Uma polimerase é uma enzima que sintetiza longas cadeias de polímeros ou ácidos nucleicos.
A polimerase de DNA e a RNA polimerase são usadas para montar moléculas de DNA e RNA, respectivamente, copiando uma fita modelo de DNA usando interações de emparelhamento de bases ou RNA por replicação em meia escada.
A polimerase de DNA é uma enzima que sintetiza moléculas de DNA a partir de desoxirribonucleotídeos, os blocos de construção do DNA. Essas enzimas são essenciais para a replicação do DNA e geralmente trabalham em pares para criar duas fitas de DNA idênticas a partir de uma única molécula de DNA original.
Durante esse processo, a polimerase de DNA “lê” as cadeias de DNA existentes para criar duas novas cadeias que correspondem às existentes.
O que é polimerase?
A polimerase é um tipo de enzima encontrada nas células que está envolvida na polimerização de um polinucleotídeo ou na criação de moléculas de DNA ou RNA.
As enzimas são proteínas complexas que participam de reações químicas dentro das células, mantendo-se inalteradas após a reação.
A maioria das enzimas reduz a quantidade de energia necessária para a reação, denominada energia de ativação.
Esses tipos de enzimas são chamados catalisadores.
DNA e RNA são compostos de longas cadeias de nucleotídeos.
Especificamente, o DNA é composto de adenina, guanina, citosina e timina. O RNA é formado a partir de filamentos de adenina, guanina, citosina e uracilo, em vez de timina.
As enzimas polimerase reduzem a energia necessária para formar as ligações entre os nucleotídeos, permitindo assim a produção de moléculas maiores.
Existem diferentes tipos de polimerases, mas todos estão envolvidos em reações que lidam com DNA ou RNA.
Há uma variedade de polimerases de DNA, cada uma com um papel separado. A DNA polimerase I, II, III e IV desempenham um papel na síntese de uma molécula de DNA.
O DNA Pol III é a principal enzima envolvida na replicação do DNA.
DNA Pol II é a enzima envolvida no reparo do DNA, enquanto o DNA Pol I desempenha um papel na síntese da molécula de DNA e na revisão de erros após o DNA Pol III ter criado a nova molécula.
As polimerases têm uma alta precisão, mas podem ocorrer erros no código genético, o que pode causar mutações nas células e no organismo. A revisão é feita à medida que a molécula de DNA é replicada e, se um erro for encontrado, o DNA Pol 1 poderá fazer a correção. Quando a replicação não está ocorrendo, o DNA Pol II varre as moléculas para procurar erros ou lacunas que possam ter ocorrido ao longo do tempo.
O DNA Pol IV, ou a polimerase de reparo SOS, é encontrado apenas em sistemas bacterianos e é uma teoria possível por trás da evolução bacteriana.
Como na DNA polimerase, também existem várias RNA polimerases.
A RNA polimerase I, II e III, ou Pol I, II e III, existe em organismos multicelulares de nível superior.
Cada polimerase é responsável pela transcrição de uma seção específica do DNA durante a transcrição.
Pol I transcreve aqueles genes que codificam parte do ribossomo. Os ribossomos são as organelas onde a transcrição ocorre dentro das células e cada uma é composta por uma subunidade grande e pequena.
Os genes transcritos por Pol I produzem a subunidade grande e parte da pequena subunidade. Pol II transcreve os genes para RNA mensageiro, mRNA, e Pol III transcreve os genes para RNA de transferência, tRNA.
O mRNA é o modelo para tradução ou criação de novas proteínas, e o tRNA transporta aminoácidos únicos para o ribossomo e o mRNA para ligação a uma cadeia maior para formar a proteína.
O que é uma reação em cadeia da polimerase?
A reação em cadeia da polimerase utiliza enzimas para replicar em massa uma porção de uma cadeia de ácido desoxirribonucleico (DNA) para facilitar a análise, como a busca por genes de interesse.
Como a reação em cadeia nuclear, a reação em cadeia da polimerase é um processo exponencial que prossegue enquanto as matérias-primas para sustentar a reação estiverem disponíveis. Em contraste com a replicação de DNA no mundo natural, a PCR só pode replicar pedaços bastante pequenos de DNA, com um teto superior de cerca de 2-3 quilos de pares de bases (kb).
Ele usa enzimas inanimadas para realizar seu efeito de replicação, diferenciando-o de outras abordagens de cópia que usam organismos ativos.
Uma reação em cadeia da polimerase moderna requer seis componentes básicos para funcionar: o segmento de DNA a ser copiado, os primers para delimitar o segmento, a polimerase Taq para fazer a cópia, os nucleotídeos de DNA para servir como matéria-prima, um ambiente de tampão químico e uma máquina chamada térmica ciclador. O termociclador costuma conter vários tubos de ensaio com múltiplos PCRs, cada um com 15 a 100 microlitros, valores abaixo de um milímetro cúbico de água. São utilizados cerca de cem nanogramas de base de DNA.
