Biologia Molecular - Unidade 1 e 2

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Biologia Molecular 
Unidade 1 
1. Apresentação 
Seção 1 de 6 
A Biologia Molecular é uma área da ciência que estuda os aspectos genéticos 
das células dos seres vivos, abordando desde a estrutura básica do DNA com 
todos os seus componentes até o desenvolvimento de alterações e doenças 
associadas. 
O conhecimento acerca desse assunto vai facilitar a sua assimilação a respeito 
do modo como algumas doenças se desenvolvem, dos diagnósticos delas e do 
direcionamento de alguns tratamentos. 
Sabemos que diversos diagnósticos são realizados utilizando o material 
genético, portanto, o conteúdo desta disciplina poderá ser aplicado tanto no 
diagnóstico de doenças infecciosas e na terapia gênica, bem como na 
compreensão dos aspectos farmacogenéticos para o tratamento de doenças. 
2. Introdução 
Olá, estudante! Tudo bem? 
Você está no material “Bases da Biologia Molecular”. 
Aqui, nós estudaremos os princípios da genética molecular, enfatizando os componentes 
de estudo dessa ciência, o DNA e o gene. 
Além da estrutura, da função e dos mecanismos de ação desses componentes, vamos 
explorar as principais descobertas e marcos históricos que contribuíram para o 
desenvolvimento científico que podemos observar atualmente na área. 
Ainda, entenderemos os mecanismos das mutações genéticas e as principais técnicas 
utilizadas para a manipulação de ácidos nucleicos e separação de moléculas. 
Bons estudos! 
Objetivos da unidade 
Aqui nosso objetivo é auxiliar você no desenvolvimento das seguintes competências 
profissionais até o término desta etapa de estudos. 
• Compreender os aspectos gerais da genética molecular; 
• Estudar os processos envolvidos no dogma central da biologia; 
https://sereduc.blackboard.com/courses/1/7.3347.80709/content/_5201060_1/scormcontent/index.html#/
• Entender os tipos de mutações genéticas e os impactos na saúde; 
• Discutir sobre a técnica da eletroforese e suas aplicações. 
3. Genética Molecular 
O interesse humano em compreender tanto os mecanismos envolvidos com a ampla 
variabilidade fenotípica distribuída entre as espécies quanto a maneira como essas 
informações são passadas para as gerações posteriores é antigo, sabia? 
 
Pois é, foram nas pesquisas idealizadas por Gregor Mendel (1822 – 1884) que surgiram 
os primeiros esboços sobre os mecanismos relacionados à hereditariedade, os quais 
futuramente seriam considerados a base para o estudo da Genética. Entretanto, apenas 
no início da década de 70 houve uma série de novas descobertas, que permitiram um 
avanço rápido e significativo na área da Biologia Molecular, que trouxe como 
consequência o surgimento do estudo da Engenharia Genética, caracterizada pela 
manipulação do DNA a nível molecular. 
 
De forma geral, a Engenharia Genética pode ser resumida a um conjunto de métodos e 
técnicas que podem ser aplicados para diversas finalidades e que possuem como 
mecanismo de ação a fragmentação de uma molécula de DNA, que serve para a futura 
análise de um gene específico. 
 
Nesse sentido, as principais descobertas que favoreceram a evolução teórica/prática 
da Engenharia Genética foram: 
Enzimas de restrição: Também podem ser chamadas de endonucleases de restrição e 
possuem como mecanismo de ação o reconhecimento de uma sequência de nucleotídeos 
específica de uma molécula de DNA, promovendo a clivagem (hidrólise) dessa 
sequência. 
DNA ligase: Como o próprio nome sugere, essas enzimas possuem a função de ligar 
fragmentos da molécula de DNA que possuem terminações complementares. 
Plasmídeos: São fragmentos circulares de DNA extracromossomial, que podem ser 
utilizados como carreadores de material genético entre diferentes organismos. 
O uso dessas estruturas permitiu a criação de organismos geneticamente modificados 
(transgênicos), designados como organismos que foram submetidos a modificações 
genéticas, visando o favorecimento de uma característica específica de interesse e sendo 
amplamente utilizado na indústria alimentícia. A nível laboratorial, houve uma evolução 
significativa no desenvolvimento de kits voltados ao diagnóstico de doenças infecciosas. 
Para saber mais a respeito da Genética Molecular, convidamos você a assistir ao vídeo 
baixo, que aborda sobre esta área de estudo e seus impactos no futuro da saúde pública e 
na sociedade: 
Estrutura e composição dos ácidos nucleicos 
Com base no que tratamos aqui, é importante situar você sobre o foco dos estudos da área 
de genética molecular: os dois tipos de ácidos nucleicos que podem estar presentes nos 
organismos, o DNA e o RNA, que, de forma geral, são os responsáveis pelo transporte e 
pelo armazenamento das informações genéticas. 
 
Ambos apresentam similaridades em relação a sua estrutura química, já que são formados 
por um componente comum, os nucleotídeos. Estes, são formados basicamente por três 
componentes, uma pentose (açúcar que possui cinco carbonos), que assume uma posição 
central, para que um grupo fosfato e uma base nitrogenada possam se ligar a um dos 
carbonos de sua estrutura. 
 
As bases nitrogenadas, vale dizer, são formadas por uma estrutura anelar de carbono e 
nitrogênio e, como tendem a se ligar entre si em determinadas ocasiões, são consideradas 
as estruturas de maior variabilidade dos nucleotídeos. 
 
Ainda, as bases nitrogenadas podem ser divididas em dois grupos: 
As purinas, que representam o grupo caracterizado por possuir dois anéis de 
carbono e nitrogênio, sendo composto pelas bases adenina (A) e guanina (G), 
As pirimidinas, que são menores, por possuir apenas um anel de carbono e 
nitrogênio, sendo composto pelas bases timina (T), citosina (C) e uracila (U). O 
DNA possui A, G, C e T, e o RNA contém U ao invés de T, apresentando A, G, 
C e U na sua composição. 
Para o estudo da composição do DNA e RNA, é essencial o entendimento de dois tipos 
de interações estruturais que ocorrem na molécula, as ligações fosfodiéster e as ligações 
de hidrogênio. 
 
As fosfodiéster são responsáveis pelas ligações entre os nucleotídeos, gerando 
polinucleotídeos e conferindo às cadeias de ácidos nucleicos linearidade e 
direcionalidade. Assim, as cadeias possuem uma extremidade diferente da outra, que 
representam o início e o fim da cadeia. 
 
Essa interação ocorre entre o grupamento fosfato, que está ligado ao carbono 5’ da 
pentose de um nucleotídeo, com o grupamento hidroxila, ligado ao carbono 3’ da pentose 
do nucleotídeo adjacente. Quando a ligação acontece, o primeiro e o último nucleotídeo 
da cadeia apresentam respectivamente um grupamento fosfato (5’) e um grupamento 
hidroxila (3’) livres e, por isso, é dito que a síntese dos ácidos nucleicos acontece no 
sentido 5’ – 3’. 
 
O DNA possui duas cadeias de nucleotídeos distintas que se ligam entre si e caracterizam 
uma conformação em dupla hélice. Para entender como ocorre essa ligação, 
primeiramente é importante compreender que as duas cadeias possuem direções opostas, 
ou seja, o início de uma cadeia (extremidade 5’) vai estar pareado com o final da outra 
cadeia (extremidade 3’), representando uma orientação antiparalela entre as duas. 
 
A ligação propriamente dita acontece pela interação entre as bases nitrogenadas das duas 
cadeias, por meio de ligações de hidrogênio. Por razões de tamanho, formato e 
composição química, a ligação não ocorre aleatoriamente entre os diferentes tipos de 
bases nitrogenadas, e o que se observa é a interação entre adenina (A) e timina (T), por 
duas ligações de hidrogênio, e entre citosina (C) e guanina (G), por três ligações de 
hidrogênio. 
 
Resumidamente, a estrutura do DNA é composta por uma parte externa, formada por 
polinucleotídeos e mantida por ligações fosfodiéster, e uma parte interna, formada por 
bases nitrogenadas mantidas por ligações de hidrogênio, contribuindo para a manutenção 
da estrutura de dupla hélice. 
 
O RNA é uma molécula que possui uma estabilidade química inferiorao DNA, 
normalmente é formada apenas por uma fita simples e, por isso, não forma ligações de 
hidrogênio com outra cadeia de nucleotídeos, exceto nos casos em que existe a 
possibilidade de um dobramento estrutural sobre si própria, para formar algumas regiões 
de dupla hélice. 
 
Propriedades do ácido 
desoxirribonucleico (DNA) 
Como você entende o DNA? 
 Podemos dizer que o ácido desoxirribonucleico (DNA) é a molécula responsável pelo 
armazenamento das informações genéticas, que conduzem a estrutura biológica de uma 
espécie específica e coordenam as funções celulares. 
 Como já foi visto, a estrutura do DNA é formada por nucleotídeos, que contém uma 
pentose denominada desoxirribose e possuem adenina, timina, citosina ou guanina como 
possibilidades de bases nitrogenadas ligadas a si. A estrutura final é caracterizada pela 
ligação entre duas cadeias distintas, que giram em torno do próprio eixo, contribuindo 
para a formação da dupla hélice. 
 Durante alguns estudos conduzidos sobre o funcionamento do DNA, foram estabelecidas 
algumas propriedades funcionais dessa molécula, que são essenciais para a evolução e a 
manutenção fisiológica de um organismo. Dentre elas, podemos citar: 
 Estrutura diversificada: apesar de possuir apenas quatro tipos de bases nitrogenadas, 
essas estruturas podem se organizar em diferentes sequências específicas e ordenadas, 
que passam a constituir um gene. Os genes, por sua vez, podem apresentar entre si tanto 
variação de tamanho quanto variação nas combinações de bases utilizadas para formação 
de uma sequência. Nesse contexto, os genes são codificados com o objetivo de produzir 
um produto funcional biológico, que na maioria das vezes trata-se de uma proteína, que 
são moléculas primárias que podem assumir diversas funções. A obtenção de proteínas 
por meio da codificação de um gene é feita a partir da realização de transcrição e tradução 
do DNA, funções que serão comentadas posteriormente. 
 Habilidade de replicação: a replicação é um processo que precede a divisão celular e 
tem como objetivo duplicar o conteúdo de DNA de uma célula para dividir o material 
entre as células-filhas, garantindo que ocorra a preservação da informação genética. 
 Mutabilidade: durante a replicação, podem ocorrer erros que levam a alterações 
estruturais e falhas na organização sequencial das bases nitrogenadas dos genes, 
caracterizando uma mutação. As mutações ocorrem frequentemente no DNA, mas a 
maioria delas não apresenta efeitos adversos significativos em relação à função das 
moléculas codificadas. E quando ocorre uma mutação, existe a possibilidade de se realizar 
uma replicação de uma cópia de DNA diferente da original, que passa a ser transmitida 
para as células descendentes. 
 Realizar transcrição e tradução: são etapas relacionadas com a expressão e codificação 
do gene para a produção de uma molécula específica. Para a realização de todas as etapas 
que envolvem essas duas fases, ocorre a participação de diversas moléculas assessórias 
que atuam diretamente no DNA. 
Propriedades do ácido ribonucleico 
(RNA) 
Já o ácido ribonucleico (RNA) é uma molécula que está diretamente relacionada com a 
regulação gênica e a produção de proteínas, sabia? 
 
