Genética feliz

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Genética feliz 
O DNA (ou ADN) 
O que é o DNA? 
A sigla quer dizer ácido desoxirribonucleico em inglês (deoxyribonucleic acid). 
É um composto orgânico que dita às funções de um organismo tal qual uma receita; é 
um polímero (poli=muitas; mero=partes), ou seja, uma cadeia grande composta por 
partes menores (os monômeros), que chamamos de nucleotídeos, também presentes 
no RNA. Tem formato chamado dupla hélice, com duas fitas paralelas e em direção 
antiparalela, isto é, parecem estar em sentido oposto uma a outra. 
Os nucleotídeos geralmente são formados por um radical fosfato (P), um 
açúcar de cinco carbonos (pentose) e uma base nitrogenada (N), representada por 
sua inicial (as famosas: adenina, citosina, guanina, timina e uracila). 
 
 
 
Esses monômeros se conectam em sequência numa fita por uma ligação 
chamada fosfodiéster, onde um carbono da pentose se conecta grupamento fosfato 
de outro nucleotídeo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Existe ainda uma ligação entre uma fita e outra fita paralela a esta, feita entre 
as bases nitrogenadas, são as ligações de hidrogênio (antes chamadas de pontes 
de hidrogênio). 
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 Os dois tipos de ácidos nucleicos (DNA e RNA), contêm normalmente quatro 
tipos de bases nitrogenadas, duas purinas e duas pirimidinas. 
 
 As ligações entre o grupamento fosfato e uma molécula de açúcar (a ligação 
fosfodiéster) determina uma polaridade. Ou seja, observando uma cadeia de DNA da 
esquerda para direita, vindo do fósforo, encontra se o quino átomo (5’) do açúcar livre, 
e no sentido contrário encontramos o terceiro átomo (3’) da mesma molécula. É 
importante ter isso em mente para saber o sentido de replicação do DNA! 
 
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 Regra de Chargaff: é relacionada à frequência das bases nitrogenadas. 
Adenina e timina aparecem em igual frequência (A = T), e guanina com mesma 
frequência de citosina (G = C). A frequência das purinas é igual à das pirimidinas (A + 
G = T + C). 
 Replicação do DNA 
 A direção contínua da replicação ocorre de 5’ para 3’! Sendo assim, a 
replicação de 3’ para 5’ ocorre de maneira descontínua! 
 
 
 A replicação do DNA ocorre de maneira semiconservativa, ou seja, duas novas 
fitas de DNA são sintetizadas apenas com uso de uma fita molde. Antes da divisão 
celular, a célula duplica seu material genético dessa forma. 
 
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 Fase de desenrolamento: A molécula de DNA expõe suas bases nitrogenadas 
com ação de uma enzima chamada helicase, ou seja, ela abre o material genético a 
partir do rompimento das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, 
tornando parte do DNA em forma de Y chamada forquilha de replicação. Para que 
essa forquilha não tenha tanta torção a ponto de impedir a replicação, uma enzima 
chamada topoisomerase reduz essa força. 
 Fase de síntese contínua: A enzima DNA polimerase adiciona nucleotídeos 
compatíveis aos expostos após ação da helicase. Lembrando que ela adiciona 
nucleotídeos de 5’ – 3’! 
Fase de síntese descontínua: Na fita antiparalela (oposta, a 3’ – 5’) junto a 
helicase encontramos uma enzima chamada primase, que adiciona primers (que são 
como porções de RNA) nessa fita. Esses primers servem como sinal para a DNA 
polimerase adicionar nucleotídeos nessa fita, pedaços por vez, gerando diversos 
fragmentos conhecidos como fragmentos de Okazaki, após ação de uma enzima que 
gera uma fita contínua, a ligase. 
Resumindo: A helicase abre o DNA; topoisomerase reduz a torção; a DNA 
polimerase adiciona nucleotídeos no sentido 5’ – 3’; a primase adiciona primers na fita 
3’ – 5’ sinalizando a DNA polimerase a adicionar nucleotídeos; a ligase une esses 
nucleotídeos adicionados aos primers formando os fragmentos de Okazaki. 
Ácido ribonucleico – RNA 
Assim como o DNA, o RNA possui quatro tipos de nucleotídeos, porém Uracila 
(U) no lugar da timina (T). A pentose do RNA é uma ribose, diferentemente do DNA 
que possui uma desoxirribose. 
A síntese do RNA é feita a partir de uma das fitas de DNA, com auxílio da 
enzima RNA polimerase, e ocorre também no sentido 5’ – 3’. 
Transcrição 
É o nome do processo de síntese de RNA. Na primeira etapa de produção do 
RNA temos como resultado o transcrito primário, que sofrerá processamento 
chamado maturação para ocorrer a diferenciação/especialização do RNA. Essa 
maturação pode ocorrer de diferentes formas, como adição de estruturas nas 
extremidades 5’ – 3’, retirada de partes não codificantes do RNA (chamados introns, 
lembrar de “intruso” e que tem de sair da sequencia genética), edição das bases, etc. 
 
