Bases Moleculares da Transmissao Genetica

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Giulia Grala - ATM 29/1 
Bases Moleculares da Transmissão Genética 
 
Histórico: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 
- Johann Friedrich Miescher (1860): Foi o primeiro que extraiu o DNA. 
 ↳ Na década de 1860, identificou o DNA pela primeira vez ao isolar uma substância do núcleo das 
células, que ele chamou de nucleína; 
 ↳ Estudando os glóbulos brancos de pus, ele observou uma substância com propriedades 
incomuns, que era distinta das proteínas conhecidas, que se separava da solução ao ser exposta a um 
ácido e dissolvia-se novamente na presença de um álcali; 
 ↳ Assim, sem saber, Miescher descobriu a base molecular da vida e criou métodos para extraí-la em 
sua forma pura. 
 
- Albrecht Kossel (1881): Identificou a nucleína como um ácido nucleico e a nomeou como ácido 
desoxirribonucleico (DNA). 
 ↳ Ele também isolou as cinco bases que formam os blocos de construção do DNA e do RNA: 
adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracila (U); 
 ↳ Por suas contribuições, recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1910. 
 
- Gregor Mendel (1856 - 1863): Realizou pesquisas sobre hereditariedade. 
 ↳ Ele conduziu experimentos com ervilhas (Pisum sativum) no mosteiro de Brno, na atual 
República Tcheca; 
 ↳ Concluiu a lei de segregação independente e relações de dominância; 
 ↳ Publicou os resultados de seu trabalho em 1865, no artigo intitulado "Experimentos com Plantas 
de Híbridas”; 
 ↳ Somente no início de 1900 seu trabalho foi “descoberto”. Marco do início da GENÉTICA 
MODERNA. 
 
- Erwin Chargaff (1940): Descobriu que as diferenças genéticas entre os DNAs se refletem em 
alterações químicas entre essas substâncias. 
 ↳ A quantidade adenina (A) é igual a de timina (T); 
 ↳ Já a quantidade de guanina (G) é igual a de citosina (C); 
 ↳ A quantidade dos pares de A-T não necessariamente são iguais aos pares G-C. 
 
- Rosalind Franklin (1951 - 1952): Projetou raios X através de cristais de DNA, capturando 
imagens que revelaram a estrutura da molécula. 
 ↳ Trabalhou com Maurice Wilkins no King's College London usando difração de raios X para 
estudar o DNA. 
 
 
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 ↳ A imagem resultante mostrava um padrão em cruz, indicando a hélice do DNA. Maurice 
compartilhou a imagem com James e Francis sem o seu consentimento. 
 
- James Watson e Francis Crick (1953): Reuniram os resultados anteriores para montar sua tese. 
 ↳ Assim, trabalhando da Universidade de Cambridge, construíram o modelo dupla-hélice. 
 
Estrutura do DNA : …………………………………………………………………………………………………………………… 
- Nucleotídeos: São os componentes básicos do DNA; 
 ↳ São compostos por um grupo fosfato, uma pentose (desoxirribose) e uma base nitrogenada 
(adenina, timina, citosina, guanina); 
 
 
 
- Ligações: 
 ↳ Ligações Fosfodiéster: É uma ligação covalente (forte), que confere resistência e integridade ao 
DNA; 
 ↳ Pontes de Hidrogênio: É uma ligação não-covalente (fraca), que confere coesão e estabilidade ao 
DNA; 
 → Entre a adenina e a timina, há duas pontes de hidrogênio. Já entre a citosina e a guanina, há 
três pontes de hidrogênio; 
 ↳ O pareamento não é aleatório. 
 
- Extremidades: 
 ↳ Há uma extremidade 5’ e outra 3’; 
 ↳ O sentido de leitura é sempre no sentido 5’ → 3’. 
 
 
RNA : …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 
- O -OH no carbono 2 da ribose reduz a estabilidade do RNA de cadeia simples, quando 
comparado à fita simples do DNA; 
 ↳ Isso contribui para a capacidade do RNA de se dobrar, formando 
estruturas tridimensionais complexas; 
 
 
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 ↳ Essa flexibilidade permite “auto-pareamentos”, ou seja, pareamentos intramoleculares em uma 
mesma fita de RNA (a estrutura em grampo é comum); 
- O RNA não possui a base nitrogenada timina. Assim, essa é substituída pela uracila, que possui a 
mesma função. 
 
 
 
Organização do DNA : ………………………………………………………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- No núcleo celular, o DNA está organizado como cromatina e associado a proteínas (histonas); 
- Essas proteínas compactam e protegem o DNA, sendo essenciais para sua organização; 
- Dessa forma, 8 histonas se unem para formar um nucleossomo, que funciona como um carretel 
em que o DNA se enrola, compactando e estruturando o genoma; 
- Os nucleossomos mantém os cromossomos compactados e acessíveis conforme necessário, 
funcionando como uma estrutura que dobra e embala o DNA dentro da célula; 
- Quando a célula precisa acessar o DNA, os nucleossomos ajudam a descompactá-lo, permitindo 
seu uso. Assim, essas estruturas garantem o equilíbrio entre armazenamento eficiente e 
acessibilidade do material genético. 
 