Bem, assim como o DNA, o RNA possui uma estrutura formada por nucleotídeos, porém, 
a pentose do RNA é chamada de ribose, a diferença dessa para com a desoxirribose é 
apenas em relação ao grupamento que está ligado ao carbono 2’. Enquanto a ribose possui 
uma hidroxila, a desoxirribose possui um hidrogênio. 
 
Mais do que isso, sabe-se que as bases nitrogenadas disponíveis para o RNA são 
diferentes, apresentando adenina, guanina, citosina e uracila. Dessa maneira, a estrutura 
final é geralmente caracterizada como uma cadeia simples de polinucleotídeos com as 
bases nitrogenadas ligadas a si. 
 
Observe, na Figura 3, as diferenças estruturais entre o RNA e o DNA. 
 
Existem basicamente três tipos de moléculas de RNA, que desempenham funções 
distintas, são elas: 
RNA mensageiro (RNAm): É o produto obtido após a transcrição do DNA. Mantém a 
característica de fita simples e possui a função de carregar uma informação específica do 
código genético do DNA para os ribossomos, para que estes possam realizar a síntese das 
proteínas. 
 
RNA ribossômico (RNAr): É um componente dos ribossomos que atua no 
reconhecimento da sequência de informações do RNAm. Alguns RNAr possuem 
atividade enzimática, ou seja, podem catalisar as reações químicas envolvidas com a 
síntese de proteínas, recebendo o nome de ribozimas. 
 RNA transportador (RNAt): É responsável pelo transporte dos aminoácidos até os 
ribossomos para que sejam utilizados na formação das proteínas. É necessário que os 
aminoácidos transportados sejam aqueles especificados pela sequência do RNAm. 
O dogma central da Biologia 
Dogma central é um termo utilizado para referenciar a sequência de eventos a qual a 
informação genética é submetida, mostrando como o DNA é capaz de produzir proteínas. 
 
As etapas do dogma central se iniciam com a utilização do DNA para a produção de uma 
molécula de RNA mensageiro, num processo denominado transcrição. Após essa 
transcrição, o RNA obtido contém as informações necessárias para a codificação dos 
aminoácidos que são utilizados para formar as proteínas, caracterizando, assim, a etapa 
de tradução. 
 
Essa teoria do dogma central já sofreu algumas atualizações, após a descoberta de que 
algumas espécies virais possuem a capacidade de converter uma molécula de RNA em 
DNA, num processo conhecido como transcrição reversa. 
 
Observe a esquematização do dogma central na Figura 4 
 
 
 
 
 
Agora, tomando essa discussão por base, vamos às etapas do dogma central? 
Replicação de DNA 
A replicação do DNA é uma etapa essencial para a transmissão do material genético após 
a divisão celular, garantindo que as células-filhas possuam ao final do processo a mesma 
quantidade de material genético. Ela acontece seguindo um modelo semiconservativo, o 
que significa, em outras palavras, que cada fita da dupla hélice de uma molécula de DNA 
já existente (parentais) vai servir como modelo para a síntese de duas novas fitas duplas, 
formadas por uma fita recém-sintetizada e outra que foi preservada das fitas parentais. 
 
O início dessa etapa se dá pela separação das fitas parentais de DNA, que resulta na 
formação de uma região chamada forquilha de replicação, onde estão presentes as 
enzimas que participam do processo. A separação das fitas parentais, por sua vez, é feita 
por uma enzima chamada DNA helicase, que atua desfazendo as ligações de hidrogênios 
que formam os pares de base, permitindo que cada uma das fitas simples de DNA 
formadas tenham as bases nitrogenadas livres para ligações posteriores. 
 
Dessa maneira, atuando junto a helicase durante a abertura das fitas, a DNA 
topoisomerase diminui a tensão geral atribuída às torções excessivas da dupla hélice. 
Após a separação, uma enzima chamada primase (um tipo de RNA-polimerase) produz 
uma pequena fita complementar de RNA, chamada primer, nas duas fitas simples de 
DNA que foram formadas. A DNA polimerase, nesse caso, como enzima responsável 
pela adição de novos nucleotídeos nas fitas, tem o seu desempenho dependente da 
efetividade das enzimas citadas anteriormente. Assim, a helicase e a topoisomerase 
criam condições favoráveis, que facilitam a movimentação da polimerase ao longo da 
fita, e o primer, inserido pela primase, atua como uma fita iniciadora, suprindo a falta de 
capacidade da polimerase em produzir uma nova sequência do início, passando a 
expandir a cadeia a partir do primer. 
 
Como mencionado antes, as duas cadeias que compõe uma molécula de DNA estão 
dispostas em uma orientação antiparalela, e essa característica promove uma interferência 
durante o processo de separação da dupla hélice. Nessa disposição,a polimerase só 
consegue adicionar os nucleotídeos quando segue a direção 5’ – 3’, porém, durante a 
separação das fitas antiparalelas do DNA, ocorre a formação de duas fitas simples 
distintas, uma fita líder (leading strand) que possui sentido 5’ – 3’, que segue a mesma 
direção da forquilha de replicação, e uma fita descontínua (lagging strand) que possui 
sentido 3’ – 5’, direção oposta a forquilha. 
 
É importante dizer que a síntese da fita líder acontece continuamente a partir de um único 
primer na extremidade 5’, enquanto a síntese da fita descontínua exige um procedimento 
mais complexo, que envolve a participação de múltiplos primers, adicionados 
regularmente à medida que ocorre a separação da fita parental, que juntos formam uma 
sequência descontínua que segue na direção 5’ – 3’. Cada primer associado à sua fita-
molde é chamado de fragmento de Okazaki, e esse, posteriormente, tem a sequência de 
primer retiradas, e, ainda nesse processo, sabe-se que as cadeias de DNA remanescentes 
são ligadas por uma enzima chamada DNA ligase. 
Fonte: https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-
replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication
DEFINIÇÃO 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• DNA polymerase = DNA polimerase. 
• RNA primer = RNA iniciador. 
• Single strand binding protein = Proteína de ligação de fita simples. 
• Sliding clamp = Grampo deslizante. 
• Okazaki fragments = Fragmentos de Okazaki. 
• Lagging strad = Fita atrasada. 
• Leading strad = Fita líder. 
Transcrição de DNA 
Já a transcrição do DNA é a etapa caracterizada pelo uso do DNA para a produção de 
RNA mensageiro (RNAm). 
 
A RNA polimerase é a enzima que, com outros fatores, atua em diversas funções no 
processo de transcrição, como o reconhecimento e a ligação a uma região específica do 
DNA (região que vai ser transcrita), que passa a ser chamada de promotor. Após a ligação, 
essa enzima promove ao redor do promotor a dissociação dos pares de base do DNA, 
formando uma estrutura chamada bolha de transcrição (Figura 7), que facilita o acesso à 
região molde do DNA necessária para o início da transcrição. 
 
Os nucleotídeos da fita de RNA são complementares a sequência do promotor e após o 
pareamento entre ambas, os outros nucleotídeos vão sendo adicionados pela RNA 
polimerase no sentido 5’ – 3’ num processo denominado alongamento da cadeia. O RNA 
mensageiro que foi transcrito apresenta as bases nitrogenadas complementares ao molde 
de DNA, exceto pela troca da timina por uracila. Assim, após o reconhecimento da 
sequência finalizadora, a RNA polimerase reconhece o término do transcrito e se dissocia 
tanto do RNA transcrito, como da sequência molde (DNA). 
 
Fonte: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico5.php 
 
Após a finalização do processo de transcrição, a cadeia de RNA, que foi transcrita, é 
considerada um pré-RNAm, que deve ser submetida a alguns processos, para que venha 
a se tornar um RNAm maduro e funcional. 
 
Nesse sentido, o processamento do pré-RNAm também envolve algumas etapas, que se 
inicia pela adição de diferentes grupos químicos em cada extremidade da fita. Na 
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico5.php
extremidade inicial 5’ de um pré-RNAm recém-formado, um grupo enzimático sintetiza 
e adiciona uma guanina modificada, que passa a se chamar cap 5’, ao passo que na 
extremidade terminal 3’ a enzima poli (A) polimerase adiciona uma sequência de bases 
adenina, que formam uma estrutura chamada cauda poli (A). As duas estruturas 
promovem a proteção do RNAm contra atividades enzimáticas e auxiliam no seu 
transporte até o citoplasma. 
 
