Replicação em Eucariotos e Procariotos

Escreva detalhadamente (estruturas, enzimas, etc.) como acontece a replicação em eucariotos e diferencie da replicação do procarioto.

Eucariotos: Compõem organismos mais complexos como protistas, fungos, plantas e animais. Possuem várias estruturas e organelas compartimentalizadas, assim como um núcleo bem individualizado e delimitado pelo envoltório nuclear, onde se localiza a dupla hélice.

Os Eucariotos apresentam DNA e mRNA não colineares, ou seja, o processo de transcrição e tradução não ocorrem simultaneamente. Enquanto a transcrição ocorre no núcleo, a tradução ocorre no citoplasma.

Procariotos: Formam organismos mais simples, como bacteriófagos e vírus. Moléculas de DNA e mRNA são colineares, ou seja, a transcrição e tradução não são fisicamente separadas, ocorrendo simultaneamente no citoplasma.

Resumindo: O tempo do ciclo de replicação dos eucariontes é maior que dos procariontes, pois precisam coordenar a replicação de mais de um cromossomo, além disso, replicar a própria estrutura complexa de seu cromossomo. 
Além da diferença do tempo no processo de replicação, os procariotos possuem apenas uma "bolha de replicação", enquanto os eucariotos possuem várias "bolhas de replicação", ou replicons. Finalmente, há três tipos de DNA polimerase nos procariotos (I, II e III), já para os eucariotos, há quatro tipos de DNA polimerases (a,b,g,d).

O processo de replicação do DNA ocorre da seguinte maneira:

O DNA é envolto em moléculas proteicas especiais denominadas histonas. A combinação do DNA com as proteínas são chamados nucleossomos. Em seguida os nucleossomos são empacotados e o resultado de DNA mais proteínas compactados são chamados de cromatina. A cromatina continua sendo espiralada, até tomar a forma que conhecemos por cromossomos mitóticos, estes que podem ser vistos no núcleo da célula em divisão. Os cromossomos mitóticos se formam quando as duas células filhas precisam ser produzidas, assim separando o material genético do DNA. A partir daí o processo de replicação se inicia. A separação da dupla hélice produz uma cópia de cada fita. A partir disto a proteína helicase entra em ação, ela desenrola a dupla hélice em duas fitas, uma fita é copiada em um direção e a outra fita deve ser copiada na direção oposta, o bom funcionamento desse processo resulta nas duas novas cópias do DNA.

De forma mais detalhada o processo é visto dessa maneira:

• DNA é replicado de forma semiconservativa. Cada fita na dupla hélice atua como modelo para a síntese de uma nova fita complementar.
• O novo DNA é feito por enzimas denominadas DNA polimerases, que necessitam de um molde e um primer (iniciador) e sintetizam DNA na direção 5' para 3'.
• Durante a replicação do DNA, uma nova fita (fita líder) é feita como uma peça contínua. A outra (fita tardia) é feita em pequenas partes.
• A replicação do DNA requer outras enzimas além da DNA polimerase, incluindo DNA primase, DNA helicase, DNA ligase, e topoisomerase.

DNA polimerase: DNA polimerases são responsáveis pela síntese do DNA, elas adicionam nucleotídeos, um por um, à fita crescente de DNA, incorporando somente aqueles que são complementares à fita molde.

A replicação sempre começa em locais específicos no DNA, que são chamados de origens de replicação e são reconhecidos pela sua sequência.

Proteínas especializadas reconhecem a origem, ligam-se a este sítio, e abrem o DNA. Conforme o DNA se abre, duas estruturas com formato de Y, chamadas de garfos de replicação, são formadas, juntas compõem o que é chamada uma bolha de replicação. Os garfos de replicação movem-se em direções opostas à medida que a replicação acontece. Helicase é a primeira enzima de replicação a se ligar na origem de replicação. A função da helicase é avançar os garfos de replicação "desenrolando" o DNA (quebrando as pontes de hidrogênio entre os pares de bases nitrogenadas).