 
 
Existem quatro principais tipos de RNA: 
RNA transportador (tRNA): tem função de transportar os aminoácidos para os 
ribossomos, para a síntese proteica. É importante na etapa de tradução. Sua síntese 
ocorre pela RNA polimerase III. Durante sua maturação é adicionado ao terminal 3’ a 
sequência CCA (alanina). “A maioria das bases do tRNA são ligadas por pontes de 
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hidrogênio. Dobras, em forma de grampos, da mesma cadeia, aproximam bases 
complementares que formam duplas hélices curtas.” 
 
RNA ribossômico (rRNA): é o componente primário dos ribossomos (é o que 
constitui ele), organelas responsáveis pela produção de proteínas (que ocorre na 
tradução). Ele também é transcrito do DNA. O início de sua transcrição ocorre no 
nucléolo após ação da enzima RNA polimerase I, que forma o chamado pré rRNA. O 
processamento começa após da formação do último composto sofrendo retirada dos 
introns e com adição de proteínas ribossômicas. O diferente arranjo de suas proteínas 
e suas sequencias de RNA formam as subunidades dos ribossomos (subunidade 
grande e subunidade pequena, ou maior e menor). 
 
RNA heterodisperso (HnRNA) ou mRNA imaturo: é rapidamente degradado 
no núcleo. É relatado como precursor do RNA mensageiro na regulação gênica, na 
diferenciação celular, na mutação e recombinação. 
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RNA mensageiro (mRNA): ele que leva a mensagem contida em sua 
sequencia de nucleotídeos para serem interpretadas pelos ribossomos, isto é, seu 
material que será traduzido para formação de aminoácidos e proteínas (ele é a receita 
para produção das proteínas). Ele é sintetizado pela RNA polimerase II. No inicio da 
cadeia do mRNA imaturo encontramos uma sequência chamada TATA Box (devido a 
quantidade de base T e A), encontrado na extremidade 5’ e serve como início da 
transcrição. A transformação do HnRNA envolve três etapas principais: adição de uma 
“cauda poli A” na extremidade 3’ (chamada de poliadenilação); formação de “cap” na 
extremidade 5’; e splicing (retirada dos introns). 
A poliadenilação ocorre por uma enzima chamada poliApolimerase, que 
adiciona cerca de 200 adeninas ao final do mRNA, essa região não é codificante, 
serve para aumentar estabilidade do mRNA e acentuar a tradução! 
Estrutura cap (ou capacete) é uma guanina modificada adicionada a 
extremidade 5’ ainda no núcleo e serve para aumentar a estabilidade da cadeia, pois 
protege da ação de fosfatases e nucleases! 
 
