imunologia_e_biologia_molecular_aplicadas_a_medicina_veterinaria

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Brasília-DF. 
ImunologIa e BIologIa molecular 
aplIcadas à medIcIna VeterInárIa
Elaboração
Stela Virgilio
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8
UNIDADE I
IMUNOLOGIA ........................................................................................................................................ 9
CAPÍTULO 1
SISTEMA IMUNE EM DIFERENTES ESPÉCIES ANIMAIS .................................................................. 11
CAPÍTULO 2
SISTEMA DE DEFESA: INATA E ADAPTATIVA ................................................................................ 18
CAPÍTULO 3
MECANISMOS DE RESPOSTA DA DEFESA INATA ....................................................................... 21
CAPÍTULO 4
MECANISMOS DE RESPOSTA DA DEFESA ADAPTATIVA .............................................................. 26
CAPÍTULO 5
IMUNOPROFILAXIA ................................................................................................................. 33
UNIDADE II
BIOLOGIA MOLECULAR ....................................................................................................................... 37
CAPÍTULO 1
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA BIOLOGIA MOLECULAR E SUAS APLICAÇÕES NA MEDICINA VETERINÁRIA 
38
CAPÍTULO 2
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR E SUAS PRINCIPAIS MACROMOLÉCULAS ........... 42
CAPÍTULO 3
ORGANIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO: GENES, CROMOSSOMOS E GENOMA ............................. 47
CAPÍTULO 4
REPLICAÇÃO, TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO ............................................................................ 51
UNIDADE III
MECANISMOS ENVOLVIDOS NAS INFECÇÕES POR BACTÉRIAS, PARASITAS, VÍRUS E PRÍONS ................... 58
CAPÍTULO 1
MECANISMOS MOLECULARES E CELULARES DAS INFECÇÕES VIRAIS ....................................... 58
CAPÍTULO 2
MECANISMOS MOLECULARES E CELULARES DA INFECÇÃO BACTERIANA ................................ 62
CAPÍTULO 3
MECANISMOS MOLECULARES E CELULARES ENVOLVIDOS NA INVASÃO DA CÉLULA HOSPEDEIRA 
POR PARASITAS ...................................................................................................................... 65
CAPÍTULO 4
PRÍONS E SUA RELAÇÃO COM DOENÇAS VETERINÁRIAS ......................................................... 67
UNIDADE IV
APLICAÇÕES NA MEDICINA VETERINÁRIA ............................................................................................. 69
CAPÍTULO 1
PCR NO DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS DE INTERESSE VETERINÁRIO .......................................... 69
CAPÍTULO 2
TÉCNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR USADAS EM MEDICINA VETERINÁRIA ............................. 73
CAPÍTULO 3
MARCADORES MOLECULARES EM MEDICINA VETERINÁRIA ..................................................... 76
PARA NÃO FINALIZAR ....................................................................................................................... 79
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 80
5
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
6
Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar 
sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para 
aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
7
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
8
Introdução
Sejam bem-vindos ao Caderno de Imunologia e Biologia Molecular aplicadas à Medicina 
Veterinária. Este módulo trará textos didaticamente elaborados, com ilustrações e 
quadros que associam a precisão científica aos pontos de vista consistentes sobre a 
Imunologia e a Biologia Mocular, focando em características relevantes à Medicina 
Veterinária.
A Imunologia para a Medicina Veterinária traz informações sobre a imunidade 
inata (natural) e a adquirida integradas ao sistema de defesa, focando nos eventos 
desencadeados na resposta inflamatória. Falhas no sistema imune podem levar 
à perda das defesas contra agentes infecciosos ou tumores, alergias (como 
dermatite por picada de pulga), doenças autoimunes (como lupus eritematoso 
sistêmico e pênfigo), problemas na transfusão de sangue entre grupos sanguíneos 
incompatíveis etc. Portanto, entender o funcionamento do sistema de defesa, 
bem como a imunoprofilaxia (vacinação) é importante para o controle de doenças 
infecciosas e parasitárias.
Já a Biologia Molecular, atuante em muitas áreas do conhecimento, é amplamente 
usada na Medicina Veterinária, seja em diagnósticos, testes laboratoriais, estudos 
básicos e aplicados etc.
Vale lembrar que ambas as áreas podem atuar conjuntamente, o que enriquece o campo 
de atuação e dá novas oportunidades de conhecimento e emprego.
Portanto, o principal foco deste Caderno é entender os princípios sobre as 
respostas imunológicas e recordar os principais tópicos relacionados à biologia 
molecular, técnicas e aplicações relacionadas às invasões por patógenos e 
diagnósticos, todas áreas de interesse na Medicina Veterinária. 
Objetivos» Conceituar os mecanismos que o organismo animal utiliza para 
reconhecer e eliminar patógenos.
 » Estudar as respostas efetivas após contato contra organismos 
patogênicos, tanto no campo imunológico como os mecanismos 
moleculares e celulares.
 » Recordar os principais tópicos sobre biologia molecular: dogma 
central, transcrição, tradução, gene e cromossomos.
 » Apresentar técnicas de biologia molecular usadas na Medicina 
Veterinária.
9
UNIDADE IIMUNOLOGIA
Todos os animais precisam ser capazes de se defender dos organismos invasores 
que podem deixá-los doentes ou matá-los. Tanto invertebrados quanto 
vertebrados possuem defesas imunes desencadeadas por sinais de perigo. 
Entretanto, organismos mais complexos evolutivamente possuem mecanismos 
de defesa mais responsivos e com maior complexidade.
A Imunologia estuda as defesas do organismo contra uma infecção, seja ela 
composta por micro-organismos infecciosos ou até mesmo substâncias estranhas 
não infecciosas, gerando uma resposta imunológica. Portanto, a imunologia estuda 
a imunidade em sua acepção mais ampla, a partir de eventos celulares e moleculares 
decorrentes da entrada de corpo estranho em um organismo (ABBAS et al., 2008).
Mesmo após exposição contínua a certos micro-organismos ou 
macromoléculas estranhas, nem sempre os animais ficam doentes. Como o 
organismo se defende? Quando a infecção ocorre, como o organismo elimina 
o invasor e se recupera? E como se desenvolve uma imunidade duradoura 
a muitas doenças infecciosas encontradas? Essas questões direcionadas à 
imunologia serão estudadas buscando entender as defesas corporais contra 
infecções em níveis moleculares e celulares (MURPHY et al., 2010).
A origem da imunologia é usualmente atribuída ao médico inglês Edward Jenner, 
que no século XVIII viu que a enfermidade varíola bovina ou “vacínia” conferia 
proteção contra a doença da varíola humana, sendo essa última fatal. Em 1796, 
ele mostrou que a inoculação com varíola bovina conferia proteção contra a 
varíola humana. No início da década de 1890, Emil von Behring e Shibasaburo 
Kitasato descobriram que o soro de animais imunes à difteria ou ao tétano 
