genetica humana

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3ª edição
Genética
 Humana
Maria Regina Borges-Osório 
Wanyce Miriam Robinson
Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052
B732g Borges-Osório, Maria Regina.
 Genética humana [recurso eletrônico] / Maria Regina
 Borges-Osório, Wanyce Miriam Robinson. – 3. ed. – Dados
 eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2013.
 Editado também como livro impresso em 2013. 
 ISBN 978-85-65852-90-6
 1. Genética humana. I. Robinson, Wanyce Miriam. II. Tí-
 tulo.
CDU 608.1:575:612.6.05
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Na década de 1970, pesquisadores descobriram um 
tipo de microrganismo até então desconhecido, ao qual 
denominaram Archaea pelo fato de pensarem que tal-
vez pudesse ser o mais antigo tipo de célula existente, 
combinando características dos procariotos e eucario-
tos, mas exibindo também características próprias. Os 
Archaea, inicialmente denominados Archaebactérias, 
são considerados uma subdivisão dos procariotos, mas 
colocados em um grupo separado das demais bactérias 
por conta de suas características distintivas: os compo-
nentes de suas membranas e paredes celulares e as dife-
renças em bases raras encontradas em seus RNAs trans-
portadores e em estruturas diferentes nas subunidades 
da RNA-polimerase. Devido às diferenças moleculares 
que esses microrganismos apresentam em relação às 
demais bactérias, alguns cientistas tendem a chamá-los 
preferencialmente de Archaea, colocando-os em um 
subgrupo à parte dos procariotos.
1.2 O genoma, o DNA e 
os genes
O genoma contém o conjunto completo de informações 
hereditárias de qualquer organismo, consistindo em uma 
longa sequência de um ácido nucleico, denominado ácido 
desoxirribonucleico, ou DNA, composto de nucleotídeos 
formados por bases nitrogenadas, açúcar e fosfato. O 
grande desenvolvimento dos estudos dos genomas de vá-
rios organismos levou à criação de um termo específico: a 
genômica, que será tratada no Capítulo 18.
O DNA constitui a sequência de subunidades indi-
viduais, denominadas genes pelo biólogo dinamarquês 
Wilhelm Johannsen, em 1909. A função dos genes é ar-
mazenar e codificar as informações genéticas que serão 
utilizadas para a produção das cadeias polipeptídicas das 
proteínas que compõem as células, tecidos e órgãos dos 
organismos.
Os primeiros indícios de que o DNA é o material he-
reditário surgiram de experiências realizadas com bacté-
rias, sendo essas indicações estendidas posteriormente 
aos organismos mais complexos.
Os genes são sequências de DNA que contêm a in-
formação para codificar as cadeias polipeptídicas de uma 
proteína, sendo os responsáveis pela transmissão here-
ditária das características de uma geração para outra. 
Tais sequências nem sempre são contínuas, podendo ser 
interrompidas por segmentos de DNA não relacionados 
com a codificação de uma cadeia polipeptídica específica.
Os genes estão organizados em um número relativa-
mente pequeno de cromossomos. O material genético de 
cada cromossomo consiste em uma fita muito longa de 
DNA, contendo muitos genes em uma ordem linear, em-
bora nem sempre contínua.
O conceito de gene modificou-se ao longo do tem-
po; atualmente, o gene é definido como o segmento 
de DNA que codifica uma cadeia polipeptídica 
e inclui regiões flanqueadoras que antecedem 
(sequência-líder) e que seguem (cauda) a região 
codificadora, bem como sequências que não são 
traduzidas (íntrons) e que se intercalam com as 
sequências codificadoras individuais (éxons).
1.3 Ácidos nucleicos
1.3.1 Estrutura química
A estrutura química dos ácidos nucleicos é simples e não 
varia entre os diversos organismos.
Esses ácidos nucleicos são constituídos de sequên-
cias de nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por:
 uma base nitrogenada, que pode ser uma purina 
(adenina ou guanina) ou uma pirimidina (timina 
ou citosina, no DNA; uracil ou citosina, no RNA);
 um açúcar (pentose: desoxirribose, no DNA; ribose, 
no RNA);
 um grupo fosfato (PO4).
Tabela 1.1 Caracterização de procariotos e eucariotos
Características Procariotos Eucariotos
Núcleo Não Sim
Membrana nuclear Não Sim
“Corpo nucleoide” Sim Não
Material genético DNA, RNA DNA
Cromossomos visíveis na divisão celular Não Sim
Ribossomos Sim Sim
Outras organelas Não Sim
Parede celular rígida Sim Não
Exemplos Bactérias, cianobactérias Fungos, protozoários, algas superiores, 
vegetais e animais superiores
caraujo
Retângulo
caraujo
Retângulo
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O conjunto de base + açúcar denomina-se nucleo-
sídeo, chamando-se nucleotídeo ao conjunto de base 
+ açúcar + fosfato.
De acordo com a pentose que apresentam, os ácidos 
nucleicos são de dois tipos: DNA (ácido desoxirribonu-
cleico), que contém desoxirribose, e RNA (ácido ri-
bonucleico), que contém ribose. Neste último não há 
timina, e sim uracil. O grupo fosfato apresenta-se inva-
riável, tanto no DNA quanto no RNA. O DNA encontra-se 
principalmente nos cromossomos; o RNA é encontrado 
no nucléolo (estrutura nuclear) e no citoplasma, havendo 
muito pouco nos cromossomos.
Na Figura 1.1 estão representadas as estruturas quí-
micas dos componentes dos nucleotídeos (bases nitrogena-
das, açúcares e grupo fosfato); a Figura 1.2 apresenta as 
estruturas química e molecular de uma sequência de DNA.
PURINAS
guanina
adenina timina
PIRIMIDINAS
NUCLEOTÍDEO BASE
FOSFATO
AÇÚCAR
MONOFOSFATO
DIFOSFATO
TRIFOSFATO
RIBOSEDESOXIRRIBOSE
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C
D
uracil
citosina
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C
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NH2
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NH2
OH H
HH
HH
OH OHOH H
HH
O OHCH OH2 CH OH2
O
OH
Figura 1.1
Representação esquemá-
tica das estruturas quí-
micas dos componentes 
dos nucleotídeos, bem 
como de um nucleotídeo, 
mostrando as ligações 
entre esses componen-
tes. A – Bases nitroge-
nadas (purinas: adenina 
e guanina; pirimidinas: 
timina, citosina e uracil). 
B – Grupo fosfato (mo-
nofosfato, difosfato e 
trifosfato). C – Açúcares 
(desoxirribose e ribose). 
D – Nucleotídeo.
