. Nas gerações subsequentes, mais e mais DNA apareceu na faixa superior ^ {14} N.
    Figura\(\PageIndex{2}\): Meselson e Stahl experimentaram com E. coli cultivada primeiro em nitrogênio pesado (15 N) e depois em 14 N. O DNA cultivado em 15 N (faixa vermelha) é mais pesado do que o DNA cultivado em 14 N (faixa laranja) e sedimentos em um nível mais baixo em solução de cloreto de césio em um ultracentrifugadora. Quando o DNA cultivado em 15 N é trocado para meio contendo 14 N, após uma rodada de divisão celular, o DNA se sede a meio caminho entre os níveis de 15 N e 14 N, indicando que agora contém cinquenta por cento 14 N. Nas divisões celulares subsequentes, um uma quantidade crescente de DNA contém apenas 14 N. Esses dados suportam o modelo de replicação semiconservador. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

    A cultura de E. coli foi então transferida para um meio contendo 14 N e deixada crescer por uma geração. As células foram colhidas e o DNA foi isolado. O DNA foi centrifugado em alta velocidade em uma ultracentrífuga. Foi permitido que algumas células crescessem por mais um ciclo de vida em 14 N e girassem novamente. Durante a centrifugação do gradiente de densidade, o DNA é carregado em um gradiente (normalmente um sal, como cloreto de césio ou sacarose) e girado em altas velocidades de 50.000 a 60.000 rpm. Nessas circunstâncias, o DNA formará uma banda de acordo com sua densidade no gradiente. O DNA cultivado em 15 N se unirá em uma posição de maior densidade do que o cultivado em 14 N. Meselson e Stahl observaram que após uma geração de crescimento em 14 N após terem sido deslocados de 15 N, a banda única observada era intermediária na posição entre o DNA de células cultivadas exclusivamente em 15 N e 14 N. Isso sugere um modo de replicação semiconservador ou dispersivo. O DNA colhido de células cultivadas por duas gerações em 14 N formou duas bandas: uma banda de DNA estava na posição intermediária entre 15 N e 14 N e a outra correspondia à banda de 14 N de DNA. Esses resultados só poderiam ser explicados se o DNA se replicar de maneira semiconservadora. Portanto, os outros dois modos foram descartados.

    Durante a replicação do DNA, cada uma das duas fitas que compõem a dupla hélice serve como um modelo a partir do qual novas fitas são copiadas. A nova vertente será complementar à vertente parental ou “antiga”. Quando duas cópias de DNA filhas são formadas, elas têm a mesma sequência e são divididas igualmente nas duas células filhas.

    Link para o aprendizado

    Clique neste tutorial sobre replicação de DNA.

    Resumo

    O modelo para replicação de DNA sugere que as duas fitas da dupla hélice se separam durante a replicação, e cada fita serve como um modelo a partir do qual a nova fita complementar é copiada. Na replicação conservadora, o DNA dos pais é conservado e o DNA da filha é sintetizado recentemente. O método semiconservador sugere que cada uma das duas fitas de DNA parental atua como modelo para que o novo DNA seja sintetizado; após a replicação, cada DNA de fita dupla inclui uma fita parental ou “antiga” e uma fita “nova”. O modo dispersivo sugeriu que as duas cópias do DNA teriam segmentos de DNA parental e DNA recém-sintetizado.

    Contribuidores e atribuições