continha uma “atividade antitóxica” que conferia uma proteção em curto prazo. 
Essa atividade se deve ao que chamamos de anticorpos. Enquanto von Behring 
estudava a soroterapia para difteria, o imunologista E. Metchnikoff descobriu 
que micro-organismos poderiam ser digeridos por células fagocíticas, as quais 
ele denominou de “macrófago” (MURPHY et al., 2010).
10
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
Nosso meio ambiente contém uma grande variedade de agentes infecciosos, sendo 
alguns deles vírus, bactérias, fungos e parasitas, que podem causar doença e 
levar o hospedeiro a óbito se sua multiplicação no organismo hospedeiro ocorrer 
de forma descontrolada. A maioria das infecções nos organismos normais é de 
curta duração e quase sempre sem causar dano permanente. As respostas contra 
infecções por patógenos são denominadas respostas imunes. A resposta imune 
inata (ou imunidade inata ou natural) é aquela que está imediatamente disponível 
a combater patógenos. Entretanto, não é específica para nenhum patógeno nem 
gera uma imunidade duradoura. Já a resposta imune específica (ou adquirida) 
produz anticorpos contra um patógeno ou seus produtos, podendo conferir 
memória imunológica, ou seja, imunidade protetora contra reinfecções pelo 
mesmo patógeno (MURPHY et al., 2010).
Por fim, transformações na compreensão do sistema imunológico e de suas funções 
têm acontecido desde a década de 1960, bem como os avanços nas técnicas de 
cultura celular, produção de anticorpos monoclonais, recombinação de DNA, 
imunoquímica, cristalografia por raios-x e a produção de animais modificados 
geneticamente permitiu que a imunologia pudesse explicar os fenômenos 
imunológicos em termos bioquímicos e estruturais (ABBAS et al., 2008). 
Nesta Unidade, descreveremos as características gerais das respostas imunológicas, 
as diferenças entre as espécies animais, entre as respostas inata e adquirida e, por 
fim, as bases fundamentais da imunoprofilaxia. 
11
CAPÍTULO 1
Sistema imune em diferentes espécies 
animais
Todos os organismos multicelulares têm mecanismos de defesa natural contra 
micro-organismos. Já os mecanismos de defesa da imunidade adquirida, como 
a produção de anticorpos ou os linfócitos, só estão presentes nos vertebrados 
avançados (ABBAS et al., 2008).
Imunidade nos invertebrados
Os invertebrados dependem exclusivamente das barreiras físicas e das defesas imunes 
inatas para excluir os invasores microbianos. As barreiras físicas são as mais evidentes 
nos artrópodes, principalmente devido aos exoesqueletos quitinosos. Outros invertebrados 
como os celenterados, anelídeos, moluscos e equinodermos secretam massas de muco 
viscoso, que podem ter defensinas e outros peptídeos antimicrobianos, que imobilizam 
invasores potenciais. Já os mecanismos de defesa inata são:
1. fagocitose;
2. proteases;
3. peptídeos antimicrobianos.
Várias células que parecem as células fagocitárias dos mamíferos respondem aos micro-
organismos, cercando os agentes e os destruindo. Essas células são responsáveis por 
quimiotaxia, aderência, ingestão e digestão, sendo chamadas de:
a. amebócitos fagocíticos (nos acelomados);
b. celomócitos (nos anelídeos);
c. hemócitos (nos moluscos e artrópodes);
d. leucócitos sanguíneos (nos tunicados). 
Os invertebrados não produzem anticorpos, mas proteínas da superfamília das 
imunoglobulinas foram detectadas em artrópodes, equinodermos, moluscos 
e protocordados. Especificamente nos insetos, há uma proteína pertencente à 
superfamília das imunoglobulinas denominada Dscam. Os invertebrados também 
12
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
têm várias moléculas solúveis que se ligam e ligam os micro-organismos, incluindo 
as proteínas semelhantes à lectina, que se ligam aos carboidratos das paredes 
celulares dos micro-organismos, aglutinando-os, e os numerosos fatores líticos 
e antimicrobianos. Cerca de 400 peptídeos antimicrobianos diferentes foram 
identificados em invertebrados (TIZARD, 2014).
O sistema complemento é muito antigo, com alguns componentes originados 
há mais de 1 bilhão de anos, bem antes do surgimento dos vertebrados. Dessa 
forma, os invertebrados possuem tanto a via alternativa quanto a via das lectinas. 
Uma vez ativado por essas vias, o sistema complemento dos invertebrados pode 
opsonizar os micróbios invasores (TIZARD, 2014).
As células fagocitárias de alguns invertebrados podem secretar citocinas semelhantes 
às citocinas dos vertebrados. Todos os organismos multicelulares expressam receptores 
celulares parecidos aos receptores tipo Toll (TRLs = toll like receptors) que começam 
as reações de defesa contra os micróbios. Os TRLs foram identificados até mesmo 
em invertebrados menos evoluídos, como as esponjas. Assim, a defesa do hospedeiro 
invertebrado é feita por células e moléculas iguais aos mecanismos efetores da imunidade 
natural de organismos superiores (ABBAS et al., 2008).
Imunidade nos vertebrados
Imunidade nos ciclóstomos
Os mais primitivos entre os vertebrados vivos são os ciclóstomos, os peixes 
sem mandíbula, que incluem lampreias e feiticeiras. Esses peixes produzem 
diferentes tipos de proteínas, algumas semelhantes às proteínas do sistema 
complemento. Eles também possuem dois tipos de leucócitos sanguíneos:
1. semelhante aos monócitos;
2. semelhante aos linfócitos e expressão de receptores variáveis de linfócitos 
(VLRs = variable lymphocyte receptors).
Esses animais não possuem imunoglobulinas, mas geram moléculas ligadoras de 
antígenos por meio de rearranjos do DNA (uma versão mais primitiva de receptores 
antigênicos rearranjados). Esses receptores foram denominados “receptores 
linfocitários variáveis” e são gerados por segmentos de DNA na ausência de genes 
RAG (genes de ativação de recombinação) (ABBAS et al., 2008).
13
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Imunidade nos peixes mandibulados
A fagocitosenos peixes é similar à descrita em mamíferos, com presença de 
granulócitos, macrófagos, linfócitos e neutrófilos. Uma característica do sistema 
imunológico dos vertebrados é a expressão de receptores a antígenos que 
apareceram nos peixes dotados de mandíbula. Acredita-se que um transposon 
contendo precursores dos genes que codificam a enzima para recombinação 
(RAG-1 e RGA-2, ou genes de ativação de recombinação) invadiu um gene que 
codificava uma proteína semelhante a um segmento variável (V) de uma molécula 
de anticorpo. Isso permitiu que esses fragmentos gerassem receptores antigênicos 
altamente diversos e específicos (Figura 1). Não apenas essa característica, 
mas outros componentes do sistema imunológico adquirido, como linfócitos 
verdadeiros, anticorpos e receptores às células T, moléculas MHC (major 
histocompatibility complex) e tecidos linfoides especializados (mas desprovidos 
de centros germinais), apareceram nos vertebrados dotados de mandíbula (por 
exemplo, os tubarões) (ABBAS et al., 2008).
Figura 1: Evolução da imunidade inata e da adquirida. A imunidade inata é encontrada em todos os animais, já 
a imunidade adquirida a partir dos vertebrados mandibulados é dependente da transferência de um gene de 
integrase bacteriana para a linhagem germinativa de um vertebrado por meio de um transposon.
 