Fonte: Azevedo e Astolfi 
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3’ 5’
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C
OH H
C
2’
H
C
1’H
H
Figura 1.2
Representação esquemática das estruturas química e molecular do DNA e de seus nucleotídeos. A – Seg-
mento de uma fita dupla de DNA, mostrando alguns pares de nucleotídeos adjacentes e considerando a lo-
calização dos carbonos 5' e 3' no açúcar (desoxirribose); pode ser notada a orientação oposta das fitas, por 
isso denominadas antiparalelas. A fita da esquerda corre da direção 5' (acima) para a direção 3' (abaixo), a 
fita da direita corre em direção oposta: de 5' (abaixo) para 3' (acima). Pode-se observar também a estrutura 
química dos componentes da molécula de DNA, bem como o pareamento entre as bases nitrogenadas ade-
nina (A) e timina (T), ligadas por duas pontes de hidrogênio, e entre as bases nitrogenadas guanina (G) e 
citosina (C), ligadas por três pontes de hidrogênio. B – Numeração dos carbonos do açúcar (desoxirribose) 
na estrutura açúcar-fosfato da molécula de DNA.
Fonte: Lewis.2
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1.3.2 Estrutura molecular
Além das diferenças em sua composição química, o DNA 
e o RNA mostram diversidade quanto à sua estrutura mo-
lecular.
É necessário que o DNA tenha uma estrutura sufi-
cientemente versátil para explicar a grande variedade de 
genes e, ao mesmo tempo, ser capaz de reproduzir-sede 
tal maneira que se forme uma cópia idêntica em cada cé-
lula com capacidade de se dividir.
Em 1953, J. D. Watson e F. C. Crick, com base em 
estudos de difração aos raios X, propuseram um modelo 
para a estrutura molecular do DNA que atendia a esses 
requisitos: (a) a molécula de DNA é uma longa fita ou fita 
de nucleotídeos, formando uma configuração semelhante 
à de uma escada de corda, enrolada de forma helicoidal; 
(b) nessa escada, o açúcar e o fosfato são os componen-
tes verticais (corrimãos) e as bases nitrogenadas são os 
degraus: para que estes se formem, as ligações entre as 
bases são feitas por pontes de hidrogênio, sendo duplas 
entre as bases adenina e timina, e triplas entre guanina e 
citosina; (c) tal modelo também requer que as duas fitas 
polinucleotídicas sejam antiparalelas, isto é, corram em 
direções opostas: uma na direção 5'→3' e a outra na di-
reção 3'→5'. Na Figura 1.3 está representado o modelo 
original da molécula de DNA. Por seu trabalho, Watson e 
Crick receberam o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiolo-
gia, em 1962.
Desse modo, o DNA é formado por duas fitas po-
linucleotídicas que se dispõem em espiral em torno de 
um mesmo eixo imaginário, mas com polaridades opos-
tas. Cada fita de DNA tem sua polaridade determina-
da pela orientação dos componentes açúcar e fosfato. 
Quando uma fita termina no átomo de carbono 5' da 
molécula de desoxirribose, que constitui sua extremi-
dade 5', a fita oposta termina no carbono 3' do açúcar, 
denominando-se extremidade 3 . Assim, a extremidade 
5' de uma fita tem orientação oposta à extremidade 3' 
da outra, daí a denominação de fitas antiparalelas. A es-
tabilização da dupla-hélice é dada pela interação entre 
as bases complementares oponentes e as bases que vão 
se superpondo. O espaço ocupado por duas bases opos-
tas é pequeno, o que obriga a associação, por meio de 
pontes de hidrogênio, entre uma base grande (púrica) 
e outra pequena (pirimídica); duas bases grandes não 
caberiam nesse espaço e duas pequenas não se aproxi-
mariam o suficiente para interagir. Essas associações 
complementares ocorrem entre adenina e timina 
e entre guanina e citosina, por serem combinações 
mais estáveis. Assim, as quantidades de bases púricas 
e pirimídicas são iguais, de tal forma que A+G � C+T. 
Verifica-se, igualmente, que as quantidades de adeni-
na e timina são equivalentes e o mesmo ocorre com a 
guanina e a citosina, tendo-se, assim: A�T e G�C. 
Considerando-se uma fita hipotética, com a seguinte 
composição: 5'-ATGCGTCAG-3', sua fita complemen-
tar deverá ser 3'-TACGCAGTC-5', com a estrutura em 
dupla-hélice completa sendo assim representada:
5'-ATGCGTCAG-3'
3'-TACGCAGTC-5'
A relação G+C/A+T é igual em todos os indivíduos 
da mesma espécie, mas varia de uma espécie para outra.
A estrutura molecular do DNA apresenta uma série 
de vantagens: (a) possibilita o armazenamento e a codi-
ficação de imensa quantidade de informação, tendo em 
vista as bases nela contidas; assim, para uma molécula 
com N bases, há 4N sequências possíveis; (b) sugere um 
mecanismo para sua replicação, já que cada fita contém 
a informação completa da molécula de DNA, podendo 
servir como molde para a síntese de uma nova fita com-
plementar; (c) fornece um mecanismo de defesa contra 
a perda de informação genética causada por um dano ao 
DNA (p. ex., se uma base de uma das fitas for danificada 
ou perdida, poderá ser substituída, já que sua fita com-
plementar orienta essa substituição); (d) permite que as 
fitas de DNA, com a sua complementaridade, se identifi-
quem e se juntem em uma mistura complexa de molécu-
las, configurando o que se denomina hibridização, pro-
cesso utilizado em algumas situações pelos mecanismos 
nucleares de regulação da expressão gênica.
A forma original da dupla-hélice do DNA, proposta 
no modelo de Watson e Crick, é denominada B-DNA, 
mas ainda existem outras formas. A conformação que o 
DNA adota depende de vários fatores: nível de hidrata-
ção, sequência de DNA, direção e grau do superenrola-
mento, modificações químicas das bases, tipo e concen-
tração de íons metálicos e presença de poliaminas em 
solução. Em condições fisiológicas, a maior parte do DNA 
de procariotos e eucariotos aparece com a forma desse 
modelo: uma hélice com giro para a direita (dextrógira) e 
entre 10 e 10,5 bases por giro, formando dois sulcos, um 
grande e profundo (sulco maior), outro pequeno, estreito 
ou raso (sulco menor). Essa estrutura pode transformar-
-se no A-DNA, forma rara já conhecida quando surgiu o 
modelo de Watson e Crick, também dextrógira, que existe 
somente em condições salinas altas ou de desidratação, 
contendo 11 pares de bases por giro e diferindo do B-DNA 
por uma rotação de 20º em relação ao eixo perpendicular 
da hélice, o que causa mudança na aparência dos sulcos 
maior e menor. Existe ainda o Z-DNA, que apresenta 
instabilidade termodinâmica e contém 12 pares de ba-
ses por giro. Sua orientação para a esquerda (levógira) 
resulta em maior distância entre seus pares de bases do 
que no B-DNA e em uma molécula de DNA em forma de 
zigue-zague, daí sua denominação. Um giro de 180º pode 
converter o B-DNA em Z-DNA com função biológica, mas 
ainda não se sabe exatamente se o Z-DNA ocorre in vivo. 