- Empacotamento do DNA: 
 ↳ Na fase de intérfase (entre divisões), o DNA está na forma de 
cromatina; 
 ↳ Já para a divisão celular, o DNA enovela-se e chega a estrutura de 
cromossomos condensados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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- Cromossomos: São herdados de ambos os genitores, metade de um e metade de outro, formando 
pares de cromossomos homólogos; 
 ↳ Está distribuído entre 23 pares de cromossomos, sendo 22 autossômicos e 1 sexual; 
 ↳ Sendo numerado por ordem de tamanho + os sexuais. 
 
 
 
- Centrômero: É uma região mais compactada e com sequências repetitivas; 
 ↳ É essencial para a segregação correta dos cromossomos durante a divisão celular; 
 ↳ Sua localização depende do par cromossômico. 
 
 
 
DNA mitocondrial: …………………………………………….………………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- A mitocôndria possui um DNA próprio e circular, que é densamente compactado; 
- Cada organela possui muitas cópias do seu cromossomo e cada célula contém centenas ou 
milhares de cromossomos de organelas; 
- Os genes mitocondriais estão relacionados à tarefa de produção de energia, sendo usados na 
própria mitocôndria; 
 
- Teoria da Endossimbiose: Proposta por Lynn Margulis (1960), sugere que as mitocôndrias 
surgiram quando uma célula eucariótica ancestral engolfou uma bactéria aeróbica sem digeri-la. 
Com o tempo, essa bactéria estabeleceu uma relação simbiótica e evoluiu para a mitocôndria, 
essencial para a respiração celular; 
 
 
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- Há 37 genes, sendo 22 RNAt mitocondrial, 2 RNAr mitocondrial e 13 proteínas, que são 
traduzidos com ribossomos próprios; 
- Mas as mitocôndrias precisam de mais proteínas codificadas pelo genoma nuclear e são traduzidas 
nos ribossomos citoplasmáticos, antes de serem importadas para o interior da mitocôndria; 
- Ne fecundação humana, as mitocôndrias do espermatozoide são destruídas pelo óvulo, sendo 
então de origem materna; 
- Há uma segregação replicativa com distribuição aleatória de DNAmt e mitocôndrias; 
 
- Homoplasmia: Todas as cópias do DNAmt são idênticas (podem ser normais ou mutadas); 
 
- Heteroplasmia: Mistura de DNAmt normal e mutado, podendo influenciar a manifestação de 
doenças mitocondriais. 
 
Gene: …………………………………………………………………….………………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- É uma sequência de DNA que especifica a produção de um produto funcional, seja uma proteína 
(polipeptídeo) ou uma molécula de RNA funcional; 
 
 
 
 
 
 
- A maior parte do genoma humano não codifica proteínas, mas 
desempenha um funções regulatórias e estruturais essenciais; 
- O Projeto Genoma Humano, concluído em 2003, ajudou a 
estimar esse número, mas pesquisas recentes podem refinar ainda 
mais essa estimativa. 
 
- Estrutura do gene: 
 ↳ Os genes possuem regiões regulatórias (promotor), que controlam a expressão gênica, e 
codificadoras (unidade de transcrição), que são os éxons e íntrons; 
 ↳ No promotor, é o local onde se ligarão os fatores de transcrição, proteínas codificadas por outros 
genes que atuam iniciando o processo de transcrição de outros genes; 
 
 
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 ↳ TATA box: Sequência TATAAA (ou variações), aproximadamente, 25bp upstream do sítio 
inicial da transcrição; 
 ↳ GC box: Variantes da sequência GGGCGG em genes que não tem TATA box, normalmente 
em genes que são housekeeping, como polimerases e histonas,entre outros; 
 ↳ CAAT box: Posição anterior aos demais (upstream), sendo muitas vezes o mais forte 
determinante para iniciar a transcrição. 
 ↳ Genes codificadores de proteínas são sempre transcritos pela RNA polimerase 2, já a RNA 
polimerase 1 e 3 são para genes ribossomais, transportadores e não codificadores. 
 
Alelo: …………………………………………………………..………….……………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- São variações de um mesmo gene na população que ocupa um mesmo locus (posição específica de 
um gene em um cromossomo); 
- A combinação do efeito dos dois alelos herdados que definirão a característica do indivíduo; 
- Ou seja, nada mais são do que sequências de DNA. 
- Genótipo: Constituição alélica para um determinado gene ou conjunto gênico. 1 gene → 2 alelos 
→ genótipo; 
 
- Fenótipo: Característica física observável de uma célula ou organismo correspondente direto do 
seu genótipo ou da interação desse genótipo com o ambiente; 
- Expressão gênica (transcrição e tradução) é o que faz o genótipo chegar ao fenótipo. 
 