 
VERTEBRADOS NÃO 
MANDIBULADOS 
VERTEBRADOS 
MANDIBULADOS 
Transposon 
INVERTEBRADOS 
Imunidade Inata 
Imunidade adquirida 
Gene da integrase bacteriana 
Fonte: Tizard (2014).
Peixes cartilaginosos e ósseos possuem todas as três vias de ativação do sistema 
complemento: a clássica, a alternativa e a das lectinas, sendo os TLRs dos peixes 
similares aos encontrados nos mamíferos (imunidade inata). Esses peixes também 
podem montar respostas imunes adquiridas e possuem um conjunto completo de 
órgãos linfoides (timo, baço, intestino posterior e rim cranial [pronéfron]), com 
exceção da medula óssea. Os anticorpos ou células ligadoras de antígenos podem 
ser detectados no timo, sugerindo que ele contém tanto células semelhantes às 
14
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
células T como às células B. Os rins dos peixes desempenham função análoga à da 
medula óssea e dos linfonodos.
A imunoglobulina M (IgM) é a mais ancestral das classes das imunoglobulinas e é 
vista tanto em peixes ósseos quanto cartilaginosos. As respostas de anticorpos dos 
peixes são caracterizadas pela predominância de IgM e por suas respostas secundárias 
relativamente pobres (TIZARD, 2014). 
Imunidade nos anfíbios
Os anfíbios possuem defesas inatas eficientes, com a presença de muitos peptídeos 
antimicrobianos potentes na pele e um sistema complemento semelhante ao de 
mamíferos, o qual é mais eficiente a 16ºC. Os urodelos (anfíbios de cauda como tritões 
e salamandras) são menos complexos e não possuem medula óssea; já os anuros (sapos 
e rãs) possuem medula óssea completamente funcional. Em alguns anfíbios anuros, 
observam-se estruturas que lembram linfonodos. Tanto adultos quanto as larvas dos 
anfíbios têm células B e T. Os linfócitos tímicos e cerca de 80% dos linfócitos circulantes 
carregam IgM de superfície, e as rãs têm células similares às NK (natural killers) e T 
citotóxicas. 
Os anfíbios anuros têm duas ou três classes de imunoglobulinas:
a. IgM;
b. IgY: uma ou duas moléculas de baixo peso molecular;
c. IgX: classe de imunoglobulina bastante diferente, não encontrada em 
outros vertebrados.
As citocinas identificadas nos anfíbios são: IL-1, IL-2 e interferons. Xenopus tem um 
MHC muito bem caracterizado, com regiões classes I, II e II, conhecidas como XLA 
(TIZARD, 2014).
Imunidade nos répteis
Os répteis que foram estudados têm tanto IgM como IgY. As lagartixas-leopardo 
produzem uma forma de IgA que parece ser a recombinação entre os genes IgY e IgM. 
Tartarugas e lagartos imunizados podem montar respostas primárias (induz IgM) e 
secundárias (induz IgY) de anticorpos. Toda resposta de anticorpos dos répteis parece 
ser dependente de T. Outras evidências de respostas imunes mediadas por células, como 
15
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
reações mistas de linfócitos e as reações de hipersensibilidade, foram demonstradas 
nos répteis (TIZARD, 2014). 
Imunidade nas aves
Os principais estudos com aves foram focados no sistema imune das galinhas, o que pode 
não ser aplicado a outras 9.000 espécies de aves. Nesse sistema são encontrados ILs-3, 
4, 7, 9, 13 e 26, TLR-1, 2, 3, 4, 5, e 7, receptores de imunoglobulinas, moléculas do MHC, 
receptores de células NK e antígenos de células T. 
Nas aves, os órgãos linfoides primários são constituídos por: 
 » timo: maturação dos linfócitos T;
 » medula óssea: produção dos leucócitos, trombócitos e eritrócitos;
 » Bursa de Fabricius: produção dos linfócitos B.
Já os órgãos linfoides secundários são: 
 » baço: fagocitose de eritrócitos velhos e a produção de anticorpos;
 » tonsilas cecais;
 » placas de Peyer; e
 » tecidos linfoides associados à mucosa.
Os centros germinativos não são vistos no baço dos peixes, anfíbios ou répteis, mas os 
de aves são grandes e bem definidos. As aves normalmente não possuem linfonodos. 
Há três principais classes de imunoglobulinas nas aves (exemplo galinhas):
a. IgY: principal imunoglobulina no soro de aves, com duas cadeias pesadas 
e duas leves. Participa na resposta imune secundária;
b. IgM: participa na resposta imune primária;
c. IgA: similar a IgA dos mamíferos. Aparece após infecção e está presente 
nas secreções e mucosas.
Estudos sobre a inter-relação das imunoglobulinas dos vertebrados mostraram que 
IgY está relacionada tanto à IgG como à IgE dos mamíferos, portanto ela pode ter 
surgido a partir de um precursor evolutivo dessas duas classes. Galinhas podem 
16
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
gerar cerca de 106 moléculas de imunoglobulinas diferentes, e isso é uma ordem de 
magnitude menor que a do camundongo.
As células T das galinhas podem participar das respostas de doença do 
enxerto-versus-hospedeiro, rejeição ao enxerto e hipersensibilidade tarde 
(TIZARD, 2014). 
Imunidade nos mamíferos
Imunidade nos monotremos e marsupiais
Mamíferos menos evoluídos, os monotremos (ornitorrinco e équidnas) não possuem os 
linfonodos típicos dos mamíferos, mas sim nódulos linfoides. Possuem IgG (resposta 
imune secundária), IgE e IgM (resposta imune primária). Já os marsupiais produzem 
imunoglobulinas iguais à de mamíferos eutérios: IgM, IgG, IgE e IgA (TIZARD, 2014).
Imunidade nos mamíferos eutérios
Em mamíferos há diferentes tipos de anticorpos (imunoglobulinas), chamados isotipos, 
sendo conhecidas as classes de isotipos IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, que se diferenciam pelas 
suas propriedades biológicas, pela forma da cadeia pesada, localizações e habilidade 
para lidar com antígenos.
O sistema imune se tornou mais especializado com a evolução. Por exemplo, os peixes 
possuem apenas um tipo de anticorpo (IgM), enquanto esse número aumentou para 
dois/três tipos nos anfíbios e para sete/oito tipos nos mamíferos. A presença de mais 
tipos de anticorpos aumentou as capacidades funcionais da resposta imunológica 
(ABBAS et al., 2008). O Quadro 1 relata a presença ou ausência dos componentes 
imunológicos nos diferentes organismos.
17
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Quadro 1. Presença (+) ou ausência (-) de componentes imunológicos nos invertebrados e vertebrados.
IMUNIDADE INATA IMUNIDADE ADQUIRIDA
Fagócitos Células NK Anticorpos Linfócitos T e B
Invertebrados
Protozoários + - - -
Esponjas + - - -
Anelídeos + + - -
Artrópodes + - - -
Vertebrados
Elasmobrânquios 
(tubarões, raias)
+ + + (IgM apenas) +
Teleósteos (peixes 
comuns)
+ + + (IgM, outros?) +
Anfíbios + + + (2 ou 3 classes) +
Répteis + + + (3 classes) +
Aves + + + (3 classes) +
Mamíferos + + + (7 ou 8 classes) +
 