A polimerase Taq, o ingrediente chave para uma reação em cadeia da polimerase, é extraída de uma bactéria do fundo do mar, Thermus aquaticus. Funciona bem para copiar, mas não perfeitamente, cometendo um erro aproximadamente uma vez a cada 8 milhões de pares de bases. Antes da polimerase Taq, outras polimerases eram usadas, mas muitas delas se decompuseram nas temperaturas necessárias para o início da reação. O ciclo de aquecimento é complicado, mas inclui temperaturas que variam rapidamente até quase o ponto de ebulição, de modo que a durabilidade na polimerase é essencial.
Os passos básicos da PCR são os seguintes. Todos os ingredientes são misturados em um frasco pequeno, geralmente com um volume de 200 microgramas.
A mistura é aquecida perto do ponto de ebulição para quebrar as ligações de hidrogênio no DNA de dupla fita, criando fitas simples que são suscetíveis de cópia. Isso é chamado de desnaturação.
Quanto mais tempo o fio a ser copiado, mais longo o processo de desnaturação.
O próximo passo na reação em cadeia da polimerase é chamado de recozimento. Os primers, que são cadeias curtas de DNA personalizadas, são projetados especificamente para se unir a locais no início e no final do segmento a ser copiado. Se os primers forem projetados incorretamente ou a temperatura nesse estágio estiver errada, o primer se ligará aleatoriamente ao DNA, resultando na cópia do segmento incorreto. A maioria dos primers derrete a cerca de dois terços do ponto de ebulição, e o recozimento, um processo de 1-2 minutos, ocorre alguns graus abaixo disso.
Os últimos passos da PCR são chamados extensão e extensão final. É aqui que a mágica acontece.
A polimerase copia o segmento de DNA rapidamente, criando milhões e milhões de cópias em poucos minutos. Geralmente, um ciclo consiste em todas as etapas anteriores, repetidas cerca de vinte ou trinta vezes.
O resultado é um monte de DNA copiado. As reações em cadeia da polimerase têm uma variedade de usos, incluindo testes de paternidade, determinando a presença ou ausência de um defeito genético ou DNA viral, clonando um gene, introduzindo mutações específicas, analisando o DNA de espécies extintas ou pessoas mortas, “impressões digitais genéticas” na cena do crime e muito mais.
O que são enzimas de DNA?
As enzimas do DNA são responsáveis pelo processo de replicação celular. São proteínas diferentes que copiam o código genético para produzir novas células. Em alguns casos, as enzimas de DNA também podem ser usadas para reparar ou corrigir as cadeias de DNA.
As enzimas podem ser obtidas para replicar as cadeias de DNA artificialmente e geralmente são agrupadas em famílias.
As células usam enzimas para crescer e se reproduzir. Eles são essencialmente proteínas que são convertidas em energia. As enzimas do DNA funcionam copiando os filamentos e o código genético contido nas células.
As enzimas produzem novas células que são idênticas às que elas duplicam.
Um dos grupos comuns de enzimas de DNA é chamado polimerase. Este grupo está envolvido no processo de replicação e síntese.
O DNA é duplicado criando uma cadeia de extensão que é uma duplicação exata do código original.
As polimerases são proteínas que corrigem automaticamente quaisquer erros na replicação do DNA. As enzimas “revisam” ativamente durante o processo de replicação e interrompem as extensões de cadeia se um erro de código for detectado. As polimerases removem os nucleotídeos da fita.
As enzimas iniciam o processo novamente com o código correto. As taxas de erro das polimerases são muito baixas.
Na verdade, esse grupo de enzimas desmonta ou desata as fitas de DNA para ler o código. As polimerases são as principais responsáveis pela criação de novo DNA e células que contêm fatores genéticos idênticos.
Este é um processo que está em andamento dentro do corpo humano. Pode ser duplicado artificialmente, especialmente com experimentos de clonagem.
A replicação artificial é feita com um processo chamado reação em cadeia da polimerase. Os pesquisadores de laboratório se concentram em uma fita do DNA e usam uma enzima polimerase em combinação com um primer.
A enzima e o primer trabalham para separar a fita de DNA e iniciar o processo de replicação.
A desmontagem de fitas de DNA é feita localizando certos pontos ao longo da fita. Enzimas ou proteínas se acumulam para dividir os fios em duas seções. Com efeito, as polimerases ajudam a “abrir” as cadeias de DNA para obter acesso ao código e iniciar o processo de replicação.
Algumas enzimas trabalham para reparar as cadeias de DNA. Esses tipos de proteínas viajam ativamente ao longo de uma fita para verificar se há erros ou lesões.
Eles reparam os fios danificados criando novas células com as inscrições corretas de DNA.
Existem enzimas de DNA que se ligam a certas porções da fita. Eles procuram consistências e repetições ao longo dos fios. Essas enzimas são chamadas de “proteínas de ligação” que impedem que outros organismos obtenham acesso.
Especificamente, o DNA é composto de adenina, guanina, citosina e timina
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