 
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Até o momento: replicação do DNA (duplicação desse polímero) e transcrição 
do RNA (cópia de uma parte do gene). 
O código genético 
“O dogma central da genética molecular estabelece que o DNA tem a 
capacidade de se mutar, se replicar com grande precisão e de controlar 
qualitativamente a síntese de proteínas”. A informação de todos os tipos de proteínas 
de um organismo está em seu DNA sob a forma dos nucleotídeos, ATGC no DNA e 
AUGC no RNA. 
A cada três nucleotídeos (códons) no mRNA temos a informação para a 
produção de um aminoácido numa cadeia polipeptídica (proteína). Existem 64 códons 
diferentes para apenas 20aminoácidos existentes, ou seja, vários aminoácidos podem 
ser codificados por mais de um códon, por isso chamamos o código de degenerado. 
Além disso, todos os seres respeitam esse código, por isso ele é universal. 
 
 Atenção para os códons de iniciação (Metionina, AUG) e de parada, sempre 
presentes! 
Tradução 
É o processo em que o mRNA é interpretado pelos ribossomos a fim de se criar 
uma sequencia de aminoácidos que formam uma proteína. 
Nos ribossomos encontramos três sítios de ligação da subunidade maior, A, P 
e E, que interagem nessa ordem com o mRNA. O sítio A recebe os tRNA, sítio P aloja 
a cadeia polipeptídica, o sítio E é o sítio de saída do mRNA que descarrega os 
aminoácidos existentes para crescimento da cadeia polipeptídica. O primeiro códon a 
ser interpretado do mRNA é AUG (metionina). A cada vez que um códon entra em 
contato com o sítio A, um tRNA com um anticódon correspondente adiciona mais uma 
proteína a cadeia. Exemplo: no mRNA tem a sequencia UUU sendo traduzida, o tRNA 
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com anticódon AAA se ligará ao ribossomo com o aminoácido correspondente a este 
códon, vendo no código genético sabemos que é a fenil-alanina. Depois o mRNA é 
deslocado para adição de mais um aminoácido, até a chegada do códon de parada. 
 
 
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Esse site é bem legal: https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-
central-dogma/translation-polypeptides/a/the-stages-of-translation 
Até o momento: replicação do DNA, transcrição do RNA e tradução do RNA. 
 
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Resumo de Técnicas 
PCR 
A PCR (reação em cadeia da polimerase) é uma técnica de ampliação de 
segmentos desejados do DNA. É muito importante para diagnósticos e pesquisa. 
Nessa técnica a separação das fitas de DNA ocorre por elevação na 
temperatura, rompendo as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, porém 
isso implica na inativação da DNA polimerase, enzima essencial para replicação do 
DNA. Utiliza-se então a enzima taq polimerase, isolada de seres que viviam em 
fontes termais e por isso seu nome (Thermus aquaticus), sua função não é perdida em 
altas temperaturas, o que contribui para a técnica. 
Também são utilizados primers para delimitar a região de interesse a ser 
amplificada da fita de DNA molde. 
 
 As três etapas são: desnaturação, feita com temperatura elevada; anelamento, 
onde os primes se ligam a fita molde; extensão, onde a taq polimerase atua. Os ciclos 
podem se repetir diversas vezes. 
Site bacana: https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-
sequencing-pcr-electrophoresis/a/polymerase-chain-reaction-pcr 
 
Hereditariedade e base cromossômica/manifestação e transmissão gênica, etc. 
 Os caracteres, que são discutidos com as leis de Mendel, são definidos pelos 
genes (segmentos de DNA, já vistos). 
Cromatina é um conjunto de segmentos genéticos enovelados em proteínas, 
podendo ser classificada como eucromatina e heterocromatina (pouco e muito 
condensada, respectivamente). 
A sequência de cromatina forma uma estrutura maior conhecida como 
cromossomos. Humanos possuem 23 pares de cromossomos organizados em ordem 
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de tamanho (cariótipo), com exceção dos cromossomos sexuais colocados em último 
lugar para diferenciação, chamados de autossomos. Os cromossomos possuem dois 
braços (ou telômeros, do grego “partes afastadas”) e um centrômero, podem ser 
classificados de acordo com a posição dessas estruturas. Em momento de divisão 
celular (meiose ou mitose) os telômeros se apresentam duplicados e unidos pelo 
centrômero, esses bastões então são chamados de cromátides irmãs. Não confundir 
centrômero com centrossomo. “Cromossomo é a cromatina enroladinha”. 
 