Fonte: Abbas et al. (2008).
Nos demais capítulos, focaremos principalmente na imunidade de mamíferos. Não 
que estes sejam representativos da diversidade de todos os mamíferos, mas foram 
selecionados pelas característicascomportamentais e estudos consolidados. Por meio 
de uma análise de filogenia, é possível observar que a maioria das espécies de animais 
domésticos são relacionadas de maneira relativamente estreita. Mesmo os animais 
domésticos de estimação, como cães e gatos, estão mais próximos das espécies animais 
de criação que dos primatas. Da mesma maneira, os animais de laboratório (ratos e 
camundongos) tendem a se reunir em um grupo separado.
Concluímos que há diferenças significativas entre os sistemas imunes das 
espécies de interesse veterinário. Entretanto, não conseguiremos abordar todos 
esses tópicos, ficando como sugestão o estudo complementar do sistema imune 
daqueles animais de maior interesse pessoal.
18
CAPÍTULO 2
Sistema de defesa: inata e adaptativa
Uma variedade de células efetoras e moléculas que constituem o sistema imune têm por 
objetivo proteger o organismo de agentes infecciosos e dos danos que eles causam. Para 
que isso ocorra, o sistema imunológico tem que satisfazer quatro características:
1. reconhecimento imunológico: a infecção deve ser detectada por células 
do sistema imune natural, que geram uma resposta imediata, e pelos 
linfócitos do sistema imune adquirido; 
2. conter a infecção e eliminá-la: isso ocorre pela ativação das funções 
imunes efetoras, bem como o sistema complemento e anticorpos;
3. regulação imune: o sistema imune deve se autorregular;
4. proteger o indivíduo contra a ocorrência de uma doença devido a um 
mesmo patógeno: o sistema imune adaptativo tem a capacidade de 
produzir uma memória imunológica com resposta forte e imediata contra 
a exposição subsequente ao mesmo patógeno (MURPHY et al., 2010).
A resposta imune inata ou natural ocorre no momento de exposição a um organismo 
infeccioso. Sobrepondo-se à resposta imune natural, mas demorando dias em vez de 
horas para se desenvolver, o sistema imune adquirido pode eliminar as infecções 
mais eficientemente do que a resposta imune natural. A imunidade adquirida é mais 
especializada do que a imunidade natural e suplementa a proteção proporcionada por 
essa última (MURPHY et al., 2010; BENJAMINI et al., 2002). 
A imunidade inata (também chamada de imunidade natural ou nativa) é a defesa 
inicial contra os micro-organismos, consistindo em mecanismos de defesa celular 
e bioquímicos que já existiam antes da infecção e que respondem rapidamente. Os 
componentes do sistema imunológico inato incluem:
1. barreiras físicas e químicas: epitélio e substâncias antibacterianas;
2. células fagocitárias e células NK (natural killer);
3. proteínas do sangue, sistema complemento e outros mediadores da 
inflamação;
4. proteínas citocinas (ABBAS et al., 2008). 
19
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Em contraste, a imunidade adaptativa ou adquirida se desenvolve em resposta a infecções, 
adaptando-se a ela. Algumas características da imunidade adquirida são: especificidade 
e a habilidade de se “lembrar” e responder a exposições subsequentes ao mesmo micro-
organismo. Os principais componentes incluem os linfócitos e seus produtos, como os 
anticorpos. As substâncias estranhas que induzem respostas imunológicas específicas 
são os antígenos (ABBAS et al., 2008). As principais características e componentes dos 
dois tipos de imunidade são apresentados no Quadro 2 e ilustradas na figura 2. 
Quadro 2. Características e componentes das respostas inatas e adquiridas.
INATA ADQUIRIDA
Características
Especificidade
Para estruturas compartilhadas por grupos 
de micróbios relacionados
Para antígenos de micróbios e não 
microbianos
Tolerância a si própria Sim Sim
Memória Não Sim
Diversidade Limitada Muito grande
Componentes
Barreiras celulares e químicas
Pele, epitélios das mucosas, substâncias 
antimicrobianas
Linfócitos nos epitélios, anticorpos nas 
superfícies epiteliais
Células Células NK, fagócitos Linfócitos
Proteínas do sangue Complementos Anticorpos
 
Fonte: Abbas et al. (2008).
20
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
Figura 2: Imunidade inata e adquirida. A imunidade natural fornece defesa inicial contra infecções por meio de 
barreiras epiteliais, fagócitos, células natural killer (NK) e o sistema complemento. As respostas adquiridas ocorrem 
depois com a ativação de linfócitos e seus produtos.
 
