Replicação do DNA

Mesmo antes de se colocar a questão da estrutura do ADN, que hoje se sabe que é em dupla hélice, já se punha a questão da replicação do material genético.

O que é a replicação do material genético?

A replicação do material genético está relacionada com a capacidade que a célula possui de reproduzir a informação contida no ADN, formando outra molécula com informação genética igual à primeira.

Watson e Crick, dois “curiosos” na matéria propuseram não só o modelo da dupla hélice, mas também um modelo para a replicação do ADN. Os cientistas propuseram que um dos filamentos de cada molécula filha de ADN é recém sintetizado, enquanto o outro é passado inalterado vindo da molécula original de ADN. A esta distribuição de átomos parentais é chamada de replicação semiconservativa.
O nome de replicação semiconservativa baseia-se no facto de nas novas moléculas permanecer uma cadeia original.


Os cientistas na época com 23 e 35 anos, não descobriram o ADN em si, mas "apenas" sua estrutura. A simplicidade do ADN, ou ácido desoxirribonucleico torna-se assim a sua maior maravilha.
A chave do sucesso da dupla britânica foi determinar que as bases A só podem se unir com T; e C só pode se ligar com G. A partir daí, tudo se desenrolou. "Não escapou à nossa atenção que o pareamento específico que postulamos sugere imediatamente um possível mecanismo de cópia para o material genético", concluem Watson e Crick, ao final de seu artigo.
Como que num passo de magia, o mecanismo de duplicação genética - e, portanto, da hereditariedade - tornou-se óbvio:
* Cada cadeia serve de molde à formação de uma cadeia complementar a partir de nucleótidos livres no nucleoplasma da célula. As cadeias complementares desenvolvem-se em direcção antiparalela à que lhes serve de molde, no sentido 5’-->3’. No final do processo de replicação formam-se duas moléculas de ADN, idênticas entre si e à molécula original.

Mas, apesar das as conclusões de Watson e Crick, passados três anos o investigador Artur Kornberg demonstrou a possibilidade de replicar o ADN em laboratório.
Antes de se começar a replicar, o ADN separa-se das histonas, dando-se de seguida o desenrolamento da dupla hélice e o afastamento das suas cadeias polinucleotídicas. Tal ocorre por acção da ADN helicase que quebra as pontes de hidrogénio que ligam as bases complementares formando-se unidades de replicação designadas replicões.
Em seguida entra em acção outra enzima, uma ARN polimerase – a primase –, que sintetiza fragmentos de ARN iniciador (primers). Só então as cadeias polinucleotídicas de ADN originais são complementadas através da actividade das ADN polimerases.
Uma das cadeias é complementada através de fragmentos de ADN, designados por fragmentos de Okazaki, e a outra por adição sucessiva de nucleótidos. Os vários fragmentos de Okazaki são unidos por intermédio da ADN ligase. Assim, depois da incorporação dos nucleótidos, por complementaridade de bases, obtêm-se 2 novas cadeias.



Será que sempre e só se defendeu esta hipótese de replicação do ADN?

Não, esta não foi a única hipótese proposta. Outros investigadores da época defendiam que o ADN tinha dimensões demasiado elevadas para um desenrolamento eficaz da hélice. Assim surgiram outras 2 hipóteses que tendo por base a complementaridade das bases de ADN, procuraram a explicação do mecanismo de replicação. Daí surgiram 2 hipóteses:

Hipótese conservativa
Admitia que a molécula de ADN progenitora se mantinha íntegra, servindo de molde para a formação da molécula-filha, a qual seria formada por duas novas cadeias de nucleótidos.

Hipótese dispersiva
Admitia que cada molécula-filha seria formada por porções da molécula inicial e por regiões sintetizadas de novo, a partir dos nucleótidos existentes na célula.
Apesar de fácil de compreender, este mecanismo está longe de ser simples do ponto de vista bioquímico, envolvendo numerosas enzimas e mecanismos de segurança, embora bastante rápido.





Assim se conclui que:

*A molécula de ADN possui capacidade de se replicar, criando cópias de si mesma. Deste modo a informação pode ser transmitida de geração em geração.
*Ao longo do tempo surgiram várias hipóteses acerca do modo de replicação do ADN, mas actualmente a mais aceite é a hipótese da replicação semiconservativa.
*Ficou-se também a saber que este mecanismo de replicação é comum a todos os organismos, sejam eles eucariontes ou procariontes. No entanto, nos procariontes, a replicação inicia-se num único ponto da cadeia polinucleotídica e prossegue até terminar. Isto é possível pois nestes organismos apenas existe uma molécula de ADN e porque o seu comprimento é muito menor que o do DNA eucarionte.