 
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Alelos são as formas alternativas de um gene. Alelos que ocupam mesma 
posição são chamados de alelos homólogos. 
 Haploide é um termo numérico destinado ao conjunto de cromossomos 
diferentes. Uma célula haploide apresenta um cromossomo de cada tipo em seu 
núcleo, e são representadas pela letra n (como exemplo os gametas). 
 Células que apresentam alelos homólogos em seu núcleo são conhecidas 
como diploides (2n). 
 Genótipo é o material genético em si, é o que dita o fenótipo, mas não 
necessariamente todo genótipo gera um fenótipo. 
 Fenótipo é a parte visível/observável da expressão do genótipo com interação 
do ambiente. 
 
 Quando determinada característica precisa de somente um alelo em 
determinada posição para ter manifestação, chamamos de dominante, e, por 
convenção, é representada por uma letra maiúscula (“A”, por exemplo). 
 Características que não se manifestam com apenas um alelo são chamadas de 
recessivas, é representada por uma letra minúscula (“a”, por exemplo). 
 Homozigoto é usado quando ambos os alelos são idênticos (“AA” ou “aa”, por 
exemplo). AABB indivíduo duplo homozigoto dominante; aabb indivíduo 
duplo homozigoto recessivo... 
 Heterozigoto é o individuo que possui alelos homólogos diferentes (“Aa”, por 
exemplo). AaBb individuo duplo heterozigoto... 
 
Quadro de Punnett 
 Com ele conseguimos analisar cruzamentos e possíveis características de 
descendentes gerados, obedecendo à primeira e à segunda lei de Mendel. 
 
 
 
[Usar canetas coloridas na hora da prova ajuda] 
Fenótipo 
Expressão 
Genótipo 
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 Com esse quadro podemos definir a proporção fenotípica e a proporção 
genotípica, exceto em casos de ausência de dominância. Usando o quadro anterior 
como base podemos definir a proporção fenotípica de 2 seres com uma determinada 
característica (devido ao Bb) : 2 seres com outra característica (devido ao bb), logo 
2:2; na proporção genotípica utilizamos a própria representação dos genes, logo 
2Bb:2bb. 
Primeira lei de Mendel: as características de um organismo são determinadas 
por um par de fatores (que hoje sabemos serem os cromossomos) que separam na 
formação dos gametas, logo, cada progenitor passa uma porção dos seus genes à sua 
progênie. 
 
 Segunda lei de Mendel: é a segregação de dois ou mais pares de genes, um 
par responsável por uma característica independe de um par responsável por outra 
característica. 
 
Heredograma 
 Com eles podemos ver manifestações e padrões de transmissão gênica 
(genealogia). 
 
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Herança autossômica dominante – a proporção de homens e mulheres afetadas 
pode ser aproximadamente a mesma; cada indivíduo afetado tem um genitor afetado; 
cada filho de um genitor afetado e um cônjuge normal terá a probabilidade de 50:50 de 
ser afetado; e os parentes não afetados de pessoas afetadas não terão filhos afetados 
normalmente. 
 
Herança autossômica recessiva – deve-se encontrar aproximadamente o mesmo 
número de homens e mulheres afetadas; indivíduos afetados geralmente têm pais 
normais; irmãos de indivíduos afetados com pais normais têm ¼ de chance de serem 
afetadas; pais consanguíneos têm maior chance de gerar filhos afetados. 
 
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Herança recessiva ligada ao X – a frequência em mulheres deve ser muito menor 
que em homens (como no caso de mulheres daltônicas), já que neles basta um gene 
para ser manifestado; o gen é transmitido de um homem para todas as suas filhas; o 
homem nunca transmite para seu filho; em raras condições (como inativação de um 
cromossomo X) mulheres heterozigóticas poderão manifestar o genótipo; filhos de 
mulheres afetadas têm chance de 1:1 de serem afetados, e as filhas têm chance de 
1:1 de serem portadoras. 
 