Observe o processo de Splicing na figura abaixo. 
Fonte: https://opened.cuny.edu/courseware/lesson/679/student/?task=2 
 
DEFINIÇÃO 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• Primary RNA transcript = Transcrição de RNA primário. 
• RNA processing = Processamento do RNA. 
• Spliced RNA = RNA após maturação. 
• UNTRANSLATED REGION = Região não traduzida. 
Quando o pré-RNAm é formado, a sua estrutura é composta por dois tipos de regiões: 
• os éxons, que correspondem as regiões codificadoras de proteínas; 
• e os íntrons, que representam as regiões não codificadoras. 
Para o andamento da maturação, o pré-RNAm é submetido a um processo chamado 
splicing de RNA, que consiste na remoção das regiões não codificadoras (íntrons), para 
posterior união das regiões codificadoras (éxons) remanescentes. 
 
Os eventos do splicing são mediados por um complexo de proteínas de RNA, chamado 
de spliceossomos. Nele, as proteínas se ligam primeiramente a sequências 
potencializadoras de splicing, que estão localizadas nos éxons, para que ocorra o 
recrutamento de outras proteínas que se ligam a dois pontos distintos do íntron, uma 
região chamada Branch site e outra localizada próxima a região 3’. Após a ligação em 
https://opened.cuny.edu/courseware/lesson/679/student/?task=2
ambas as regiões, as proteínas se unem formando o complexo spliceossomos, que atua 
removendo as extremidades do íntron e fundindo os éxons, obtendo, ao final, um RNAm 
maduro. 
 
Observe o processo de splicing de RNA na figura abaixo 
 
FIQUE DE OLHO 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• pre-mRNA = pré-RNAm 
• Spliced mRNA = RNAm após splicing 
Além disso 1. o 2'OH de um nucleotídeo dentro do intron, sendo este definido durante a 
montagem do spliceossomo, executa um ataque nucleofílico no primeiro nucleotídeo do 
intron, consideramos como o local do splice, formando o laço 2. 3'OH do exon 5' promove 
um ataque eletrofílico no primeiro nucleotídeo juntando-se assim aos exons e liberando 
o laço do íntrons, promovendo a remoção dessas regiões. 
Tradução de RNA 
A tradução do RNA, por seu turno, é um processo que envolve a decodificação e o uso 
das informações genéticas presentes em um RNAm para a produção de proteínas. Esse 
processo envolve a participação cooperativa de três tipos diferentes de RNA: o RNA 
mensageiro (RNAm), o RNA transportador (RNAt) e o RNA ribossômico (RNAr). 
 
O início da tradução é caracterizado pela formação de um complexo formado a partir da 
interação entre três componentes, o RNAm que possui as instruções necessárias para a 
codificação de uma proteína específica, que é envolvido por um ribossomo que possui 
duas partes, uma grande e uma pequena, e o RNAt (Figura 10). 
 
A leitura do RNAm é feita por códon (sequência de três nucleotídeos), onde cada códon 
representa um aminoácido específico que vai compor a estrutura da proteína codificada, 
e se inicia quando o RNAt associado a subunidade pequena do ribossomo se liga ao início 
da extremidade do RNAm e migra ao longo da cadeia até encontrar o códon de iniciação, 
que na maioria dos casos corresponde a sequência específica da metionina (AUG). 
 
Após isso, a subunidade grande do ribossomo se associa, formando o complexo de 
iniciação. Uma vez formado o complexo, é preciso entender alguns pontos relacionados 
a sua estrutura: 
1. Primeiramente, o RNAt é formado por uma sequência de três nucleotídeos, que 
são complementares a sequência dos códons e, por isso, são chamados de 
anticódons; 
2. O outro ponto é a existência de três compartimentos no ribossomo (E, P e A), 
responsáveis por auxiliar a ligação do RNAt ao RNAm e conduzir a 
movimentação do RNAt ao longo do complexo. 
No início da tradução, o RNAt que transporta a metionina está localizado no 
compartimento P, e para dar continuidade ao processo, precisaque o códon que está 
exposto no compartimento A seja preenchido por outro RNAt correspondente. Com o 
complemento simultâneo dos dois compartimentos (P e A), o RNAr catalisa uma reação 
peptiltransferase, que resulta na ligação peptídica entre o aminoácido associado ao RNAt 
do compartimento P, que é transferido para o aminoácido ligado ao RNAt do 
compartimento A. 
 
Depois da ligação entre os aminoácidos, o RNAm é deslocado, de forma que o RNAt que 
não apresenta mais o aminoácido associado seja expulso através do compartimento E, 
enquanto o RNAt que agora possui dois aminoácidos associados seja transferido para o 
compartimento P, deixando um novo códon exposto no compartimento A, para que o 
processo seja repetido. A fase de alongamento é caracterizada pelo aumento do tamanho 
da proteína, a partir da junção de todos os aminoácidos instruídos pelo RNAm. (Figuras 
10). 
 
O fim da tradução ocorre pelo reconhecimento de códons de parada, que não apresentam 
uma sequência relacionada à especificação de um aminoácido, mas promove a sinalização 
necessária para a separação e a liberação da proteína sintetizada. 
 
 
Figura 10 — Tradução de RNA 
Fonte: https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/translation-
polypeptides/a/the-stages-of-translation 
DEFINIÇÃO 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• Amino acid = Aminoácido. 
• tRNA= RNAt. 
• Large ribossomal subunit = Grande subunidade ribossomal. 
• Small ribossomal subinit= Pequena subunidade ribossomal. 
• EUKARYOTIC.... = Iniciação da tradução. 
• Star códon = Códon iniciador. 
• tRNA= RNAt. 
• Initiation complex = Complexo iniciador. 
• Complex of small subunit ........ (1) = Complexo da pequena subunidade 
ribossomal e iniciador RNA se liga a região 5'. 
• Complex scan.... (2) = O complexo verifica para procurar o códon iniciador. 
• Initiator tRNA binds... (3) = O iniciador RNAt se liga ao códon iniciador. 
• Large ribossomal subunit joins... (4) = A grande subunidade ribossomal se une 
para formar o complexo iniciador. 
• First round of elongation = Primeira etapa de alongamento. 
• Anticodon= Anti-códon. 
• mRNA = RNAm. 
• Methionine = Metionina. 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/translation-polypeptides/a/the-stages-of-translation
https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/translation-polypeptides/a/the-stages-of-translation
• Ribosome = Ribossomo. 
• Next amino acid = Próximo aminoácido. 
• tRNA binds to matching codon = RNAt se liga ao códon correspondente. 
• New peptide bond = Nova ligação peptídica. 
• mRNA shifts forward by a codon = RNAm se desloca para frente. 
4. Mutação Genética 
E, nesse cenário, o que são as mutações gênicas? 
 Como o próprio nome sugere, são alterações em regiões gênicas, mais precisamente nas 
bases nitrogenadas de DNA, criando uma modificação no gene original, que interfere de 
maneira direta na síntese de proteínas. Além disso, elas são responsáveis pela 
variabilidade genética que colabora com a evolução das espécies. Porém, é necessário 
mencionar, a viabilidade do material genético dessas espécies depende do equilíbrio 
funcional entre dois processos antagônicos: o reparo de DNA, responsável por conservar 
a molécula, e as próprias mutações, que geram as mudanças. 
 Diante disso, as mutações podem ser classificadas como: 
Cromossômicas : Quando estão relacionadas a modificações quantitativas ou estruturais 
dos cromossomos; 
Gênicas: Quando causam alterações nos pares de bases ou em extensas regiões do DNA. 
Aqui, estudaremos as mutações gênicas que alteram números pequenos de pares de base. 
 
Os seres humanos são organismos complexos, que apresentam dois tipos básicos de 
células susceptíveis a desenvolver mutações, as células somáticas e as células 
germinativas. 
 
As células somáticas abrangem todas as células do organismo, com exceção das células 
gaméticas masculinas e femininas. A mutação que acontece nesse tipo celular 
normalmente apresenta o potencial de interferir na funcionalidade celular, e pode 
apresentar uma evolução branda ou mais significativa. Durante a reprodução, a mutação 
somática não apresenta a capacidade de ser transmitida para a prole do portador da 
mutação. 
 
Por outro lado, as células da linhagem germinativa podem ser acometidas por mutações, 
mas, diferentemente da mutação somática, essa pode ser herdada pela prole do portador. 
As mutações germinativas estão diretamente ligadas com a evolução das espécies, já que 
o fato de ser transmitida a prole favorece a variabilidade genética. 
Mutações espontâneas 
Durante o processo de replicação do DNA, diversos fatores endógenos podem provocar 
uma mutação espontânea por erros metabólicos, sabia? 
 
Esses fatores em geral promovem o estabelecimento de mutações espontâneas pontuais, 
ou seja, alteram um único par de base da cadeia de DNA, como é o caso das substituições 
de base ou alterações em um número maior de bases, como acontece na adição ou deleção 
de base. 
 
A DNA polimerase, por exemplo, está sujeita a incorporar erroneamente uma base 
nitrogenada na sequência de DNA durante o processo de replicação, podendo ser causado 
por um deslize de movimentação da enzima ao longo da fita, ou induzida por 
modificações tautoméricas das bases nitrogenadas. 
DEFINIÇÃO 
As modificações tautoméricas são caracterizadas como flutuações químicas ocasionadas 
pela mudança na posição dos átomos de hidrogênio que compõe a estrutura da base, 
comprometendo a estabilidade da molécula e favorecendo a falha de sua incorporação a 
cadeia. 
Algumas alterações químicas dos nucleotídeos também podem favorecer o surgimento de 
mutações espontâneas, como a perda de bases e a desaminação de bases. 
 
A perda de bases acontece pelo rompimento espontâneo das ligações N-glicosídicas dos 
nucleotídeos, responsáveis pela ligação da base nitrogenada a pentose. Dependendo do 
tipo de base que foi perdida, podemos dizer que a molécula de DNA sofreu um processo 
de despurinação (quando a base perdida é uma purina) ou dispirimidinação (quando a 
base perdida é uma pirimidina), que por efeito, cria na cadeia um sítio apurinico (ausência 
de uma purina) ou apirimídico (ausência de uma pirimidina). Diante da ausência de uma 
base nitrogenada no seu sítio de ligação específico, qualquer um dos outros quatro tipos 
de base podem ser incorporados para substituí-lo, caracterizando uma mutação. 
 