Segmentos de B-DNA cujas bases foram modificadas qui-
micamente por metilação podem sofrer grande mudança 
em sua conformação e adotar a forma Z. Essas estruturas 
raras podem ser reconhecidas por proteínas específicas 
de ligação ao Z-DNA e podem estar envolvidas na regula-
ção da transcrição.
A Figura 1.4 mostra essas três formas da dupla-hé-
lice do DNA. Foram descobertas outras formas de DNA 
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Legenda:
hidrogênio
oxigênio
fosfato
açúcar açúcar
açúcar açúcar
açúcar
açúcar
açúcar açúcar
fosfato
fosfato
fosfato
fosfato
fosfato
fosfato
fosfato
fosfato
C D
A B
sulco maior
sulco menor
sulco maior
sulco menor
carbono na cadeia de
açúcar+fosfato
carbono e nitrogênio
nas bases
Figura 1.3
Modelo de Watson e Crick para a estrutura da molécula do DNA, em diferentes modos de representação. A 
– A dupla-hélice está desenrolada para mostrar os pares de bases (internamente, em laranja) e o esqueleto 
de açúcar-fosfato (externamente, em preto). Sua largura mantém-se constante porque as purinas pareiam 
sempre com as pirimidinas: A com T, unidas por duas pontes de hidrogênio, G com C, unidas por três pon-
tes de hidrogênio. B – A dupla-hélice assemelha-se a uma escada, na qual os degraus são os pares de bases, 
situados perpendicularmente aos corrimãos formados pela estrutura de açúcar e fosfato. As setas indicam 
a orientação oposta das fitas. O enrolamento helicoidal das duas fitas faz surgir um sulco menor (~12Å de 
diâmetro) e um sulco maior (~22Å de diâmetro), assinalados na figura. C – Esta representação mostra as 
relações entre os átomos da molécula de DNA. D – O esquema de um segmento desenrolado da dupla-hélice 
mostra a relação entre as bases complementares, que representam o conteúdo informativo variável do DNA, 
e o esqueleto de açúcar-fosfato, que é idêntico em todo o DNA.
Fonte: Lewis.3
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de hélices dextrógiras, quando investigadas em condições 
laboratoriais variadas. Essas formas são denominadas 
C-DNA, D-DNA, E-DNA e P-DNA. O C-DNA é encon-
trado em condições de maior desidratação do que as ob-
servadas durante o isolamento do A-DNA e do B-DNA. 
Apresenta somente 9,3 pares de bases por giro, por isso é 
menos compacto. Do mesmo modo que no A-DNA, os pa-
res de bases do C-DNA não são planos, inclinando-se em 
relação ao eixo da hélice. O D-DNA e o E-DNA ocorrem 
em hélices que não contêm guanina em sua composição 
de bases e apresentam 8 e 7 pares de bases por giro, res-
pectivamente. O P-DNA (denominação em homenagem 
a Linus Pauling) é mais longo e mais estreito do que a 
forma B, e seus grupos fosfato e bases nitrogenadas têm 
localização inversa à encontrada no B-DNA, pois os pri-meiros se encontram no interior da molécula e as últimas, 
na sua superfície externa. Há aproximadamente 2,6 bases 
por giro, em contraste ao maior número de bases por giro 
encontrado no B-DNA.
O interesse em formas alternativas de DNA, tal como 
a forma Z e outras formas raras, decorre da possibilidade 
de que o DNA possa assumir uma estrutura diferente da 
existente na forma B para facilitar algumas de suas fun-
ções genéticas.
Como já foi mencionado, o RNA difere do DNA em 
sua composição química quanto a dois aspectos: o RNA 
possui ribose, no lugar da desoxirribose, e uracil, em vez 
de timina.
Quanto à estrutura molecular, o RNA apresenta ape-
nas uma fita de nucleotídeos, cuja composição de bases 
não está restrita às igualdades G�C e A�U. Em circuns-
tâncias especiais, uma molécula de RNA pode formar 
uma fita dupla com outra parte de sua própria estrutura, 
como ocorre no RNA transportador, que será abordado 
mais adiante neste capítulo. Além disso, o DNA contém 
a informação que codifica uma cadeia polipeptídica, en-
quanto o RNA utiliza essa informação.
B-DNA A-DNA Z-DNA
B-DNA A-DNA
Figura 1.4
Principais formas do DNA. 
A – Modelos tridimensio-
nais computadorizados de 
B-DNA, A-DNA e Z-DNA. 
B – Representação es-
quemática de B-DNA e de 
A-DNA, exemplificando a 
orientação dos seus pares 
de bases: no B-DNA, são 
perpendiculares à hélice, 
enquanto no A-DNA são 
inclinados e afastados da 
hélice.
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1.4 O código genético
O código para a produção dos diferentes tipos de proteí-
nas que o organismo deve formar ao longo de sua vida 
está contido no zigoto de cada indivíduo.
Todas as células de um determinado organismo, 
em um dado momento de sua vida, contêm o mesmo 
código ou informação genética do zigoto que as origi-
nou, porém nem todos os genes estão funcionando em 
todas as células ao mesmo tempo e com a mesma inten-
sidade. Isso varia com o tipo de célula e com a idade do 
indivíduo.
O código genético descreve a relação entre a sequên-
cia de bases nitrogenadas do DNA e a sequência de ami-
noácidos na cadeia polipeptídica correspondente. Foi 
elucidado em 1966, graças à descoberta de que o RNA 
mensageiro transmite a informação entre genes e pro-
teínas. A palavra-chave do código para um aminoácido 
consiste em uma sequência de três bases nitrogenadas 
adjacentes, que formam a unidade de informação 
genética ou códon. O código genético apresenta as se-
guintes características:
 a. Sua leitura é feita em trincas de bases ou de nu-
cleotídeos.
 b. É degenerado ou redundante. A sequência de 
nucleotídeos deve conter o número suficiente de 
unidades codificadoras para representar 20 ami-
noácidos. Como o DNA possui apenas quatro bases 
distintas, são necessárias diversas combinações 
dessas bases para codificar os diferentes tipos de 
aminoácidos. Se a combinação das bases fosse 2 a 
2 (42), haveria 16 arranjos; como são 20 os aminoá-
cidos, essa combinação é, portanto, inadequada. 