 
Tempo após infecção 
Imunidade inata Imunidade adquirida 
Anticorpos Linfócitos B 
Linfócitos T 
Células T efetoras 
Micro-organismo 
Barreiras 
epiteliais 
Complemento Células NK 
Fagócitos Células 
dendríticas 
Dias Horas 
Fonte: Abbas et al. (2013).
Um sistema integrado de defesa do hospedeiro é formado a partir das respostas 
imunológicas natural e adquirida, com células e moléculas funcionando em cooperação. 
A imunidade inata é o sistema de defesa mais antigo, enquanto o sistema imunológico 
adquirido evoluiu depois (ABBAS et al., 2008).
21
CAPÍTULO 3
Mecanismos de resposta da defesa 
inata
A primeira linha de defesa contra os micro-organismos são a pele e as mucosas. Se 
os micro-organismos romperem essa barreira e entrarem no corpo, o sistema inato 
destruirá esses invasores. Devido aos componentes do sistema inato serem pré-formados 
e ativados, eles funcionam imediatamente após a entrada dos micro-organismos. A 
habilidade do ramo inato para matar micro-organismos não é específica. Por exemplo, 
um neutrófilo pode ingerir e destruir diferentes tipos de bactérias. Proteção altamente 
específica é fornecida pelo ramo adquirido do sistema imune. Os dois componentes 
do ramo adquirido são a imunidade mediada por células e a mediada por anticorpos 
(LEVINSON; JAWETZ, 2005). Os componentes do ramo inato e adquirido estão 
demonstrados no quadro 3.
Quadro 3. Principais componentes da imunidade adquirida e inata que contribuem para a imunidade humoral 
(mediada por anticorpos) e celular.
IMUNIDADE HUMORAL IMUNIDADE CELULAR
Inata Neutrófilos/Complemento
Macrófagos
Células NK
Adquirida Células B/Células plasmáticas
Células T auxiliares
Células T citotóxicas
 
Fonte: Levinson e Jawetz (2005).
Respostas imunes inatas
O sistema imune natural ou inato é constituído por barreiras físicas, químicas e 
celulares.
a. Barreiras físicas: mucosas e pele. 
b. Barreiras químicas: moléculas solúveis especializadas que possuem 
atividade antimicrobiana. 
c. Barreiras celulares: conjunto de células com capacidade de detectar, 
por meio de sensíveis receptores, os produtos dos micro-organismos e 
estimar o contra-ataque.
22
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
A resposta à invasão de agentes microbianos que atravessaram a barreira inicial da pele e 
das mucosas é iniciada dentro de alguns minutos (KINDT et al., 2008).
Um importante mecanismo de defesa natural é a ingestão de material extracelular 
particulado pela fagocitose. Fagocitose é um tipo de endocitose, termo geral que 
designa a entrada de material do ambiente para uma célula. Na fagocitose, o plasma 
da membrana celular se expande ao redor do material particulado, podendo incluir 
um micro-organismo patogênico inteiro. A maior parte dos processos de fagocitose 
é conduzida por células especializadas, como os monócitos presentes no sangue, os 
neutrófilos e os macrófagos presentes nos tecidos. A maior parte dos tipos celulares é 
capaz de realizar outros tipos de endocitose, como:
a. endocitose mediada por receptores: moléculas extracelulares são 
internalizadas após se ligarem a receptores celulares específicos; e
b. pinocitose: processo pelo qual as células absorvem fluidos do meio 
circundante com todas as moléculas nele contidas (KINDT et al., 2008).
Vários fatores solúveis contribuem para a imunidade natural, entre eles as proteínas 
interferon, a proteína lisozima e os componentes do sistema complemento. A lisozima 
é capaz de clivar a camada de peptidoglicano da parede celular das bactérias. O 
interferon compreende um grupo de proteínas produzidas por células infectadas por 
vírus. Entre as diversas funções dos interferons está a habilidade de ligar-se perto das 
células e induzir um estado antiviral generalizado (KINDT et al.,2008).
O complemento inclui um grupo de proteínas do soro que circula em um estado 
inativado. Uma variedade de mecanismos imunológicos específicos e não 
específicos pode converter as formas inativadas de proteínas complemento em 
um estado ativado com a capacidade de danificar as membranas de organismos 
patogênicos, até mesmo destruindo os patógenos ou facilitando a sua eliminação. O 
complemento ocupa uma posição que verdadeiramente transpõe os sistemas imunes 
natural e adquirido, em que certos componentes devem lidar diretamente com os 
patógenos, enquanto outros necessitam antes se ligar a anticorpos para ativar seu 
sistema efetor. Reações entre as moléculas do complemento ou entre fragmentos 
de moléculas do complemento e receptores celulares desencadeiam a ativação de 
células dos sistemas imunes natural e adquirido (KINDT et al., 2008).
Muitas moléculas envolvidas na imunidade natural possuem a propriedade de 
reconhecimento de padrões, tendo a capacidade de reconhecer determinada 
classe de moléculas. Como certas classes de moléculas são exclusivas a alguns 
micróbios e não são encontradas em organismos multicelulares, a habilidade 
23
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
de reconhecer imediatamente e combater invasores exibindo tais moléculas é 
uma forte característica da imunidade natural. As moléculas com habilidade 
de reconhecimento de padrões podem ser solúveis, como as lisozimas e os 
componentes do complemento, ou podem estar associadas a receptores 
celulares, como aqueles designados como receptores semelhantes ao Toll (Toll-
like receptors – TLRs) (KINDT et al., 2008).
Os receptores do tipo Toll são proteínas integrais da membrana das células do sistema 
imunológico natural que funcionam quando dispostas aos pares. Alguns desses 
receptores são proteínas transmembranares, enquanto outros estão associados 
somente à face citoplasmática da membrana celular. Quase todos os receptores 
do tipo Toll induzem o fator nuclear-кB para iniciar uma sequência de respostas 
intracelulares que culmina na liberação de citocinas específicas. Os receptores 
tipo Toll também podem ativar a resposta inflamatória e começar uma resposta 
envolvendo os linfócitos T e B do sistema imunológico adquirido (GARTNER; 
HIATT, 2011). 
Outras moléculas como as proteínas de resposta da fase aguda (acute phase response 
proteins – proteínas APR), sendo elas componentes do sistema complemento e 
proteína C reativa, fazem parte da resposta imune natural para infecções. As citocinas 
pró-inflamatórias TNF-α, IL-1 e IL-6 são os maiores sinais responsáveis por induzir 
resposta de fase aguda. A produção dessas citocinas é uma das respostas precoces 
da fagocitose, e o aumento dos níveis de outras proteínas de fase aguda como o 
complemento contribui com a defesa de diversas maneiras. A lectina ligadora de 
manose é a proteína de fase aguda que reconhece a manose que contém o padrão 
molecular encontrado nos micróbios, mas não em células de vertebrados. A lectina 
ligadora de manose também direciona o ataque do complemento no micróbio ao qual 
se liga (KINDT et al., 2008).
Sistema complemento
O sistema complemento é o principal agente efetor do ramo humoral do sistema 
imune. Complemento é o nome dado a uma complexa série de proteínas que produzem 
uma resposta rápida e altamente amplificada a um estímulo de deflagração, mediada 
por um fenômeno em cascata, em que o produto de uma reação é o catalisador 
enzimático da reação seguinte (ROITT; DELVES, 2004).
O surgimento dos componentes do complemento antes da síntese da IgM reflete 
o fato de que o complemento, junto com células fagocíticas, exerce uma função 
importante de proteção dos animais antes do desenvolvimento evolucionário de 
24
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
anticorpos, indicando, até certa extensão, que a ontogenia confirma a filogenia 
(ROITT et al., 1999). 
Embora a descoberta do sistema complemento e a maioria dos estudos iniciais 
estivessem ligadas à atividade do complemento após a ligação do anticorpo, o principal 
papel desse sistema é o reconhecimento e a destruição de patógenos com base no 
reconhecimento de padrões moleculares associados a patógenos (pathogen-associated 
molecular patterns – PAMPs) em vez da especificidade do anticorpo. 
Há três vias de ativação do complemento (Figura 3) que diferem pelas moléculas que 
iniciam os ciclos, mas convergem para a geração do mesmo grupo de proteínas efetoras 
do complemento. 
Há, também, três maneiras com que o sistema do complemento protege contra uma 
infecção (Figura 3):
1. proteínas do complemento se ligam ao patógeno, opsonizando-o; 
2. proteínas do complemento atuam como quimioatraentes;
3. componentes finais da via causam lesões em certas bactérias, criando 
poros (MURPHY et al., 2010).
Figura 3. Diagrama esquemático da cascata do complemento com os eventos iniciais de cada via. Existem três 
vias de ativação do complemento: via clássica, ativada pela ligação de C1q com anticorpos complexado ao 
antígeno; via da MB-lectina, ativada pela lectina ligadora de manose (MBL); e via alternativa, ativada sobre as 
superfícies dos patógenos. 
 