A água presente no meio intracelular pode favorecer reações espontâneas de hidrólise, 
que modificam algumas propriedades das bases nitrogenadas. A desaminação hidrolítica, 
nesse sentido, é a perda do grupo amina da base nitrogenada após uma reação de hidrólise, 
que resulta na criação de outro tipo de base, interferindo diretamente no pareamento que 
forma os pares de base. Um exemplo disso é a desaminação da adenina, que forma uma 
base chamada hipoxantina, caracterizada por se ligar a uma citosina ao invés de uma 
timina, que seria a ligação natural da adenina, originando uma mutação. 
Substituição de bases 
Por afetar apenas um par de base da cadeia, a substituição de bases é classificada como 
uma mutação pontual, que atua na troca de bases nitrogenadas da cadeia do DNA. 
 
Quanto aos tipos de substituição, encontramos dois: 
• 1. A transcrição, caracterizada pela troca de uma base por outra de mesma 
categoria química, ou seja, substituição de uma purina por outra purina (A e G) 
ou a substituição de uma pirimidina por outra pirimidina (C e T); 
• 2. e a transversão, que é caracterizada pela troca entre bases de diferentes 
categorias químicas, ou seja, uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. 
Quando as mutações por substituição de base ocorrem em sequências codificadoras de 
proteínas, podem provocar efeitos a nível molecular da proteína específica. Essesefeitos 
podem ser classificados como mutações com sentido trocado, mutações sem sentido e 
mutações silenciosas. 
MUTAÇÕES COM SENTIDO TROCADO: São caracterizadas pela modificação de um 
códon do RNAm, que passa a especificar e associar um aminoácido diferente a estrutura 
da proteína. 
MUTAÇÕES SEM SENTIDO: Aqui, um códon específico para um aminoácido é 
alterado, e passa a atuar como um códon de terminação, trazendo como consequência o 
término prematuro do processo de tradução, produzindo uma proteína incompleta, que 
normalmente apresenta alteração ou perda de função. 
MUTAÇÕES SILENCIOSAS: Elas provocam alterações em um códon específico, mas 
como o código genético é degenerado, o códon continua codificando o mesmo 
aminoácido. 
Observe o esquema de mutações por substituição de bases na figura abaixo. 
 
Adição ou deleção de bases 
Diferentemente das mutações por substituição de bases, as mutações por adição ou 
deleção de bases não se restringem apenas a modificações em um único par de base da 
cadeia de DNA, e sim por alterações mais extensas em relação a sequência de bases. 
 
Como o próprio nome sugere, as adições estão associadas à inclusão de bases extras na 
sequência de DNA, enquanto as deleções se associam à remoção de bases da sequência 
de DNA que foi formada. 
 
Uma vez que a leitura do RNAm durante o processo de tradução é feita em sequências de 
três em três bases (códons), mutações por adição ou deleção podem alterar a fase de 
leitura, caracterizando uma mutação frameshift, que possui o nível de gravidade 
diretamente relacionado com o número de bases que foi adicionada ou removida. 
 
Assim sendo, pelo fato da sequência dos códons do RNAm ser alterada, é gerado um 
impacto direto na proteína que será codificada, seja por interrupção de tradução, seja com 
uma sequência de aminoácidos diferentes do que se esperava. Quando ocorre a mutação 
frameshift em bases nitrogenadas múltiplas de três (adição ou remoção completa de uma 
sequência de três bases que compõe um códon), os efeitos são menos graves, pois esse 
tipo de alteração resulta na tradução de uma proteína com aminoácidos a mais ou faltando, 
mas a sequência do RNAm é preservada e a leitura em si, acontece normalmente. 
Mutações induzidas 
As mutações induzidas são aquelas provocadas pela ação exógena de um agente 
mutagênico, que são algumas substâncias químicas ou fatores de natureza física, que 
possuem a capacidade de alterar a estrutura da molécula de DNA. 
 
Esse tipo de mutação está diretamente relacionado com a evolução dos hábitos da 
população humana, como mudanças nos padrões alimentares, condições sociais, local de 
moradia, acesso a saúde, entre outros. Sabe-se que os efeitos causados por esses agentes 
exógenos aumentam a reatividade da molécula do DNA, induzindo o surgimento de 
mutações causadas por erros estruturais. 
 
Considerando a dimensão desses efeitos, ressaltamos que há alguns tipos de mutação 
induzida, o que será apresentado logo a seguir. 
Mutações induzidas por agentes físicos 
Os principais agentes mutagênicos de natureza química são a luz ultravioleta (UV) e um 
conjunto de raios e feixes, que compõe o grupo associado a radiação ionizante. 
 
As radiações ionizantes possuem alta energia e capacidade de penetração tecidual, que 
podem induzir a molécula de DNA a sofrer adição ou deleção de bases nitrogenadas ou 
até mesmo danos mais graves, como o rompimento da molécula. O mecanismo de ação 
desse tipo de radiação é promover a ionização dos compostos químicos das células, 
aumentando a sua reatividade e, por consequência, a possibilidade de atuação direta sobre 
a molécula de DNA, causando as mutações. Nesses casos, a probabilidade de 
desenvolvimento de mutações está diretamente relacionada com a concentração total de 
radiação a qual o organismo foi exposto. 
 
Ao contrário da radiação ionizante, a luz ultravioleta não possui uma quantidade de 
energia suficiente para penetrar nos tecidos e causar a ionização dos compostos, por isso, 
propicia danos ao DNA de duas formas diferentes. 
 
A primeira forma é um dano direto a molécula de DNA, causado pela alta capacidade de 
absorção de luz UV, por parte de bases pirimidínicas (principalmente a timina). O excesso 
de absorção dessas bases induz um processo chamado dimerização de bases pirimidínicas, 
tornando-as ineficazes no ato do pareamento de bases, e ocasionando diversas ligações 
indevidas. 
 
A segunda forma é um dano indireto induzido pela excitação da luz UV a outros 
compostos celulares, que passam a agir diretamente na molécula de DNA. 
 
Observe o processo de dimerização pirimidínica na figura abaixo. 
 
Mutações induzidas por agentes químicos 
Os principais agentes mutagênicos de natureza química são as substâncias conhecidas 
como bases análogas, intercalantes de DNA e agente de ação direta. As bases análogas 
são componentes que possuem uma estrutura molecular semelhante à das bases 
nitrogenadas do DNA, e por isso, caso estejam presentes no momento da replicação da 
molécula, podem ser incorporadas indevidamente. 
Podemos citar como exemplos desses compostos a 5-bromouracila, que apresenta 
similaridade estrutural com a timina e pode estar ligada a uma adenina; e a 2-aminopurina, 
que possui similaridade com a adenina e pode estar ligada a uma timina. A ligação dessas 
substâncias pode induzir a substituição de bases, causando mutações. 
O ácido nitroso (HNO2) é o principal represente dos agentes de ação direta, ele promove 
um processo que já comentamos anteriormente, a desaminação de bases. A perda do 
grupo amina produz outros tipos de bases nitrogenadas, que alteram o pareamento de 
bases. 
Outra classe de agentes químicos que podem causar mutações são os intercalantes de 
DNA, que possuem a capacidade de se posicionar entre duas bases pareadas, aumentando 
a distância entre elas e alterando a estrutura da molécula de DNA. Esse tipo de agente 
está relacionado com mutações do tipo adição ou deleção de bases, já que quando ele se 
intercala entre bases de uma cadeia formada, outra base pode ser adicionada no espaço 
que ele cria entre duas bases, enquanto existe a possibilidade de um agente se intercalar 
entre bases de uma cadeia em crescimento, impedindo que outra base seja adicionada no 
local que foi ocupado. 
Reparo do DNA 
Após estudar os mecanismos de formação e perpetuação das mutações, que causam lesões 
e incorporações equivocadas de bases nitrogenadas na cadeia de DNA, ocasionando erros 
de leitura que se refletem na produção de proteínas com função comprometida, vamos 
nos deter nos modos de reparo do DNA. 
Bem, é preciso saber, antes de tudo, que durante a síntese da cadeia do DNA, as células 
adotam alguns mecanismos de reparo, que garantem a manutenção da integridade do 
genoma. Dentro desse contexto, a DNA polimerase desempenha uma atividade revisora 
que constitui o primeiro mecanismo de prevenção à formação de mutações, a 
exonuclease, que é caracterizada pelo deslocamento no sentido 3’ – 5’ da enzima, com o 
objetivo de reconhecer possíveis erros de incorporação de base, que em seguida possam 
ser corrigidos pela própria polimerase. 
O surgimento das mutações no DNA é inevitável, e por isso, as defesas dos organismos 
estão em constante evolução. Caso ocorra falha funcional nos mecanismos de reparo, as 
mutações tendem a se acumular no DNA, e por efeito são repassadas para as células filhas, 
ocasionando doenças com gravidade significativa, como a formação de tumores e 
cânceres no portador. 
Assim, como já dito, a célula é capaz de adotar diferentes mecanismos e estratégias para 
corrigir as lesões causadas pelas mutações, dentre elas podemos citar o reparo direto, o 
reparo por excisão e o reparo por recombinação, que explicamos abaixo. 
Reparo direto 
O mecanismo de reparo direto é caracterizado pela ação simples de remoção ou reversão 
das lesõesna cadeia de DNA. 
 
As principais lesões passíveis de serem corrigidas pelo reparo direto são a dimerização 
de pirimidinas e a alquilação de bases nitrogenadas. Fotorreativação é o nome dado ao 
mecanismo desencadeado pela enzima DNA fotolíase, que possui o objetivo de reverter 
a dimerização de pirimidinas, que foi induzida pela exposição a luz ultravioleta. Como 
mecanismo de ação, a enzima se utiliza do reconhecimento das bases dimerizadas e passa 
a absorver a energia luminosa, o que facilita a catálise da reversão dos dímeros as suas 
formas originais. 
 