Agrupando-se as bases 3 a 3 (43), resultam 64 ar-
ranjos, número maior do que o necessário. Desde 
que há 64 combinações possíveis e apenas 20 ami-
noácidos diferentes, deduz-se que somente algu-
mas das trincas especificam aminoácidos ou que al-
guns deles devem ser especificados por mais de um 
tipo de trinca ou por mais de um códon. Por exem-
plo, o aminoácido fenilalanina pode ser codificado 
por dois códons diferentes: UUU e UUC. Os códons 
que representam os mesmos aminoácidos são de-
nominados códons sinônimos, relacionando-se, em 
geral, por uma alteração de sua terceira base; a de-
generação da terceira base minimiza os efeitos de 
possíveis mutações.
 c. É considerado não ambíguo, isto é, uma trinca só 
pode codificar um aminoácido. As trincas acima re-
feridas só codificam a fenilalanina, e nenhum outro 
aminoácido.
 d. É um código sem superposição, ou seja, uma 
dada base pertence a uma só trinca ou códon. Ex-
ceções: bacteriófago � X174 e outros vírus, em que 
há pontos de iniciação múltiplos, criando genes su-
perpostos.
 e. É, também, contínuo, não existindo espaçamento 
entre os códons.
 f. É semiuniversal, ou seja, os mesmos aminoácidos 
são codificados pelos mesmos códons em quase to-
dos os organismos, permitindo que um RNA mensa-
geiro seja traduzido em uma célula de outra espécie, 
o que possibilitou a técnica do DNA recombinante 
(ver Cap. 17). Aparentemente, uma vez evoluído, 
o código genético vem mantendo-se quase intacto 
ao longo da história evolutiva da vida na Terra. No 
entanto, existem algumas exceções (certos genes 
da mitocôndria humana e de levedura, da bactéria 
Mycoplasma capricolum e dos protozoários ciliados 
Paramecium, Tetrahymena e Stylonychia), como 
mostra a Tabela 1.2. Em genomas mitocondriais, 
essas alterações são mais comuns; em genomas nu-
cleares, são esporádicas e afetam geralmente os có-
dons de finalização ou terminação.
Tabela 1.2 Algumas exceções ao código genético universal
Códon No código normal No código alterado Fonte
UGA finalização trp Mitocôndria humana e de levedura
Mycoplasma (bactéria)
cys Euplotes (protozoário ciliado)
sel Procariotos e eucariotos
UAA finalização gln Paramecium, Tetrahymena,
Stylonychia (protozoários ciliados)
UAG finalização gln Tetrahymena
pyr Archaea; bactéria
AUA ile met Mitocôndria humana
AGA arg finalização Mitocôndria humana
AGG arg finalização Mitocôndria humana
CUA leu thr Mitocôndria de levedura
CUG leu ser Candida (levedura)
Fonte: Klug e colaboradores4 e Lewin.5
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 g. Há códons de iniciação e de finalização ou ter-
minação. O início da síntese de um polipeptídeo, 
em procariotos, é assinalado pela presença de um 
códon iniciador específico, que é AUG no RNA men-
sageiro, correspondendo ao aminoácido metionina. 
Há, também, códons finalizadores ou terminado-
res, que indicam o término da síntese polipeptídica, 
como UAA, UAG e UGA, e em geral não correspon-
dem a aminoácidos em eucariotos.
A Figura 1.5 mostra o código genético completo, 
que geralmente é representado pelas bases contidas no 
RNA mensageiro, com uracil (U) em lugar de timina (T).
Os aminoácidos selenocisteína (sel) e pirroli-
sina (pyr), codificados respectivamente pelas trincas 
UGA e UAG, que correspondem a códons finalizadores 
na maioria dos organismos, são considerados os 21º e 
22º aminoácidos, embora o primeiro ocorra em proca-
riotos e eucariotos e o último apenas em bactérias e em 
Archaea. Esses casos são interpretados como um meio 
de facilitar a decodificação de sequências situadas depois 
do códon finalizador.
1.5 DNA: nuclear e mitocondrial
O conteúdo de DNA das células humanas constitui o que 
se denomina de genoma humano. Esse genoma subdivi-
de-se em duas partes: o genoma nuclear, que correspon-
de à maior parte da informação genética total, e o geno-
ma mitocondrial, que corresponde à informação genética 
restante (ver seção 1.5.2).
1.5.1 DNA nuclear
O genoma humano nuclear apresenta em torno de 33% 
do conteúdo de DNA na forma de genes estruturais e se-
quências a eles relacionadas, enquanto sua maior parte 
(67%) é encontrada como DNA extragênico, isto é, o con-
Código genético no mRNA para todos os aminoácidos 
Código alfabético abreviado
Início AUG
Fim UAA
UAG
UGA
A (Ala) GCU
GCC
GCG
GCA
R (Arg) CGU
CGC
CGG
CAA
AGG
AGA
D (Asp) GAU
GAC
N (Asn) AAU
AACC (Cys) UGU
UGC
E (Glu) GAG
GAA
Q (Gln) CAG
CAA
G (Gly) GGU
GGC
GGG
GGA
H (His) CAU
CAC
I (Ile) AUU
AUC
AUA
L (Leu) CUU
CUC
CUG
CUA
UUG
UUA
K (Lis) AAG
AAA
M (Met) AUG
F (Phe) UUU
UUC
P (Pro) CCU
CCC
CCG
CCA
S (Ser) UCU
UCC
UCG
UCA
AGU
AGC
T (Thr) ACU
ACC
ACG
ACA
W (Trp) UGG
Y (Tyr) UAU
UAC
V (Val) GUU
GUC
GUG
GUA
B (Asx) Asn
ou
Asp
Z (Glx) Gln
ou
Glu
Primeira
Base nucleotídica
Uracil (U) Citosina (C) Adenina (A) Guanina (G)
Terceira
Uracil 
(U)
F Fenilalanina (Phe)
F Fenilalanina (Phe)
L Leucina (Leu)
L Leucina (Leu)
S Serina (Ser)
S Serina (Ser)
S Serina (Ser)
S Serina (Ser)
Y Tirosina (Tyr outyr)
Y Tirosina (Tyr ou tyr)
Códon finalizador
Códon finalizador
C Cisteína (Cys ou cys)
C Cisteína (Cys ou cys)
Códon finalizador
W Triptofano (Trp)
U
C
A
G
Citosina 
(C)
L Leucina (Leu)
L Leucina (Leu)
L Leucina (Leu)
L Leucina (Leu)
P Prolina (Pro)
P Prolina (Pro)
P Prolina (Pro)
P Prolina (Pro)
H Histidina (His)
H Histidina (His)
Q Glutamina (Gln)
Q Glutamina (Gln)
R Arginina (Arg)
R Arginina (Arg)
R Arginina (Arg)
R Arginina (Arg)
U
C
A
G
Adenina 
(A)
I Isoleucina (Ile)
I Isoleucina (Ile)
I Isoleucina (Ile)
Início (Metionina)
T Treonina (Thr)
T Treonina (Thr)
T Treonina (Thr)
T Treonina (Thr)
N Asparagina (Asn)
N Asparagina (Asn)
K Lisina (Lys ou lys)
K Lisina (Lys ou lys)
S Serina (Ser)
S Serina (Ser)
R Arginina (Arg)
R Arginina (Arg)
U
C
A
G
Guanina
(G)
V Valina (Val)
V Valina (Val)
V Valina (Val)
V Valina (Val)
A Alanina (Ala)
A Alanina (Ala)
A Alanina (Ala)
A Alanina (Ala)
D Ácido aspártico (Asp)
D Ácido aspártico (Asp)
E Ácido glutâmico (Glu)
E Ácido glutâmico (Glu)
G Glicina (Gly)
G Glicina (Gly)
G Glicina (Gly)
G Glicina (Gly)
U
C
A
G
Segunda
Figura 1.5
O código genético. Além do código 
genético tradicional, representado 
pelas três primeiras letras de cada 
aminoácido, também é usado o có-
digo alfabético abreviado, em que os 
aminoácidos são representados ape-
nas por uma letra do alfabeto.