 
VIA CLÁSSICA 
 
Complexos 
antígeno:anticorpo 
(superfície dos 
patógenos) 
 
C1q, C1r, C1s 
C4 
C2 
VIA DA LECTINA 
 
Lectina ligadora de 
manose liga-se à 
manose na superfície 
de patógenos 
 
MBL ficolina, MASP-2 
C4 
C2 
 
VIA 
ALTERNATIVA 
 
Superfície dos 
patógenos 
 
C3 
B 
D 
Ativação do 
complemento 
Recrutamento das células inflamatórias; 
 
Opsonização dos patógenos; 
 
Morte dos patógenos. 
Fonte: Murphy et al. (2010).
25
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Além de eliminar um micro-organismo infeccioso, o complemento ativa o sistema 
adaptativo como consequência da opsonização, apresentando antígenos para esse 
sistema imune. Além disso, receptores dos linfócitos B atuam como coestimuladores, 
aumentando a resposta das células B (MURPHY et al., 2010).
Organismos multicelulares primitivos não possuem componentes da imunidade 
adquirida, mas possuem proteínas relacionadas ao sistema complemento. Em 
contraste, interações dos receptores celulares com as proteínas do complemento 
podem dirigir as atividades das células B, que mostraram um papel para esse 
sistema no sistema imune altamente desenvolvido. Após a ativação inicial, os vários 
componentes do complemento interagem em uma cascata altamente regulada para 
desempenhar inúmeras funções básicas, incluindo:
 » lise das células, bactérias e vírus;
 » opsonização, que promove a fagocitose de antígenos particulados;
 » ligação a receptores específicos do complemento nas células do sistema 
imune, ativando funções celulares específicas, inflamação e secreção de 
moléculas imunorreguladoras;
 » eliminação imune, a qual remove complexos imunes da circulação 
(KINDT et al., 2008).
É reconhecido atualmente o envolvimento do complemento na patogênese de várias 
doenças, e a deficiência do complemento garante determinada suscetibilidade a doenças 
infecciosas e autoimunes.
Neste capítulo, tivemos uma breve apresentação sobre o sistema complemento, 
mas o assunto é muito extenso e merece aprofundamento. Algumas sugestões 
de tópicos a serem estudados: proteínas do sistema complemento, as vias 
do sistema complemento em detalhes, formação do completo de ataque à 
membrana (MAC), proteínas de controle do sistema complemento, receptores 
do complemento, doenças infecciosas e autoimunes geradas pela deficiência do 
complemento.
26
CAPÍTULO 4
Mecanismos de resposta da defesa 
adaptativa
A imunidade adquirida, em que anticorpos e/ou linfócitos ativados atacam e destroem 
organismos invasores específicos ou toxinas, em geral, confere proteção extrema. 
Existem dois tipos de respostas imunológicas adquiridas:
 » imunidade humoral;
 » imunidade celular.
Essas respostas são mediadas por diferentes componentes do sistema imunológico, 
com função de eliminar os diversos tipos de micro-organismos (ABBAS et al., 2008). 
Esses dois tipos estão representados esquematicamentena Figura 4.
Figura 4. Tipos de imunidade adquirida: humoral, com linfócitos B secretando anticorpos, e celular, 
com linfócitos T auxiliares ativando macrófagos.
 
 
FUNÇÕES 
MECANISMOS 
EFETORES 
LINFÓCITOS 
REPONSIVOS 
MICRO-ORGANISMO 
IMUNIDADE 
HUMORAL 
IMUNIDADE MEDIADA 
POR CÉLULA 
Bloqueio das 
infecções e 
eliminação 
dos micro-
organismos 
extracelulares 
Eliminação 
dos micro-
organismos 
fagocitados 
Morte das 
células 
infectadas e 
eliminação dos 
reservatórios 
da infecção 
Extracelulares 
Célula infectada morta 
Fagocitados nos 
macrófagos 
Intracelulares (exemplo 
vírus), replicando na 
célula infectada 
Linfócitos B Linfócitos T auxiliares 
Linfócitos T 
citotóxicos 
Anticorpos 
secretados 
Macrófagos 
ativados 
Fonte: Abbas et al. (2013).
27
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
a. Imunidade humoral: mecanismo de defesa contra micro-organismos 
extracelulares e possíveis toxinas, sendo mediado por anticorpos 
especializados que são produzidos pelos linfócitos B (ou células B). Por 
exemplo, alguns anticorpos promovem a ingestão de micro-organismos 
pelas células do hospedeiro (fagocitose), mas outros estimulam a liberação 
de mediadores da inflamação das células.
b. Imunidade celular: mecanismo de destruição dos micro-organismos 
intracelulares, como vírus e bactérias, localizados em fagócitos, ou 
de destruição de células infectadas para eliminar os reservatórios da 
infecção. Tal mecanismo é mediado por linfócitos T (ou células T) 
(ABBAS et al., 2008). 
Em síntese, as respostas adaptativas são feitas por leucócitos chamados linfócitos, 
sendo mediadas por anticorpos e células T (figura 5).
Figura 5. Respostas adaptativas a uma infecção viral. Células B secretam anticorpos que neutralizam os vírus, ou 
células T matam as células infectadas por esses organismos.
 