EXEMPLO 
Um dos mecanismos de ação da quimioterapia para impedir o crescimento das células 
Um dos mecanismos de ação da quimioterapia para impedir o crescimento das células 
neoplásicas é a indução da alquilação das bases nitrogenadas do DNA, entretanto, as 
células são dotadas de um mecanismo natural de reparo, que consegue reverter esse erro, 
e por isso, é considerado como um fator de resistência ao tratamento quimioterápico. 
 
O processo de alquilação é caracterizado pela transferência de um grupamento metil ou 
etil as bases nitrogenadas do DNA, induzindo uma mudança conformacional que leva a 
erros de pareamento entre as bases. 
 
A guanina é a base com maior probabilidade de sofrer alquilação, pela adição de um 
grupamento metil a sua estrutura. A indução da metilação da guanina, por um agente 
alquilante, leva à formação da base O6-metilguanina, que passa a se parear com a timina 
ao invés da citosina (base originalmente pareada com a guanina), criando uma mutação 
no momento da replicação. 
 
Frente a isso, o mecanismo de reparo natural desse erro é a ação de uma enzima chamada 
O6-metilguanina-metiltransferase (MGMT), que reconhece a base alterada e remove o 
seu grupamento metil. 
Reparo por excisão 
Os reparos por excisão se caracterizam pelo reconhecimento e pela remoção de uma 
região lesada da fita, para que posteriormente ocorra uma nova síntese da região da 
cadeia, que irá servir como substituta. 
 
Além disso, existem dois tipos de reparos feitos por excisão, um que se volta a pares de 
base e outro direcionado aos nucleotídeos: 
 
Reparo por excisão de base 
 
É mediado por um grupo de enzimas chamadas glicosilases. 
Como já comentamos, a desaminação de uma base pode convertê-la em um tipo 
diferente de base, provocando o erro no pareamento e uma consequente mutação. 
Sobre isso, sabe-se que existem diferentes tipos de glicosilases, que reconhecem 
especificamente cada tipo de base que possa estar desaminada (ou com outros 
erros) e rompem a sua ligação N-glicosídica. 
 
Essa ligação, por sua vez, é responsável por unir a base nitrogenada (nesse caso, 
uma base defeituosa) a pentose do nucleotídeo. Após a eliminação da base, 
enzimas de restrição identificam o compartimento vazio na cadeia e removem o 
restante do nucleotídeo, para que a DNA polimerase possa inserir o nucleotídeo 
correto ao pareamento. 
 
Reparo por excisão de nucleotídeos 
 
É um importante mecanismo de reconhecimento e remoção de bases defeituosas, 
ou de alterações em sequências específicas, que possam causar a distorção 
estrutural da molécula de DNA. E um dos principais danos que é reparado por 
esse tipo de mecanismo é a dimerização da timina, induzida pela exposição a luz 
ultravioleta. 
 O reparo se inicia com a enzima helicase formando uma bolha (semelhante à 
bolha de transcrição, mas com objetivos diferentes) para que um grupo de enzimas 
possa reconhecer a sequência de nucleotídeos que está causando o dano. É após o 
reconhecimento que enzimas de restrição rompem as ligações fosfodiéster 
(aquelas responsáveis pelas ligações entre nucleotídeos) e removem a sequência 
defeituosa. Dando continuidade ao processo, a DNA polimerase utiliza a 
extremidade 3’ da fita que teve a sequência removida como um primer (iniciador), 
para sintetizar uma nova sequência corretamente. 
 
Observe o passo a passo do reparo por excisão de nucleotídeos na figura abaixo. 
 
Fonte: https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-
replication/a/dna-proofreading-and-repair 
 
DEFINIÇÃO 
 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja 
• 1. A radiação UV produz dímeros de timina; 
• 2. Uma vez que os dímeros são detectados, o DNA circundante aos dímeros se 
abre formando " uma bolha"; 
• 3. Enzimas específicas cortam a região danificada para fora da bolha; 
• 4. DNA polimerase substitui o DNA e a ligase promove as ligações especificas, 
finalizando o reparado da molécula. 
Reparo por recombinação 
Já o reparo por recombinação é um mecanismo alternativo de correção para erros 
que não foram solucionados por outras estratégias de reparo. Isso, porque, como 
já mencionado, a maioria dos mecanismos de reparo, após a remoção de uma base 
ou sequência defeituosa, se utiliza de uma fita de DNA não danificada como 
molde para a síntese de uma nova sequência. Entretanto, em situações em que 
existem danos nas duas fitas do DNA, não havendo disponibilidade no uso de uma 
sequência molde, a célula adota as estratégias relacionadas ao reparo por 
recombinação. 
 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/dna-proofreading-and-repair
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/dna-proofreading-and-repair
Ou seja, quando a DNA polimerase está se locomovendo ao longo da fita durante 
a replicação e encontra uma região danificada, ela precisa ultrapassar essa região 
sem adicionar os nucleotídeos para dar continuidade ao processo, criando uma 
dupla hélice filha. Diante disso, os espaços gerados pela ausência de nucleotídeos 
são preenchidos pelo material da outra fita de DNA, o que se qualifica como a 
recombinação. 
5. Extração de Ácido Nucleico 
Com o conhecimento sobre o que é o DNA e o RNA e como eles atuam, agora 
discutiremos a respeito da extração deles, que se dá por meio de testes diagnósticos. O 
que você sabe sobre isso? 
 
Para começar, é preciso ter em mente que os testes diagnósticos que se baseiam na análise 
dos ácidos nucleicos se iniciam com uma etapa de extração, que se baseia na manipulação 
das amostras biológicas, a fim de se obter um material de ácidos nucleicos puro, isto é, 
um material que não apresente outros componentes celulares, como proteínas, lipídeos e 
eletrólitos, que podem interferir nos resultados dos testes. 
 
Além disso, existem diferentes metodologias de extração de ácidos nucleicos, algumas 
são mais modernas do que outras, mas nelas o protocolo de extração escolhido varia a 
depender do tipo de ácido nucleico de interesse (DNA ou RNA) e do tipo de material 
biológico que será analisado. 
 
O manuseio prático desse tipo de teste, por sua vez, deve obedecer a diversas etapas 
rigorosas de controle de qualidade, relacionados com a prevenção da degradação do 
material genético e com contaminação da amostra durante o procedimento. 
 
Diante disso, manteremos nossa atenção especialmente nas principais etapas do 
procedimento de extração de ácidos nucleicos de uma amostra biológica. 
 
 
 
 
 
Extração por coluna 
Atualmente, existem alguns kits comerciais de extração de ácidos nucleicos que fornecem 
todos os reagentes necessários para o teste, visando a redução da rotina de trabalho que 
as outras técnicas proporcionam, que estão relacionadas com a produção dos próprios 
reagentes, a quantidade de reagentes utilizados e o tempo de execução prática do teste. 
A maioria dos kits comercializados tem como metodologia o emprego de uma coluna de 
extração, composta por uma membrana de sílica, que possui afinidade cromatográfica 
pelos ácidos nucleicos, levando a sua retenção. A extração por coluna também se inicia 
com a lise celular, e esse lisado é adicionado a coluna junto a um reagente formado por 
sais caotrópicos. Essessais, por seu turno, cumprem a função de desnaturação das 
proteínas e preservação do ácido nucleico, ocasionando a ligação dos ácidos à membrana. 
É interessante dizer que, assim como nos outros procedimentos, na extração por coluna, 
os ácidos nucleicos precisam ser submetidos a uma etapa de lavagem a partir da adição 
do etanol, e uma etapa de eluição pela adição de uma solução tampão (pode se o tampão 
TE). 
Durante o procedimento, as colunas são acopladas em tubos (Figura 14), e, nas etapas de 
adição do lisado aos sais caotrópicos e de lavagem, o complexo coluna-tubo é 
centrifugado. Com isso, o ácido nucleico permanece associado à membrana, ao passo que 
os reagentes que já cumpriram suas funções atravessam a membrana e se precipitam no 
tubo, sendo descartados em seguida. Ao final do procedimento, é obtido o ácido nucleico 
eluido. 
Observe, na Figura 15, a diferença entre a extração por coluna os demais protocolos de 
extração. 
 
 
 
DEFINIÇÃO 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
 Cell harvest = Precipitado de células. 
 Cell Lysis = Lise celular. 
 Reagent system = Sistema de reagente. 
 Column system = Sistema de coluna. 
 Protein removal = Remoção das proteínas. 
 Dna preciptation = Preciptação do DNA. 
 DNA rehydration = Reidratação do DNA. 
 DNA binding = Ligação do DNA. 
 Wash = Lavagem. 
 DNA elution = Eluição do DNA 
6. Eletroforese 
A eletroforese é uma técnica de biologia molecular amplamente utilizada em pesquisas 
científicas, essa se baseia na separação de moléculas ionizadas a partir das diferenças de 
peso molecular, tamanho e carga elétrica que possuem. Diversas moléculas podem ser 
submetidas a testes em eletroforese, possuindo diferentes objetivos associados a 
diagnósticos, investigações criminais, testes de paternidade, entre outros. 
 
Essa técnica utiliza componentes essenciais para a metodologia que é aplicada, dentre 
esses existe um gel que atua como matriz de migração das moléculas, essa migração 
ocorre após a indução de um campo elétrico formado por uma fonte de energia. Além 
disso, é necessário o uso de uma solução tampão, tanto para a produção do gel, quanto 
para uso no momento da execução do teste, pois possui a função de manter o PH do meio. 
 
O procedimento se inicia com a produção do gel que será utilizado como matriz de 
migração para as moléculas, e ele é feito a partir da mistura entre um meio desidratado e 
o tampão que é utilizado no teste, devendo ser fundidos por homogeneização seguida de 
aquecimento. A cuba de eletroforese é uma peça adotada como meio de suporte para a 
realização do teste, e é nela que a solução do gel deve ser despejada após o aquecimento, 
para que se possa acrescentar um “pente” que servirá como molde para formação dos 
poços no gel, após a sua solidificação (Figura 16). 
 