Fonte: Passarge.6
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teúdo de DNA que não faz parte dos genes nem das se-
quências a eles relacionadas.
A quantidade do DNA de uma célula diploide hu-
mana é de aproximadamente 6.000 Mb (megabases). Se 
esse DNA consistisse apenas em genes estruturais, isto é, 
genes que codificam cadeias polipeptídicas, existiria cer-
ca de 6 a 7 milhões de genes no genoma humano, número 
demasiadamente alto, uma vez que a análise de genomas 
eucarióticos tem revelado que a relação entre o tamanho 
do genoma e o número de genes não é linear. Segundo 
Lewin,5 estima-se que existam entre 20 e 25 mil genes 
estruturais, codificados por sequências de DNA não repe-
titivo, sendo o restante do genoma constituído de outros 
tipos de DNA. De acordo com Passarge,6 essa estimativa 
é de aproximadamente 22 mil genes, portanto dentro do 
intervalo citado.
A maior parte do DNA do genoma de organismos su-
periores consiste em sequências de DNA repetitivo, sem 
função codificadora. Os genomas maiores, em um mesmo 
filo, não contêm mais genes, mas maiores quantidades de 
DNA repetitivo.
1.5.1.1 Tipos de sequências
A Figura 1.6 apresenta os principais tipos de sequên-
cias de DNA e alguns tipos de sequências repetitivas do 
genoma humano nuclear. O DNA nuclear dos eucariotos 
apresenta os seguintes tipos de sequências: DNA não 
repetitivo, que consiste em sequências individuais pre-
sentes em apenas uma cópia no genoma haploide; e DNA 
repetitivo, que abrange sequências presentes em mais 
de uma cópia por genoma.
DNA não repetitivo – Esse tipo de DNA consiste em 
sequências individuais presentes em apenas uma cópia 
por genoma, contendo os genes estruturais (55 Mb) 
e sequências relacionadas (945 Mb). A distribuição 
desses genes varia muito entre os diferentes cromos-
Genes e sequências
relacionadas
1.000 Mb
55 Mb
~22.000 genes
Sequências
relacionadas
ao gene 945 Mb
Íntrons
UTRs
~20.000
pseudogenes
DNA extragênico
2.000 Mb
Repetições
dispersas
1.400 Mb
Microssatélites
90 Mb
Outras regiões
600 Mb
Outras 510 Mb
A
P ORF 1 ORF 2 LINE-1 
LINE-2 
LINE-3 
~600.000 cópias
~370.000 cópias
~44.000 cópias
6–8 kb
100–300 pb
Família Alu
MIR
MIR3
~1.200.000 cópias
~450.000 cópias
~85.000 cópias
LTR gag pol (env) LTR
6–11 kb
P
Sequências
retrovirais humanas
endógenas (HERV)
(várias classes;
autônomas e
não autônomas)
~240.000 cópias
Transposase
2–3 kb
Várias classes
(autônomas e
não autônomas)
~300.000 cópias
Genoma humano
3.000 Mb
LINE 640 Mb
SINE 420 Mb 
LTR 250 Mb
Transposons 90 Mb
Elementos nucleares
intercalares longos
(LINEs) (autônomos)
Elementos nucleares
intercalares curtos
(SINEs) (não autônomos)
3 - 
2 - 
1 - 
Elementos similares
ao retrovírus
(transposons LTR)
4 - Transposons
de DNA
B
(A)n
(A)n
Figura 1.6
A – Principais tipos de sequên-
cias do DNA. B – Alguns tipos 
de sequências repetitivas do 
DNA.
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somos e em certas regiões cromossômicas, dado que 
as regiões centroméricas e heterocromáticas contêm 
poucos genes estruturais, estando a maioria deles lo-
calizada em regiões subteloméricas (regiões cromossô-
micas situadas entre o centrômero e as extremidades 
dos cromossomos; para mais detalhes, ver Cap. 4). Os 
genes estruturais codificam polipeptídeos que integram 
enzimas, hormônios, receptores e proteínas estruturais 
e reguladoras.
Entre as sequências relacionadas aos genes, encon-
tram-se os íntrons e aproximadamente 20 mil pseudo-
genes. Os íntrons (“int” de interveniente) são sequências 
internas de DNA presentes entre as regiões codificadoras 
da maioria dos genes e no pré-mRNA, mas são removidos 
antes da tradução do mRNA maduro. Esses segmentos 
nucleotídicos são também chamados sequências interve-
nientes, e os genes que as contêm são denominados genes 
interrompidos.
Os pseudogenes são genes não funcionais, com se-
quências homólogas às de genes estruturais funcionais, 
mas diferindo desses por apresentarem inserções, dele-
ções e sequências flanqueadoras de repetição direta com 
10 a 20 nucleotídeos, que impedem a sua expressão. Apa-
rentemente, os pseudogenes surgiram por duplicação e 
aquisição de muitas mutações nos elementos codificado-
res e reguladores, ou pela inserção de sequências de DNA 
complementares, às quais faltam as sequências promoto-
ras necessárias para sua expressão.
DNA repetitivo – Esse tipo de sequência constitui o 
DNA extragênico, que abrange 2.000 Mb sem informação 
genética conhecida. Alguns autores costumam classificar 
o DNA repetitivo em duas classes:
1a – DNA moderadamente repetitivo, que consiste 
em sequências relativamente pequenas que se repetem de 
10 a mil vezes e estão dispersas por todo o genoma; esse 
subtipo inclui as famílias multigênicas, formadas por 
genes funcionais em múltiplas cópias, com funções simi-
lares, tendo surgido por duplicação, com consequente di-
vergência evolutiva. Alguns fazem parte de grupamentos, 
enquanto outros estão espalhados pelo genoma, consti-
tuindo as referidas famílias multigênicas, que podem ser 
de dois tipos: (a) famílias gênicas clássicas, que apresen-
tam alto grau de homologia em suas sequências, tendo 
se originado por duplicação. Exemplos: (1) os numerosos 
genes que codificam os diversos RNAs ribossômicos e 
agrupam-se nas regiões organizadoras de nucléolos, nos 
braços curtos dos cinco cromossomos autossômicos acro-
cêntricos (cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22; ver Cap. 4); 
(2) as famílias gênicas que codificam os diferentes RNAs 
transportadores, localizadas em numerosos conjuntos 
dispersos por todo o genoma; (b) superfamílias gênicas, 
compostas por genes com funções muito semelhantes que 
se originaram por duplicação a partir de um gene precur-
sor e posterior divergência. Os exemplos mais conhecidos 
são: (1) superfamília do sistema HLA, localizada no braço 
curto do cromossomo 6; (2) superfamília dos receptores 
das células T, que têm homologia estrutural com os genes 
para as imunoglobulinas.