 
Vírus 
Célula 
infectada 
com vírus 
RESPOSTAS IMUNES + VÍRUS 
Resposta do 
anticorpo 
Resposta mediada 
por célula T 
Célula B 
Célula T 
Anticorpo 
Célula morta 
Fonte: Alberts et al. (2011).
28
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
Principais características da resposta 
imunológica adquirida
As respostas imunológicas humorais e celulares a antígenos estranhos possuem 
propriedades fundamentais que refletem nas características dos linfócitos, 
intermediários dessas respostas (ABBAS et al., 2008). Tais características são 
apresentadas no Quadro 4.
Quadro 4. Principais características das respostas imunes adquiridas.
CARACTERÍSTICA SIGNIFICADO FUNCIONAL
Especificidade Antígenos distintos geram respostas específicas
Diversidade Sistema imunológico pode responder a uma variedade de antígenos
Memória Respostas intensificadas à exposição ao mesmo antígeno
Expansão clonal Aumento do número de linfócitos antígeno-específicos
Especialização Respostas corretas para a defesa contra diversos micróbios
Contração e homeostasia Resposta a novos antígenos encontrados
Tolerância aos próprios antígenos Não ocorre lesão do hospedeiro durante respostas a antígenos estranhos
 
Fonte: Abbas et al. (2008).
Especificidade e diversidade
As respostas imunológicas são específicas para cada antígeno ou porções de uma 
proteína complexa (Figura 6), sendo que os linfócitos expressam em sua superfície 
receptores de membrana que reconhecem partes de um antígeno, chamado de 
determinantes ou epítopos (ABBAS et al., 2008).
29
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Figura 6. Especificidade, memória e autolimitação das respostas imunes adquiridas. Os antígenos X e Y estimulam 
a produção específica de anticorpos. A resposta secundária ao antígeno X é maior (memória). Os níveis de 
anticorpos diminuem com o passar do tempo (autolimitação).
 
 
Semanas 
Antígeno X + Y Antígeno X 
Células B 
de memória Células B virgens 
Células B 
memória 
Resposta 
anti-X 
primária Resposta anti-Y primária 
Resposta 
anti-X 
secundária 
A
nt
ic
or
p
o
s 
n
o 
s
or
Plasmócito 
Células B 
memória 
Plasmócito 
Plasmócito 
Fonte: Abbas e Lichtman (2007). 
Memória
Após exposição a um antígeno específico, o sistema imune aumenta a sua habilidade 
de responder novamente àquele antígeno, chamada de respostas imunológicas 
secundárias, que tendem a ser mais rápidas e de maior intensidade que a primeira 
exposição (Figura 6). A memória imunológica ocorre parcialmente a cada exposição 
a um antígeno, havendo então expansão do clone de linfócitos específicos para aquele 
antígeno (ABBAS et al., 2008). 
Expansão clonal
Como dito anteriormente, após exposição ao antígeno, ocorre proliferação dos 
linfócitos, e mais células expressam receptores idênticos para o antígeno (clone), 
processo chamado de expansão clonal. Células antígeno-específicas permitem que a 
resposta imune adquirida se mantenha atualizada (ABBAS et al., 2008).
Especialização
O sistema imunológico é eficiente nos mecanismos de defesa antimicrobianos, sendo 
capaz de distinguir entre os diferentes micro-organismos. As respostas da imunidade 
humoral e celular são desencadeadas por várias classes de micro-organismos ou 
pelo mesmo micro-organismo em diferentes estágios de infecção (extracelular e 
30
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
intracelular). Cada resposta em particular protege o hospedeiro contra aquela classe 
de micro-organismo (ABBAS et al., 2008).
Autolimitação e homeostasia
Após infecção e controle desta, as respostas imunológicas vão diminuindo, fazendo 
com que o sistema imunológico retorne ao seu estado basal, processo chamado de 
homeostasia (Figura 6). Essa manutenção da homeostasia ocorre porque, após 
eliminação da infecção, os linfócitos não são mais ativados, e aqueles que foram 
usados morrem por apoptose (ABBAS et al., 2008).
Tolerância a antígenos próprios
O sistema imunológico é capaz de reconhecer muitos antígenos estranhos (não 
próprios), responder a eles e eliminá-los, e isso ocorre sem desenvolver uma reação 
às substâncias antigênicas do hospedeiro (próprias). Essa tolerância a antígenos 
próprios (autotolerância) é regulada pelos mecanismos:
 » capacidade de eliminar linfócitos que expressam receptores específicos 
para antígenos próprios;
 » permissão para que os linfócitos encontrem outros antígenos 
próprios em situações de desativação funcional ou morte dos 
linfócitos autorreativos.
Anormalidades na autotolerância conduzem a respostas imunológicas contra 
antígenos próprios, causando as doenças autoimunes (ABBAS et al., 2008). 
Em síntese, as características da imunidade adquirida são importantes para que 
o sistema imune desenvolva sua função normal: 
a. especificidade e memória geram respostas acentuadas em casos de 
estimulação persistente ou recorrente;
b. diversidade é essencial para defender os indivíduos contra os vários 
patógenos;
c. especialização permite que o hospedeiro combata melhor os 
diferentes tipos de micro-organismos;
d. autolimitação permite que o sistema retorne a um estado de repouso 
após eliminar o antígeno estranho;
e. autotolerância é a prevenção de reações contra as suas próprias células 
e tecidos (ABBAS et al., 2008).
31
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
Fases da resposta imunológica adquirida
O sistema da imunidade adquirida possui três estratégias para combater os micróbios:
 » anticorpos: bloqueiam a capacidade dos micróbios extracelulares de 
infectar células do hospedeiro e promovem sua ingestão;
 » fagócitos: ingerem os micróbios e os destroem;
 » células T citolíticas ou citotóxicos (CTLs): destroem as células infectadas 
por micróbios (ABBAS et al., 2008).
A resposta adquirida tem por objetivo ativar um ou mais desses mecanismos de defesa 
contra diversos micróbios, e tais respostas se desenvolvem por etapas (ABBAS et al., 
2008). As respostas imunológicas consistem em fases sequenciais: reconhecimento 
do antígeno, ativação dos linfócitos, eliminação do antígeno (fase efetora), declínio 
(homeostasia) e memória, exemplificados na figura 7.
Figura 7. As fases da resposta imunológica adquirida que se aplicam à imunidade humoral e celular.
 