A cuba de eletroforese possui em suas extremidades um eletrodo positivo e outro 
negativo, por isso, os poços do gel que foram utilizados para depositar as moléculas de 
interesse de separação devem ser posicionados na extremidade do eletrodo negativo, por 
tais moléculas serem atraídas para o eletrodo positivo durante a migração. Desse modo, 
antes da fonte de energia ser ligada, criando o campo elétrico, o gel presente na cuba deve 
ser imerso pela solução tampão. 
 
Nos próximos tópicos, você entenderá mais sobre os princípios individuais de cada 
componente da eletroforese. 
 
Figuras 16 — Preparação do gel de agarose 
Fonte: https://kasvi.com.br/como-preparado-gel-de-agarose-eletroforese/ 
Características dos géis utilizados 
Mas de que se tratam os géis utilizados na eletroforese e quais são? 
 
Sabe-se que são placas moldadas a partir de um componente gelatinoso, que vão servir 
como matriz de migração para a amostra de interesse. Atualmente, existem dois principais 
tipos de géis empregados nas práticas de eletroforese, o gel de agarose e o gel de 
poliacrilamida, ambos apresentam diferenças funcionais. A base de produção dos géis é 
normalmente comercializada, e a sua confecção pode ser feita no próprio laboratório, a 
partir de uma reação de polimerização dos seus componentes, que leva à solidificação 
que resulta no gel. 
O gel de poliacrilamida 
Comumente chamado de PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis), esse gel tem a sua 
matriz formada a partir da polimerização gerada pela mistura entre a acrilamida e a bis-
acrilamida, que resulta na formação de ligações cruzadas entre as moléculas de 
acrilamida. 
 
Para auxiliar na polimerização, algumas substâncias químicas que atuam como 
catalisadoras da reação podem ser acrescentadas, como o persulfato de amônio, que é 
https://kasvi.com.br/como-preparado-gel-de-agarose-eletroforese/
utilizado como fonte de radicais livres e a tetrametiletilenodiamina (TEMED), que possui 
a função de decompor o persulfato de amônio. Após a decomposição, os radicais livres 
são liberados, e são eles que catalisam a polimerização do gel. 
 
A maior desvantagem do uso do gel de poliacrilamida é que os componentes utilizados 
para a sua produção (acrilamida e TEMED) são neurotóxicos, por isso exigem cautela 
durante o seu manuseio. 
O gel de agarose 
A agarose utilizada para a produção do gel de agarose é um polissacarídeo natural, 
derivado de algas marinhas e composto basicamente por repetições de unidades de 
agarobiose, que são dissacarídeos compostos por D-galactose e 3,6-anidro-L-galactose. 
 Opostos aos PAGEs, os géis de agarose não possuem componentes neurotóxicos e 
apresentam uma polimerização mais simples e rápida, além de existir a possibilidade de 
um gel de agarose ser reutilizado para a confecção de outra matriz. [TB1] 
 [TB1][DG] Inserir recurso interativo, sugestão “Accordion”. 
Explicando 
A diferença entre os dois géis é basicamente no tamanho dos poros que sformados na 
matriz após a polimerização, onde os poros do gel de agarose são maiores, permitindo a 
separação de moléculas com uma maior variedade de tamanho, mas apresentando uma 
baixa capacidade de resolução se comparado ao PAGE, enquanto os poros do PAGE são 
menores, o que limita a separação de moléculas menores, tendo, no entanto, maior 
capacidade de resolução. 
Devido a variedade de tamanho das moléculas de ácidos nucleicos, para a separação de 
seus fragmentos, os géis de agarose são habitualmente mais escolhidos do que os PAGEs. 
Por exemplo, os fragmentos de DNA que foram separados durante a eletroforese têm o 
seu tamanho definido pela quantidade de pares de base (pb) que possuem. Uma 
eletroforese com gel de poliacrilamida apresenta maior eficácia em separar fragmentos 
menores, de até 500 pb, entretanto, o gel de agarose possui a capacidade de separar 
fragmentos que possuem de 100 pb até 50 kpb (1 kpb = 1000 pb). 
Fatores que conduzem a migração das moléculas no gel 
Uma vez que o gel está pronto, uma amostra controle junto as demais amostras de 
interesse devem ser distribuídas nos poços do gel, para que ele possa ser cuidadosamente 
posicionado no interior da cuba de eletroforese, dando continuidade ao procedimento — 
as amostras podem ser transferidas antes ou depois de posicionar o gel na cuba de 
eletroforese. 
 
Caso o interesse seja separar fragmentos de ácidos nucleicos, partimos do princípio de 
que os nucleotídeos que compõe a estrutura da molécula são carregados negativamente 
devido ao grupamento fosfato e, por isso, a extremidade do gel que contém os poços deve 
ser posicionada na mesma direção polo negativo da cuba (cátodo), para que após a 
submersão do gel em solução tampão, e no momento em que a fonte de energia seja 
ligada, as moléculas sejam atraídas para o polo positivo (ânodo), que está posicionado na 
extremidade oposta. 
 
Observe os componentes da eletroforese e o direcionamento da migração das moléculas 
na figura abaixo. 
 
Figura 17 — Sistema para corrida em gel 
Fonte: https://biosystems.commercesuite.com.br/loja/noticia.php?loja=460180&id=61&fbclid=IwAR3oinoxGhDDKimeOApJZi0SYxM2xT2b0DdS1PxSsP62ID4tDkGIuazDGdI 
Definição 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• Electrode = Eletrodo. 
• Power supply = Fonte de energia. 
• Sample wells = Poço. 
• Direction of movement = Direção da migração. 
• Buffer solution = Tampão de corrida. 
• Electrophoresis tank = Cuba de eletroforese 
Alguns fatores interferem diretamente na velocidade com que as moléculas se deslocam 
ao longo do gel, dentre eles, destacam-se os que estão associados com os componentes 
elétricos e os que estão relacionados com a resistência friccional. 
 
Os componentes elétricos estão ligados a dois fatores, o primeiro é o potencial elétrico 
aplicado no teste, ou seja, a voltagem utilizada pela fonte de energia e o segundo é a 
carga líquida das moléculas que estão sendo testadas. A carga líquida se baseia na 
capacidade que as proteínas possuem de adquirir carga, positiva ou negativa, a partir do 
https://biosystems.commercesuite.com.br/loja/noticia.php?loja=460180&id=61&fbclid=IwAR3oinoxGhDDKimeOApJZi0SYxM2xT2b0DdS1PxSsP62ID4tDkGIuazDGdI
https://biosystems.commercesuite.com.br/loja/noticia.php?loja=460180&id=61&fbclid=IwAR3oinoxGhDDKimeOApJZi0SYxM2xT2b0DdS1PxSsP62ID4tDkGIuazDGdI
PH do meio em que elas estão e, por isso, é importante que a reação seja feita com o uso 
de uma solução tampão, que estabilize o PH. 
 
A resistência friccional envolve alguns fatores que atuam como forças impeditivas que 
dificultam a migração das moléculas no gel. Dentre eles, podemos citar: 
• o tamanho das moléculas, de maneira que as moléculas menores se difundem 
por distâncias maiores e mais rapidamente que as moléculas maiores; 
• a concentração do gel, que está associada a possíveis manipulações no tamanho 
dos poros do gel, a partir de modificações na concentração da solução utilizada 
para produzi-lo; 
• a viscosidade da solução tampão em que o gel é imergido; 
• a conformação da molécula, no caso do DNA, este pode se encontrar em 
conformação circular, com excesso de torção etc.. 
Você sabia? 
A mobilidade eletroforética determina a velocidade com que uma molécula se movimenta 
no gel, a partir da exposição a um potencial elétrico específico. Esse índice pode ser 
calculado a partir da divisão da velocidade, que é diretamente proporcional aos elementos 
elétricos presentes, e inversamente proporcional a resistência friccional. 
Existem algumas diferenças entre a eletroforese que é feita para separação de proteínas, 
da que é feita para a separação de ácidos nucleicos. 
 
A eletroforese de ácidos nucleicos se baseia essencialmente no tamanho e na conformação 
dos fragmentos para realizar a separação, enquanto a eletroforese de proteínas utiliza 
outras variáveis, como carga intrínseca da molécula. 
 
Como as proteínas são formadas a partir da ligação de diferentes tipos de aminoácidos, 
existe uma variedade química e estrutural superior à dos ácidos nucleicos, que tem a sua 
estrutura composta por um número mais limitado de elementos. Diante disso, algumas 
técnicas podem ser executadas para a separação das proteínas, como o uso de um 
detergente chamado dodecil-sulfato de sódio (SDS), que altera a carga intrínseca das 
proteínas, tornando-as obrigatoriamente moléculas de carga negativa, de forma que a 
separação segue a mesma lógica que a dos ácidos nucleicos (atração de moléculas 
negativas pelo polo positivo). 
 
Nesse cenário, uma técnica chamada focalização isoelétrica utiliza o princípio das cargas 
líquidas das proteínas para alcançar sua separação e, para isso, precisa preservar a carga 
intrínseca das proteínas. Mas, como foi discutido, as proteínas apresentam a característica 
de modificar a sua carga, dependendo do PH encontrado no meio, por isso, essa técnica 
utiliza um gel que possui variações de PH ao longo de sua estrutura. 
 
Isso faz com que as proteínas migrem normalmente até alcançar uma região do gel (ponto 
isoelétrico), que possui um gradiente de PH específico, que a induz a tornar-se neutra, 
interrompendo a migração. Esse tipo de técnica é empregado na eletroforese de 
hemoglobinas, utilizada para o diagnóstico de diversas hemoglobinopatias. 
Eletroforese em ácidos nucleicos 
A interpretação a respeito do tamanho das moléculas dos ácidos nucleicos é determinada 
pelo número de pares de base (pb) quando se trata de DNA (dupla fita) e pelo número de 
nucleotídeos quando se trata de RNA (fita única). 
 