2a – DNA altamente repetitivo, que consiste em se-
quências muito curtas (geralmente com menos de 100 
pares de bases [pb]) presentes em milhares de vezes no 
genoma e não transcritas. O DNA altamente repetitivo 
consiste sobremaneira em sequências de DNA dispersas 
por todo o genoma (cerca de 1.400 Mb) e outras, como 
o DNA-satélite. Entre as repetições dispersas (não 
em tandem), muitas são elementos de transposição, 
que são móveis, podendo movimentar-se para diferentes 
regiões do genoma. A seguir, são descritos quatro tipos 
dessas repetições dispersas:
 1. Longos elementos nucleares dispersos ou ele-
mentos intercalares longos(LINEs, do inglês 
long interspread nuclear elements) – abrangendo 
cerca de 640 Mb do genoma humano, consistem, em 
sua forma mais comum (LINE-1 ou elemento L1), em 
sequências repetitivas de aproximadamente 6.500 pb, 
presentes em até 100 mil cópias. Um módulo de 6 a 
8 kb de comprimento apresenta duas fases de leitura 
aberta, um promotor (P) na extremidade 5' e segmen-
tos ricos em adenina na extremidade 3'. Há três tipos 
de LINEs (L1, L2 e L3) que se encontram dispersos 
em grande quantidade no genoma, do qual perfaz 15 a 
20%. Uma pequena porção pode apresentar transpo-
sição autônoma, cujo mecanismo já se conhece. A se-
quência L1 é transcrita em uma molécula de RNA, que 
serve de molde para a síntese do DNA complementar, 
usando a enzima transcriptase reversa (enzima que 
transcreve inversamente o RNA em DNA, codificada 
por uma parte da sequência L1). A seguir, a nova có-
pia de L1 é integrada ao DNA do cromossomo em um 
novo sítio. Devido à semelhança desse mecanismo de 
transposição ao utilizado pelos retrovírus, os LINEs 
são referidos também como retrotransposons.
 2. Pequenos elementos nucleares dispersos ou 
elementos intercalares curtos (SINEs, do inglês 
short interspread nuclear elements) – abrangem 
cerca de 420 Mb, têm menos de 500 pb de extensão e 
consistem em mais de 500 mil cópias dispersas pelo 
genoma. Um dos tipos mais importantes de SINE é a 
família Alu ou repetições Alu, cuja denominação 
se deve ao fato de que essas repetições, com cerca de 
300 pb de tamanho, contêm uma sequência de DNA 
que pode ser cortada pela enzima de restrição Alu I 
(ver Cap. 17). Uma característica importante das se-
quências Alu é sua capacidade de autoduplicação, 
podendo inserir-se em outras regiões do genoma, 
interrompendo, às vezes, um gene que codifica uma 
dada proteína e acarretando, assim, uma doença ge-
nética. Seu mecanismo de transposição é semelhante 
ao dos LINEs.
As funções do DNA disperso ainda não são total-
mente conhecidas. Os membros da família Alu são flan-
queados por pequenas sequências de repetição direta e, 
portanto, se assemelham a sequências de DNA instáveis, 
denominadas elementos de transposição, elemen-
tos transponíveis ou transposons. Tais elementos, 
identificados primeiramente no milho, movem-se espon-
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taneamente ao longo de todo o genoma, de um cromos-
somo para outro, tanto em plantas quanto em animais. 
Postula-se que tanto as repetições Alu como os elementos 
L1 acarretariam mutações patogênicas, encontradas em 
várias doenças humanas hereditárias, como, por exem-
plo, a hipercolesterolemia familiar.
 3. Repetições terminais longas (LTRs, do inglês 
long terminal repeats) – abrangem cerca de 250 
Mb do genoma e dispõem de repetições diretas em 
ambas as extremidades. Como os retrovírus, as LTRs 
dos retrotransposons têm promotores para iniciar a 
transcrição da RNA-polimerase II e sinais de polia-
denilação para processamento do mRNA.
 4. Transposons de DNA – abrangem cerca de 90 Mb 
do genoma e apresentam várias classes (autônomas e 
não autônomas). Os transposons de DNA movem-se 
de uma parte a outra do genoma por meio de um me-
canismo de corte-e-colagem, mediado pela enzima 
transposase. Ao contrário das LTRs, esses elemen-
tos contêm repetições terminais com extremidades 
invertidas.
As repetições em tandem (nas quais o início de 
uma repetição ocorre imediatamente adjacente ao final 
de outra) consistem em muitas repetições de sequências 
de DNA não codificadoras, que podem estar concentra-
das em locais restritos ou muito dispersas no genoma. 
Podem dividir-se em três subgrupos:
 1. DNA-satélite – abrange uma proporção variável do 
DNA total dos eucariotos (inexistindo em procariotos) 
e consiste em repetições curtas em tandem, situadas 
nas regiões flanqueadoras dos centrômeros, conhe-
cidas como regiões heterocromáticas, de alguns cro-
mossomos (p. ex., 1, 9, 16, Y). Não deve ser confun-
dido com o satélite dos cromossomos acrocêntricos 
(ver Cap. 4); sua denominação origina-se do fato de, 
na centrifugação em gradiente de densidade de cloreto 
de césio, separar-se como um “satélite” do restante do 
genoma. Em humanos, uma das sequências de DNA-
-satélite mais conhecidas é a família alfoide, com 
171 pb, que é encontrada em arranjos de repetições em 
tandem do início ao fim e chega a totalizar 1 milhão 
de pares de bases. Não se conhece o papel exato desse 
tipo de DNA altamente repetitivo na função centromé-
rica, mas se sabe que ele não é transcrito.
 2. Minissatélites – consistem em duas famílias de re-
petições curtas em tandem: (a) DNA telomérico, 
situado na porção terminal das extremidades cro-
mossômicas (telômeros), consistindo em 10 a 15 kb 
de repetições em tandem de uma sequência de DNA 
de 6 pb (TTAGGG); esse DNA é necessário para a in-
tegridade cromossômica na replicação e é adicionado 
ao cromossomo por uma enzima específica denomi-
nada telomerase; (b) DNA minissatélite hiper-
variável, que ocorre nas proximidades dos telôme-
ros e em outros locais dos cromossomos. Um de seus 
exemplos é o DNA descrito como número variá-
vel de repetições em tandem (VNTR, do inglês 
variable number tandem repeats), que consiste em 
repetições curtas (15 a 100 pares de bases) encontra-
das no interior dos genes e entre eles. É altamente 
polimórfico, variando de um indivíduo para outro e 
criando regiões localizadas de 1 a 20 kb de extensão. 