 
 
Transcrição: ………………………………………………..………….……………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- As etapas da transcrição são a iniciação, o alongamento e o término; 
 
- Controle da transcrição: 
 ↳ Ativadores: São proteínas que estimulam o processo, visto que ele ocorre em nível muito baixo; 
 ↳ Repressores: Proteínas que reprimem o processo; 
 
- Processamento do RNAm: 
 
 
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 ↳ Capeamento 5´: É a adição de um nucleotídeo modificado, a 7-metilguanosina (m⁷G), na 
extremidade 5' do transcrito primário de RNA. Facilitando o transporte para o citoplasma, a 
ligação da subunidade 40s do ribossomo e a proteção de ataques de exonucleases; 
 ↳ Poliadenilação 3´: Enzima poli(A) polimerase adiciona sequencialmente resíduos de adenilato 
(AMP) à extremidade 3’ para o auxílio no transporte para o citoplasma, estabilização da molécula e 
aumento do reconhecimento do RNAm pelo ribossomo. 
 ↳ Splicing: É a retirada dos íntrons do RNAm maduro, ou seja, não formam proteína; 
 → Possuem sequências semelhantes, pois há um pareamento das ribonucleoproteínas nucleares 
pequenas (snRNAs) com a junção éxon-íntron e o ponto de ramificação; 
 → snRNAs: São compostas por um pequeno RNA nuclear de 100 a 200 nucleotídeos e servem 
como uma estrutura para a ligação de várias proteínas; 
 → Ocorre ao mesmo tempo em que o RNAm está sendo formado; 
 → A RNA polimerase 2 possui uma cauda que possibilita a formação do splicessomo. 
 ↳ Splicing alternativo: Estima-se que 95% dos nossos genes codificadores de proteínas passam 
por splicing alternativo para codificar 2 ou mais isoformas. O mais comum é o salto de éxon, onde 
um éxon é excluído. Os éxons alternativos tendem a ter sequências de sítios de splicing mais 
“fracas”, com menor afinidade aos RNAs dos spliceossomos. 
 
 
 
 
Tradução: ……………..……………………………………..………….……………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- Ocorre no citoplasma das células; 
- É realizado pelos ribossomos que se movem ao longo do RNAm na direção 5´→ 3´; 
- A cada três nucleotídeos do RNAm, há um códon, que especifica um aminoácido; 
- Os RNAt que levam consigo o aminoácido correspondente para cada códon; 
- Cada códon pareia com um anticódon presente no RNAt correspondente; 
 
- Código genético: É a chave que relaciona corretamente o DNA com a proteína. 
 ↳ Há 64 códons possíveis e 20 aminoácidos correspondentes (redundância do código genético); 
 ↳ Há um códon de iniciação, que estabelece a matriz de leitura do RNAm, e códons de terminação. 
 
 
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- Iniciação: 
 ↳ Envolve a ligação da subunidade ribossômica à extremidade 5’ capeada do RNAm. Em seguida, 
há uma varredura da região 5’ UTR em busca de um códon de iniciação; 
 ↳ O capeamento do RNAm permite este se ligue a fatores que iniciarão o processo de tradução, 
formando um complexo; 
 ↳ Nem sempre o primeiro AUG é utilizado! Há sequências no entorno do AUG inicial que podem 
diminuir a eficiência deste, podendo iniciar a tradução no segundo/terceiro AUG da sequência. 
 
- Término: 
 ↳ Quando há o códon de parada, não há RNAt que pareie, atraindo proteínas chamadas de fatores 
de liberação, finalizando o processo. 
 
Finalização: ……………..………………………………..………….……………xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
- A maioria das proteínas recém-sintetizadas é incapaz de atuar até que os mecanismos reguladores 
alterem sua estrutura e localização celular; 
- Assim, elas normalmente precisam de: 
 ↳ Dobramentos: Conformação tridimensional correta; 
 ↳ Modificações químicas dos aminoácidos; 
 ↳ Transporte para o local adequado na célula; 
 
- Principais Processos de Regulação Pós-Traducional das Proteínas: 
 ↳ Fosforilação – Adição de grupos fosfato (P) por quinases, regulando atividade e sinalização 
celular; 
 ↳ Glicosilação – Ligação de carboidratos, essencial para estabilidade e reconhecimento celular. 
 ↳ Ubiquitinação – Marcação para degradação via proteassoma; 
 ↳ Acetilação – Modifica lisinas, influenciando na estabilidade e interação com o DNA; 
 ↳ Metilação – Adição de grupos metil em lisinas ou argininas, regulando expressão gênica; 
 ↳ Clivagem Proteolítica – Ativação de proteínas, como zimogênios em enzimas digestivas.