Herança dominante ligada ao X – o número de mulheres afetadas no Heredograma 
pode ser igual ou maior que o número de homens afetados. 
 
Herança limitada ao sexo – àquela que se apresenta em somenteum dos sexos, 
como hipertricose auricular que é ligada ao cromossomo Y. 
Penetrância e expressividade 
 Expressividade – intensidade dos efeitos produzidos por um gene. 
 Penetrância – em termos estatísticos, é a frequência percentual na qual um 
gene dominante no heterozigoto ou um gene recessivo no homozigoto produz um 
efeito detectável. 
 
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Nomenclatura dos cromossomos 
 Por convenções os cromossomos são identificados por: 
 Seu tamanho e posição; 
 Arrumados em pares homólogos, em ordem decrescente de tamanho; 
 Sendo os autossômicos numerados de 1 a 22 e os sexuais designados por X e 
Y. 
 Reunião em grupos designados por letras de A a G. 
o Grupo A – cromossomos 1, 2 e 3 (metacêntricos); 
o Grupo B – pares 4 e 5 (submetacêntricos); 
o Grupo C – cromossomos X, do 6 ao 11(submetacêntricos); 
o Grupo D – pares de 13 a 15 (acrocêntricos); 
o Grupo E – 16 ao 18; 
o Grupo F – pares 19 e 20 (metacêntricos pequenos); 
o Grupo G – 21, 22 e Y (acrocêntricos). 
 O cariótipo é representado pelo numero total de cromossomos, seguidos de 
uma vírgula e determinados os cromossomos sexuais. Ex.: 46,XX; 
 Quando houver alteração no numero cromossômico, o cariótipo será 
representado pelo item anterior, acrescida de uma segunda vírgula, e o 
cromossomo extra ou ausente representado pelo sinal + ou -. Ex.: 47,XY,+15 
ou 45,XY,-G (nesse caso o indivíduo não possui o grupo de cromossomos); 
 Em casos de mosaicos as linhagens são separadas por uma barra. Ex.: 
47,XY,+22/46,XY (homem com duas populações de células, uma com o 22 
extra e outra normal); 
 Alterações estruturais são representadas por letras ou grupos de letras 
minúsculas, colocadas após o número do cromossomo concernido. Os mais 
comuns: 
o p – braço curto do cromossomo (petit); 
o q – braço longo do cromossomo. 
 
Aberrações cromossômicas 
 Tipos 
 Numéricas – àquelas que observamos aumento ou diminuição do número de 
cromossomos em um só par (aneuploidia) ou em todos os pares (euploidias). 
Geralmente euploidias são encontradas em mosaico ou em abortos, pois causam 
desequilíbrio muito grande. As aneuploidias possuem monossomia (ausência de um 
dos cromossomos de um par) e polissomia (quando três ou mais cromossomos no 
lugar de um par). Geralmente ocorrem por não-disjunção. 
 Estruturais – erros que podem ocorrer nos cromossomos ou entre os 
cromossomos durante a interfase. Incluem isocromossomos, deleções, 
duplicações, inversões e translocações. 
Deleção – ocorre perda de uma parte do cromossomo. 
 
 
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Duplicação – ocorre entre cromossomos homólogos. Como indica o nome, uma parte 
do código genético é duplicada, existem dois tipos. 
 
 
Inversão – ocorre um giro de 180° em uma parte do cromossomo. Pode ocorrer em 
um mesmo braço (paracêntrica), ou uma em cada braço (pericêntrica). 
 
 
Translocação – ocorrem geralmente nos cromossomos não homólogos. O fragmento 
de um cromossomo é transferido para outro. Numa translocação recíproca dois 
cromossomos têm fragmentos trocados. Translocação robertsoniana ocorre em 
cromossomos acrocêntricos em seu centrômero com perda de seus braços curtos. 
 
 
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