Muitos grupamentos desse tipo estão dispersos ao 
longo do genoma, sendo referidos também como mi-
nissatélites. A variação em comprimento dessas re-
giões entre os humanos serviu de base para a técnica 
denominada impressões digitais de DNA (finger-
printing), que se aplica à identificação de indivíduos 
e à medicina forense (ver Cap. 17).
 3. Microssatélites – consistem em repetições cur-
tas em tandem (< de 10 nucleotídeos, geralmente 
1 a 5 nucleotídeos), dispersas no genoma e com alto 
grau de polimorfismo. São conhecidas também como 
STRs (do inglês short tandem repeats), utilizadas 
como marcadores moleculares na análise genômi-
ca. Raramente ocorrem no interior das sequências 
codificadoras, mas repetições de três nucleotídeos 
próximos aos genes estão associadas a certas doen-
ças hereditárias, como a doença de Huntington, 
a deficiência mental ligada ao X frágil e a distrofia 
miotônica (ver Cap. 5). Além dessas sequências, 
existem sequências de DNA com 1 a 4 pares de ba-
ses, altamente polimórficas e de ampla distribuição 
no genoma, chamadas repetições de sequências 
simples e utilizadas como marcadores moleculares 
em diversos métodos.
Essa terminologia, entretanto, não é precisamente 
definida. Por exemplo, a classificação em DNA modera-
damente repetitivo e altamente repetitivo é variável na 
literatura específica, e alguns autores usam uma classi-
ficação híbrida para o DNA repetitivo (DNA moderada-
mente a altamente repetitivo). Certos autores utilizam a 
denominação microssatélite quando o tamanho da unida-
de repetitiva é inferior a 10 pb, chamando-a minissatélite 
quando esse tamanho está entre 10 e 100 pb.
Até o presente momento, não há uma explicação in-
teiramente satisfatória para a vasta quantidade de DNA 
repetitivo no genoma humano, parecendo ter pouca ou 
nenhuma função e contribuindo pouco para o fenótipo. 
Daí sua denominação de “DNA egoísta”, que se preser-
va a si próprio, com a autoperpetuação no genoma como 
sua única função, e contra o qual não agem as forças se-
letivas. Outro termo utilizado para designar o aparente 
excesso de DNA é “DNA lixo”, que se refere a sequências 
genômicas sem qualquer função aparente. É provável que 
exista um equilíbrio no genoma entre a criação de novas 
sequências e a eliminação de sequências indesejadas, e 
que alguma proporção do DNA sem função aparente es-
teja em processo de eliminação.
1.5.2 DNA mitocondrial (mtDNA)
O DNA mitocondrial é uma molécula circular de fita 
dupla, com 16.569 pares de bases, existente no interior 
das mitocôndrias,organelas oriundas de bactérias e pro-
G
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2
0
dutoras de energia localizadas no citoplasma de pratica-
mente todas as células eucarióticas. Esse DNA não apre-
senta íntrons (exceção: leveduras, que contêm grandes 
íntrons), nem crossing-over, arcabouço de histonas e 
sistema de reparo eficiente; existe em muitas cópias por 
mitocôndria e por célula, é de herança materna e sofre 
alta exposição aos radicais livres de oxigênio.
As células eucarióticas contêm um número variável 
de mitocôndrias, dependendo da energia necessária para 
a realização de suas funções: quanto maior essa neces-
sidade, como nos músculos e no cérebro, por exemplo, 
maior a quantidade de mitocôndrias existente no cito-
plasma celular.
As mitocôndrias apresentam, via de regra, forma ci-
líndrica alongada, com diâmetro de 0,5 a 1,0 m�, mas são 
organelas dotadas de grande mobilidade e plasticidade, 
mudando constantemente de forma e podendo fundir-se 
umas às outras e separar-se posteriormente.
Cada mitocôndria é formada por uma matriz limi-
tada por duas membranas, uma externa e outra in-
terna. Esta última apresenta dobramentos para dentro, 
formando cristas que aumentam internamente sua super-
fície total (Fig. 1.7A). O genoma mitocondrial humano e 
de outros mamíferos apresenta 13 genes codificadores de 
proteínas, 22 genes de tRNA e 2 genes de rRNA. Os genes 
codificadores de proteínas encontram-se no complexo 
citocromo-c-oxidase (subunidades 1, 2 e 3) e nas regiões 
do citocromo b e das subunidades 6 e 8 do complexo da 
ATPase. Por meio de densidade, pode ser diferenciada 
uma fita simples leve (L) de uma pesada (H), na qual se 
encontra a maioria dos genes (Fig. 1.7B). Os genes mi-
tocondriais utilizam um código genético diferente do usa-
do pelos genes nucleares; em mamíferos, UGA para trp, 
AUA para met e AGA/AGG como códon de finalização.
A taxa de mutação do mtDNA é quase 20 vezes mais 
alta do que a do DNA nuclear, provavelmente devido à 
grande produção de radicais livres de oxigênio (mutagê-
nicos) nas mitocôndrias e à sua limitada capacidade de 
reparo.
O mtDNA atraiu a atenção de muitos pesquisado-
res, quando foi publicado um artigo por Cann e colabo-
radores,8 em 1987, no qual era sugerido que a espécie 
humana descenderia de uma única mulher africana que 
teria vivido há 200 mil anos. Tal hipótese baseava-se no 
fato de que as mitocôndrias são exclusivamente herança 
materna e o acúmulo de mutações no mtDNA pode ser 
utilizado como um relógio evolutivo. Hoje, são conheci-
das muitas variantes do mtDNA, atribuídas a diferentes 
A B
Matriz
Membrana
interna
Membrana
externa
Espaço
intermembranar
Thr-tRNA
ori
Alça D 
Phe-tRNA
12S-rRNA
Val-tRNA
16S-rRNA
ND 5
Fita H
Leu-tRNA
Ser-tRNA
His-tRNA
ND 4 
ND 4L
Arg-tRNA
ND 3 
Gly-tRNA Lys-tRNA
Asp-tRNA
Trp-tRNA
ND 2 
f-Met-tRNA
Ile-tRNA
ND 1
Leu-tRNA
ATP-sintetase
subunidade 6 ATP-sintetase
subunidade 8
Fita L
ND 6
Glu-tRNA
Pro-tRNA
Gln-tRNA
Ala-tRNA
Asn-tRNA
Cys-tRNA
Tyr-tRNA
Ser-tRNA
ori
16.569
pares de bases
C
it
o
cr
o
m
o 
b
C
ito
crom
o-c-oxidase 3
C
ito
cr
o
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x
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 1
Citoc
rom
o-c
-o
xid
as
e 
2
Figura 1.7
Representação esquemática de uma mitocôndria e do DNA mitocondrial (mtDNA). A – Mitocôndria e seus principais 
componentes: matriz, membrana interna, membrana externa e espaço intermembranar. (Fonte: Alberts e colaborado-
res.7) B – DNA mitocondrial (mtDNA) humano, mostrando os genes mitocondriais em seres humanos: 22 genes para 
tRNA, 2 para rRNA (12S rRNA e 16S rRNA) e 13 regiões codificadoras de proteínas relacionadas com a respiração (ND 
1, ND2, CO 1, CO2, ATPase 8, ATPase 6, CO3, ND3, ND4L, ND4, ND5, ND6 e Cyt b). Alça D � região do mtDNA na 
qual um curto segmento de RNA pareia com uma das fitas de DNA; ND � NADH desidrogenase.