Além do tamanho dos fragmentos, a conformação que eles possuem tem importância 
significativa para o deslocamento no gel. Moléculas distintas que possuem equivalência 
de massa podem se movimentar em velocidades diferentes a partir da conformação que 
apresentam. Em outras palavras, uma molécula que apresente um volume menor se 
desloca mais rápido que uma molécula maior, mesmo que ambas possuam a mesma 
quantidade de massa. 
 
Assim que o tempo predeterminado de indução de carga elétrica termina, os fragmentos 
de ácidos nucleicos formam bandas no gel. E a variedade de bandas formadas no gel é 
estabelecida pelo tamanho e conformação dos fragmentos da molécula, onde as bandas 
que se aproximaram mais do polo positivo representam os fragmentos menores, que 
possuem uma mobilidade eletroforética maior, ao passo que as bandas que permaneceram 
mais próximas ao polo negativo representam os fragmentos maiores, que 
consequentemente possuem menor mobilidade eletroforética. 
 
Para que a visualização das bandas seja possível, os ácidos nucleicos precisam ser 
marcados previamente por corantes ou por radioisótopos. Um dos principais corantes 
utilizado na eletroforese de ácidos nucleicos é o brometo de etídio, caracterizado por ser 
um agente intercalante de DNA (se intercala entre os pares de base) e fluorescente, que 
torna possível a visualização das bandas quando colocado em contato com uma luz 
ultravioleta, fornecida por um equipamento chamado transiluminador. 
 
Ainda, o brometo de etídio apresenta alto potencial carcinogênico ao entrar em contato 
com o corpo, tornando-se um risco em potencial tanto para os analistas que trabalham 
com a técnica, quanto para o ambiente, caso o descarte não seja apropriado. Frente a essa 
condição, o corante Safer se tornou uma alternativa para suprir essas desvantagens e, 
apesar de ser mais caro do que o brometo de etídio, tende a substitui-lo gradativamente, 
por ser um reagente não mutagênico e também por cumprir a função de permitir a 
visualização das bandas após entrar em contato com a luz ultravioleta. 
 
Observe a visualização das bandas na figura abaixo. 
 
Figura 18 — Leitura do gel de eletroforese 
Fonte: elaborada por Juliana Gonçalves, 2022. 
 
Após os resultados obtidos pela eletroforese, a técnica de Southern blot (Northern blot se 
for para RNA) pode ser aplicada, para confirmar se uma sequência de DNA específica de 
interesse está ou não presente na amostra que foi analisada. Ou seja, essa técnica serve 
para identificar a presença de um gene específico em uma amostra que possui todo o 
genoma do organismo. 
 
Além de tudo o que já discutimos, é fundamental dizer que há um procedimento feito 
após a eletroforese, e ele consiste em duas etapas que se realizam em sequência, a 
transcrição e a hibridização. 
• 1. A etapa de transcrição se baseia no uso de uma membrana de nitrocelulose, 
que é posicionada sobre o gel de eletroforese, para que possa ser pressionada a 
partir da adição de um peso sobre a mesma (pode ser várias folhas de papel 
toalha). 
Nesse sentido, tanto a pressão exercida sobre a membrana, quanto uma etapa de 
aquecimento feita em seguida garantem que o DNA que estava no gel seja passado para 
a membrana. 
• 2. A próxima etapa é a hibridização, que se caracteriza pelo uso de uma sonda, 
que é uma molécula de DNA que possui uma sequência já conhecida e que deve 
ser idêntica ou complementar à sequência que setem interesse de se pesquisar. 
A sonda de DNA é normalmente marcada quimicamente, e caso ocorra pareamento entre 
as bases da sonda e do DNA da amostra, significa que a sequência pesquisada estava 
presente. A reação pode ser vista com o auxílio de uma autorradiografia ou por alteração 
de cor, caso a marcação seja feita por uma substância cromogênica. 
 
Figura 19 — Técnica de Southern blot 
Fonte: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Southern-Blot 
 
Definição 
Caro(a) aluno(a), convido você a conhecer os termos presentes na imagem acima. Veja: 
• 1. Electrophoresis gel = Gel de eletroforese. 
• 2. Nitrocellulose filter = Membrana de nitrocelulose. 
• 3. Blotting paper = Papel absorvente (blotting). 
• 4. DNA transferred to filter = DNA transferido para a membrana. 
• 5. Hybridize with unique nucleic acid probe = Hibridização com a sonda 
específica. 
• 6. Probe hybridized... = Sonda hibridizada a sequência complementar de DNA. 
• 7. Leitura. 
Assista 
Agora, de posse desses conhecimentos, apresentamos algumas dicas que podem ser úteis 
para a sua atuação profissional na área de Biologia Molecular, inclusive no que diz 
respeito ao que o mercado de trabalho pode oferecer: 
 
Sintetizando 
Neste material, conversamos sobre os aspectos genéticos, abordando a estrutura dos 
ácidos nucleicos e a formação dos nucleotídeos para originar a molécula de DNA, bem 
como o processo primordial da síntese proteica com o dogma central da biologia que 
envolve a replicação, a transcrição e a tradução. 
 
Além disso, observamos que falhas no DNA podem acarretar mutações genéticas que 
estão relacionadas com determinadas alterações de uma região do DNA que pode 
interferir na síntese proteica e promover alterações conformacionais na proteína e, com 
isso, causar doenças específicas. Nesse sentido, percebemos que tais alterações 
apresentam classificações que se dão de acordo com o tipo de nucleotídeo e a sequência 
do DNA. 
 
Posteriormente, aprendemos sobre duas técnicas iniciais que permitiram seguir com 
nossos estudos: a extração de DNA, que é necessária para que os procedimentos 
moleculares sejam aplicados para um diagnóstico específico, e a eletroforese, que é 
adotada para revelar se a extração ocorreu corretamente e para verificar de forma visual 
a técnica denominada reação em cadeia da polimerase (PCR). 
 
Agora, vamos seguir com nossos estudos? Estou lhe esperando! 
 
Referências Bibliográficas 
ALBERTS, A. et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 
BORGES-OSÓRIO, M. R.; ROBINSON, W. M. Genética humana. 3. ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2013. 
https://www.genome.gov/genetics-glossary/Southern-Blot
BRUNO, A. N. (Org.). Biotecnologia II: aplicações e tecnologias. Porto Alegre: 
Artmed, 2016. (Série Tekne). 
KUNZLER, A. Citologia, histologia e genética. Porto Alegre: SAGAH, 2018. 
NAOUM, P. C. Eletroforese: Hemoglobinopatias, Proteínas Séricas, Lipoproteínas e 
DNA. São Paulo: Editora Santos, 2012. 
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2014. 
OLIVEIRA, E. de. Eletroforese: conceitos e aplicações. Enciclopédia Biosfera, Centro 
Científico Conhecer – Goiânia, v.11, n.22, 2015. Disponível 
em: https://www.conhecer.org.br/enciclop/2015c/agrarias/Eletroforese.pdf. Acesso em: 
1 mar. 2022. 
SPUDEIT D. A. et al. Conceitos básicos em Eletroforese Capilar. Scientia 
Chromatographica, [S.l], v.4, n.4, p. 287-329, 2012. Disponível 
em: https://www.iicweb.org/scientiachromatographica.com/files/v4n4a05.pdf. Acesso 
em: 1 mar. 2022. 
STOCKHAM, S.; SCOTT, M. Fundamentos de Análises Clínicas Veterinárias. Rio 
de Janeiro: Guanabara. p.303-411, 2011. 
WATSON, J. D. et al. Biologia molecular do gene. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. 
ZAHA, A.; FERREIRA, H. B.; PASSAGLIA, L. M. P. (Org). Biologia molecular 
básica. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.conhecer.org.br/enciclop/2015c/agrarias/Eletroforese.pdf
https://www.iicweb.org/scientiachromatographica.com/files/v4n4a05.pdf
Unidade 2 
1. Introdução 
Olá, aluno(a). Tudo bem? 
Para começarmos, é importante destacar que as técnicas moleculares estão em constante 
evolução e aperfeiçoamento e que, além disso, os aspectos gerais sobre a genética 
molecular e suas alterações são de extrema importância para o seu aprendizado. Assim, 
destaco que neste material iremos abordar as diferentes técnicas moleculares, desde as 
mais simples e de menor custo, até as mais complexas que permitiram o sequenciamento 
do genoma humano. 
Mas, você já se perguntou como é possível detectar poucas partículas virais que se 
escondem para não serem detectadas? Ou como foi possível saber exatamente a sequência 
do genoma humano e de outras espécies? 
Vem comigo em busca dessas respostas! 
Objetivos da unidade 
Prezado(a) estudante, 
A partir de agora, juntos, buscaremos: 
• Compreender os aspectos associados à reação em cadeia da polimerase e suas 
variações; 
• Entender a atividade das endonucleases de restrição; 
• Estudar o método de sequenciamento e sua importânia para o descobrimento do 
genoma humana; 
• Discutir sobre os polimorfismos genéticos e suas classifações; 
• Conhecer a aplicabilidade das técnicas para o diagnóstico e a pesquisa. 
Vamos em frente! 
2. Reação em cadeia da Polimerase (PCR) 
A reação em cadeia da polimerase (PCR) é uma técnica de biologia molecular, muito 
requisitada na rotina diagnóstica de alguns laboratórios de análises clínicas de referência 
e no desenvolvimento de pesquisas científicas. É uma técnica que permite a amplificação 
de um material genético in vitro, a partir da criação de diversas cópias de uma sequência 
específica de interesse, baseando-se no processo natural de replicação de DNA que ocorre 
in vivo. 
O principal objetivo do método é fornecer ao analista uma quantidade satisfatória da 
sequência específica do DNA, para que esta possa ser analisada individualmente e 
aplicada a diferentes propósitos, como o diagnóstico de doenças infeciosas ou genéticas, 
onde a sequência específica, que deverá ser amplificada e identificada, representa, 
respectivamente, o material genético de um microrganismo específico e a sequência 
responsável pela mutação genética. A técnica de eletroforese em gel, que você já deve ter 
estudado, é normalmente utilizada como controle de qualidade da PCR que, ao permitir 
a separação das moléculas oriundas da PCR, comprova se o processo de amplificação 
ocorreu de forma satisfatória. 
Para se obter as cópias idênticas de uma sequência específica de DNA por meio da PCR, 
alguns materiais devem ser utilizados durante a execução da técnica, como a Taq DNA 
polimerase, os primers para PCR (oligonucleotídeos iniciadores), os 
desoxirribonucleotídeos, a solução tampão e o DNA amostral que possui a sequência 
alvo. O tubo em que esses componentes são misturados é levado a ciclos repetitivos de 
temperaturas, feitos por um equipamento chamado termociclador, que será comentado 
neste capítulo. 
Taq DNA polimerase 
Como a PCR é um método submetido a diferentes níveis de temperatura, uma das 
principais desvantagens, dos primeiros testes que foram realizados, era a necessidade de 
adicionar uma certa quantidade de DNA polimerase ao final de cada ciclo da reação, já 
que ela não consegue desempenhar suas funções quando está em contato com as altas 
temperaturas presentes nos ciclos do teste. 
Uma das principais descobertas que possibilitou a melhoria da técnica foi o isolamento 
da enzima DNA polimerase de uma bactéria chamada Thermus aquaticus. Essa enzima 
passou a ser chamada de Taq DNA polimerase e difere da enzima humana por apresentar 
a resistência ao calor como principal característica, o que a tornou a principal escolha para 
o uso na PCR. Como o princípio do teste é reproduzir os mecanismos de replicação de 
DNA in vivo, a Taq DNA polimerase desempenhaa função de síntese de uma nova fita 
de DNA, a partir da adição de nucleotídeos a uma fita molde, seguindo o sentido 5’—3’, 
mas com ausência da capacidade de autocorreção no sentido 3’—5’ (exonuclease). 
DNA amostral 
Representa o DNA que é extraído da amostra e que será utilizada no teste, com o objetivo 
de pesquisar a presença (mesmo que em baixas concentrações) ou ausência da sequência-
alvo específica, através do processo de amplificação. O DNA que é extraído precisa 
apresentar bom estado de conservação e deve ser submetido a um processo de purificação, 
para evitar a presença tanto dos resquícios dos próprios reagentes utilizados no processo 
de extração, quanto de outras moléculas presentes na própria amostra, que apresentam 
potencial para interferir no andamento teste. Durante todas as etapas de manipulação do 
DNA amostral, é necessário cumprir todas as medidas de biossegurança, pois a 
contaminação por outra fonte de DNA na amostra pode levar a amplificação de 
sequências diferentes das que se tem interesse. 
Primers para PCR 
Assim como na replicação natural do DNA, a Taq DNA polimerase da PCR necessita de 
sequências iniciadoras (primers), que permitem a sua fixação e movimentação ao longo 
da fita, para que possa desempenhar sua função e produzir uma cópia. A sequência 
específica que se deseja amplificar pode ser manipulada a partir da escolha de diferentes 
tipos de iniciadores, para isso, duas sequências de primers são sintetizadas quimicamente 
para cada reação de PCR. Cada um dos dois primers utilizados atua em uma das fitas do 
DNA amostral e ambos possuem uma estrutura de nucleotídeos previamente projetada 
para se complementar aos nucleotídeos que compõem as extremidades da sequência de 
interesse de amplificação. A Taq DNA polimerase reconhece o primer que está 
estrategicamente posicionado e, a partir dele, articula a extensão da cópia da fita, 
limitando a amplificação apenas à sequência de interesse, e não ao DNA como um todo. 
Observe a ação dos primers na Figura 1. 
 