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haplogrupos, de acordo com sua distribuição geográfica. 
Os principais grupos são denominados L1, L2 e L3 (na 
África), M e N (na Ásia) e R (na Europa), cada uma com 
diversos subgrupos, propiciando a reconstrução de sua 
árvore evolutiva.
O mtDNA também é importante sob outros aspec-
tos, como, por exemplo, o da sua relação com algumas 
doenças. Os bilhões de moléculas do mtDNA de qualquer 
indivíduo são geralmente idênticos e de herança materna, 
pois o espermatozoide contém escasso citoplasma, com 
poucas mitocôndrias; portanto, uma doença causada por 
mutação no mtDNA é herdada exclusivamente da mãe. 
Apenas as mulheres podem transmitir as doenças mito-
condriais, passando as mutações para toda a sua prole de 
ambos os sexos. No entanto, essa transmissão não parece 
ser tão simples, pois a expressão de alguns genes mito-
condriais depende da interação com genes nucleares. O 
genoma mitocondrial contém em torno de 1.500 genes, 
cuja maioria está distribuída no genoma nuclear. Muitas 
proteínas mitocondriais são agregadas de produtos gêni-
cos nucleares e mitocondriais; esses produtos são trans-
portados para as mitocôndrias após a transcrição nuclear 
e a tradução citoplasmática, formando proteínas funcio-
nais com subunidades de produtos gênicos nucleares e 
mitocondriais. Portanto, algumas doenças genéticas de 
origem mitocondrial seguem as leis de Mendel, enquan-
to as doenças puramente mitocondriais seguem somen-
te a herança materna. Dado que o mtDNA se replica de 
forma independente do DNA nuclear e as mitocôndrias 
segregam-se nas células-filhas também de forma inde-
pendente dos cromossomos nucleares, a proporção de 
mitocôndrias que porta uma mutação no mtDNA pode 
diferir entre as células somáticas. Essa heterogeneidade é 
denominada heteroplasmia e tem importante papel no 
fenótipo variável das doenças mitocondriais.
Além disso, os tecidos diferem em sua dependência 
da fosforilação oxidativa, sendo mais dependentes o co-
ração, os músculos esqueléticos e o sistema nervoso cen-
tral. Portanto, as doenças mitocondriais caracterizam-
-se com mais frequência por miopatias e encefalopatias, 
problemas dos músculos e do encéfalo, respectivamente. 
Por fim, a fosforilação oxidativa declina com a idade, tal-
vez devido ao acúmulo de mutações no mtDNA. Assim, 
o fenótipo clínico, nas doenças mitocondriais (como 
LHON), cardiomiopatia hipertrófica com miopatia e 
diabetes com surdez de herança materna; ver Cap. 5), 
não está direta ou simplesmente relacionado ao genó-
tipo do mtDNA, mas reflete vários fatores, como os já 
mencionados.
1.6 RNA: tipos
Existem quatro tipos principais de RNA, todos trans-
critos de moldes de DNA por RNA-polimerases e com a 
mesma estrutura química básica. Esses RNAs têm tama-
nhos diferentes e possuem sequências de bases desiguais 
que determinam funções específicas.
1.6.1 RNA heterogêneo nuclear, pré-RNA 
mensageiro, RNA primário ou 
transcrito primário
Esse tipo de RNA é encontrado apenas em eucario-
tos e seu tamanho é variável, sendo sempre mais longo 
do que o RNA que é traduzido (mRNA) e praticamente 
correspondente à sequência do gene que é transcrito. É 
o primeiro passo da transcrição (por isso também é de-
nominado de transcrito primário), forma-se a partir do 
DNA e grande parte dele nunca sai do núcleo. Fisicamen-
te, mantém-se ligado a proteínas, formando partículas 
de ribonucleoproteínas heterogêneas nucleares 
(hnRNPs); in vitro, essas partículas tomam a forma de 
pequeninas contas ou glóbulos.
O hnRNA é formado por regiões codificadoras que 
são transcritas e traduzidas (éxons) e regiões não codifi-
cadoras que são transcritas, mas que não são traduzidas 
(íntrons), por isso ele é muito mais longo do que a infor-
mação que codifica. Os íntrons são segmentos de hnRNA 
eliminados ainda no núcleo, como parte do processa-
mento do RNA mensageiro. Essa eliminação é realizada 
por pequenas moléculas de RNA que funcionam como 
enzimas, denominadas ribozimas. Após a excisão dos 
íntrons, os segmentos remanescentes (os éxons) reúnem-
-se para formar o RNA mensageiro. A excisão dos íntrons 
e areunião dos éxons fazem parte desse processamento, 
conforme mostrado na Figura 1.8.
Entre 10 e 25% das moléculas de hnRNA são con-
vertidos em RNA mensageiro, pois a maior parte do 
transcrito primário, constituída de íntrons, é degrada-
da durante esse evento. Ainda são ignoradas as funções 
dos íntrons e as razões pelas quais os genes não são 
contínuos. Uma hipótese é a de que os íntrons sirvam 
como espaçadores para facilitar a recombinação entre os 
éxons. Sabe-se que somente mutações nos éxons podem 
afetar a sequência proteica; no entanto, mutações em ín-
trons podem afetar o processamento do RNA mensagei-
ro, impedindo, assim, a síntese da cadeia polipeptídica. 
A maioria dos genes que codificam proteínas provavel-
mente surgiu como sequências interrompidas e, certa-
mente, a organização de éxons e íntrons foi importante 
nos primórdios evolutivos dos genes, supondo-se que as 
sequências de íntrons tenham propiciado o surgimento 
de novas e úteis proteínas. O número de íntrons é alta-
mente variável, mas nem todos os genes os possuem, 
como, por exemplo, os genes que codificam as histonas 
(proteínas básicas que, juntamente com o DNA e outros 
componentes, constituem os cromossomos).
1.6.2 RNA mensageiro
O RNA mensageiro transfere a informação contida nos 
genes estruturais para as sequências de aminoácidos que 
formam os polipeptídeos. É responsável por aproximada-
mente 5% do RNA total de uma célula.
O mRNA, após ser processado a partir do pré-mRNA, 
constitui-se apenas de éxons, é relativamente estável e 
caraujo
Retângulo
caraujo
Retângulo
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