Figura 1 — Anelamento do primer 
Fonte: https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-images/b249fdba25fa68f9020891a58f0a3ebac8ae258d.png 
Desoxirribonucleotídeos (dNTPs) e Solução Tampão 
(Buffer) 
Os desoxirribonucleotídeos representam os quatro de tipos bases nitrogenadas (que 
compõem a estrutura do DNA), que são adicionadas na reação de PCR, em concentrações 
equimolares. Durante a fase de extensão dos primers, a Taq DNA polimerase incorpora 
os dNTPs complementares a fita do DNA amostral, através do pareamento de bases. O 
conjunto dos dNTPs é formado pela adenina (dATP), citosina (dCTP), timina (dTTP) e 
guanina (dGTP). 
O buffer utilizado na PCR é composto basicamente por íons que garantem a estabilidade 
do PH, assegurando a funcionalidade da Taq DNA polimerase, e por cloreto de magnésio 
(MgCl2), que atua como fonte de magnésio, que é um cofator enzimático fundamental 
para a atividade da Taq DNA polimerase. 
Durante o primeiro ciclo da PCR, as duas fitas do DNA amostral são utilizadas para 
produzir uma cópia que contém uma sequência complementar a sequência específica de 
interesse de amplificação, por isso, tanto a molécula de DNA original quanto a cópia que 
foi sintetizada podem ser utilizadas para produzir novas cópias. Diante disso, é possível 
declarar que a PCR é uma reação em cadeia já que, a partir de ciclos consecutivos, todas 
as cópias originadas de um processo de amplificação gradativo podem ser utilizadas para 
produzir outras novas cópias, de forma que, ao final de aproximadamente vinte ciclos da 
PCR, é possível obter um número de aproximadamente um milhão de cópias. Entretanto, 
o esgotamento da cinética enzimática interrompe o processo de amplificação do DNA de 
forma que, após uma certa quantidade de ciclos, o número de cópias é estabilizado. 
Observe a progressão dos ciclos na Figura 2. 
 
Figura 2 — Ciclos de amplificação da PCR 
Fonte: https://www.gbo.com/pt_BR/novidades-e-eventos/noticias/ultimas-noticias/news-
detail/news/detail/News/foco-na-ciencia-reacao-em-cadeia-de-polimerase-pcr.html 
Assista 
Olá aluno (a), dando continuidade ao seu aprendizado, convido você a assistir ao vídeo 
abaixo. Ele aborda a Importância da evolução e do aprimoramento da classe de enzimas, 
denominadas DNA polimerase para técnica de amplificação de DNA. Veja: 
3. Etapas dos ciclos da PCR 
Caro(a) aluno(a), é importante que você saiba que todos os componentes da PCR devem 
ser misturados em um tubo, para que este possa ser adicionado a um equipamento 
chamado termociclador, responsável por submeter a amostra a um ciclo de diferentes 
temperaturas. Cada ciclo da reação é composto por três etapas básicas e, em cada uma 
delas, uma determinada temperatura é imposta sobre a amostra. 
Em uma reação de PCR, normalmente, a amostra sofre entre 30 a 40 ciclos, num processo 
que pode durar entre 2 a 4 horas. Como já foi dito anteriormente, a cada ciclo, o DNA 
amostral utilizado como molde sofre um processo de amplificação que resulta na criação 
de cópias do DNA. O fato de que a reação é composta por várias cópias de primers, 
enzimas Taq DNA polimerase e desoxirribunucleotídeos permite que as cópias geradas, 
https://www.gbo.com/pt_BR/novidades-e-eventos/noticias/ultimas-noticias/news-detail/news/detail/News/foco-na-ciencia-reacao-em-cadeia-de-polimerase-pcr.html
https://www.gbo.com/pt_BR/novidades-e-eventos/noticias/ultimas-noticias/news-detail/news/detail/News/foco-na-ciencia-reacao-em-cadeia-de-polimerase-pcr.html
a partir do DNA amostral, possam ser utilizadas como moldes para geração de outras 
cópias. As etapas de cada ciclo da PCR são: 
Desnaturação 
A etapa de desnaturação é o momento em que o equipamento aquece fortemente a 
amostra, atingindo cerca de 96°C, proporcionando a separação da dupla-fita de DNA, 
através da desestruturação das ligações de hidrogênio presentes entre as bases 
nitrogenadas. A desnaturação da molécula de DNA garante a formação de duas fitas-
simples, e permite que os componentes adicionados na PCR (primers, Taq DNA 
polimerase, desoxirribonucleotídeos) tenham acesso a sequência alvo da molécula, 
tornando as duas fitas possíveis moldes para a geração de cópias. 
Anelamento 
Como a temperatura de 90°C promove o rompimento das ligações de hidrogênio, nessas 
condições os primers ficam impossibilitados de formar pareamento de base com a 
sequência de interesse. Por isso, o equipamento reduz a temperatura imposta, sobre a 
amostra, para uma faixa entre 45° e 65°C, permitindo que os primers reconheçam e se 
associem as extremidades das sequências de interesse de amplificação, que possuem 
nucleotídeos complementares a sua estrutura, o que caracteriza o processo de 
anelamento. 
A variação de temperatura, que é imposta nessa etapa do ciclo, depende da predominância 
de bases nitrogenadas presentes na estrutura dos primers, já que as ligações de hidrogênio 
entre a citosina e a guanina formam-se mais efetivamente em temperaturas superiores as 
da ligação entre adenina e timina. 
Extensão 
Para a etapa de extensão, o equipamento precisa fornecer a temperatura ótima para o 
desempenho da atividade da Taq DNA polimerase, que seria cerca de 72°C. Após o 
pareamento de bases entre os primers e as suas respectivas sequências complementares 
presentes na região de interesse, a Taq DNA polimerase se liga a sequência iniciadora e 
passa a incorporar os desoxirribonucleotídeos complementares a sequência, criando uma 
cópia da região específica do DNA. 
Como cada etapa do ciclo depende de um nível de temperatura específica, é possível 
controlar o tempo em que os eventos de cada etapa podem acontecer, permitindo a 
existência de etapas de incubação e garantindo que todas as fases do ciclo possam ocorrer 
isoladamente. Observe as etapas da PCR na Figura 3. 
 
Figura 3 — Ciclos da PCR e suas temperaturas 
Fonte: https://datasciencehomeblog.files.wordpress.com/2019/03/captura-de-tela-2019-03-12-