 
Célula 
apresentadora 
de antígenosFase de 
reconhecimento do 
antígeno 
Fase de 
ativação do 
linfócito 
Fase 
eliminação do 
antígeno 
Declínio 
(homeostasia) Memória 
Células de 
memória 
sobreviventes 
APOPTOSE 
ELIMINAÇÃO 
ANTÍGENOS 
DIFERENCIAÇÃO 
EXPANSÃO 
CLONAL 
Linfócito T 
virgem 
Linfócito B 
virgem 
Dias após exposição ao 
antígeno 
Linfócito T 
efetor 
Produção 
anticorpos 
IMUNIDADE 
HUMORAL 
IMUNIDADE 
CELULAR 
Fonte: Abbas e Lichtman (2007). 
32
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
Captura e apresentação dos antígenos 
microbianos
Células dendríticas têm a capacidade de capturar os micróbios, digerir suas proteínas e 
expressar, na sua superfície, peptídeos ligados a moléculas MHC, sendo essas moléculas 
especializadas na apresentação de peptídeos. 
Reconhecimento dos antígenos pelos linfócitos
Quando um antígeno entra no organismo, os linfócitos são ativados. A ativação dos 
linfócitos T naïves (virgens) precisa do reconhecimento de complexos peptídeo-MHC 
apresentados nas células dendríticas. Os linfócitos B usam seus receptores a antígenos 
(moléculas de anticorpo ligadas à membrana) para reconhecer antígenos (ABBAS et al., 
2008).
Ativação dos linfócitos
Na fase de ativação, os clones de linfócitos que encontraram antígenos passam por 
divisões celulares rápidas, gerando linfócitos efetores:
 » Linfócitos B: diferenciam-se em células efetoras que secretam anticorpos;
 » Linfócitos T: diferenciam-se em células que destroem células infectadas 
do hospedeiro (ABBAS; LICHTMAN, 2007).
Eliminação do antígeno e memória
As células efetoras e os seus produtos eliminam o patógeno, geralmente em conjunto 
com componentes do sistema imunológico inato. Quando a infecção é eliminada, 
o estímulo para a ativação dos linfócitos é eliminado. Assim, as células que foram 
ativadas pelos antígenos morrem (morte celular ou apoptose). Essas células mortas 
são retiradas pelos fagócitos sem desencadear uma reação danosa. As células que ficam 
nos organismos são os linfócitos de memória de longa duração, que podem sobreviver 
anos após infecção, e dessa maneira a homeostasia é restaurada (ABBAS; LICHTMAN, 
2007; ABBAS et al., 2008).
33
CAPÍTULO 5
Imunoprofilaxia
Imunoprofilaxia ou imunização são processos de prevenção os quais se utilizam de 
ativações do sistema imune. A imunidade contra um micro-organismo pode ser induzida 
pela resposta do hospedeiro a ele ou pela transferência de anticorpos ou de linfócitos 
específicos para o micro-organismo (figura 8). 
Figura 8. Imunidade ativa e passiva. Ambas conferem resistência a infecções, porém somente as respostas ativas 
geram memória imunológica.
 
 
Imunidade ativa 
Imunidade passiva 
Antígeno – vacina ou 
infecção 
Exposição 
à infecção Recuperação (imunidade) 
Recuperação 
(imunidade) 
Exposição 
à infecção 
Soro (anticorpos) ou 
células (linfócitos T) 
de animal imune 
Transferência 
para animal 
sem 
imunidade 
Dias ou 
semanas 
Fonte: Abbas et al. (2008).
A imunização ativa ocorre quando há produção de anticorpos próprios pelo 
organismo, de modo natural ou artificial.
a. Imunização ativa natural: por meio de infecções, em que a própria 
doença desencadeia respostas imunes.
b. Imunização ativa artificial: por meio de vacinas.
Um indivíduo também pode se tornar imune pela transferência de plasma ou 
linfócitos de um indivíduo imunizado, processo chamado de transferência adotiva em 
situações experimentais. Nesse tipo de imunidade, chamada de imunidade passiva, 
ocorre resistência rápida (ABBAS et al., 2008). Portanto, a imunização passiva 
ocorre pelo recebimento de anticorpos prontos, de modo natural ou artificial. 
34
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
c. Imunização passiva natural: por meio da transferência de anticorpos 
maternos para o feto, pela placenta e pelo aleitamento. 
d. Imunização passiva artificial: por meio da administração de soros.
A imunização passiva contra toxinas é um tratamento que pode salvar vidas no caso de 
infecções potencialmente letais. Emil Von Behring e Shibasaburo Kitasato, em 1890, 
demonstraram que o plasma de animais que haviam se recuperado de difteria poderia 
ser transferido para animais que não tiveram a infecção, e assim os animais receptores 
se tornariam resistentes à infecção pela difteria (ABBAS et al., 2008).
Na prática clínica, a imunidade a um micro-organismo com o qual se teve contato 
anteriormente é medida de modo indireto:
 » ensaios para detectar a presença de produtos da resposta imunológica, 
como anticorpos plasmáticos;
 » administrando-se substâncias purificadas derivadas do micro-organismo 
e medindo-se as reações a essas substâncias (ABBAS et al., 2008).
 » Imunização passiva: 
 › tempo de resposta curta;
 › não desenvolve memória;
 › usada para tratamento.
 » Imunização ativa:
 › tempo de resposta longa;
 › desenvolve memória;
 › usada para prevenção.
Vacinação
A vacinação dos animais é baseada em conceitos científicos e no entendimento dos 
agentes relacionados à geração de doenças. Esse conceito foi estudado e introduzido 
por Louis Pasteur na tentativa de combater uma série de enfermidades como a 
raiva, o carbúnculo hemático, a erisipela suína, a cólera aviária, entre outros. Os 
resultados obtidos após vacinação no caso da raiva dos cães tornaram esse exemplo 
35
IMUNOLOGIA │ UNIDADE I
o mais representativo do sucesso da técnica, bem como da capacidade de Pasteur. 
O sucesso no controle da raiva em cães propiciou o desenvolvimento de novas 
tecnologias para a produção de vacinas, permitindo o controle de diversas doenças 
infecciosas dos animais que não possuíam cura. Assim, a vacinação se tornou um 
instrumento importante no combate às enfermidades e amplamente divulgado 
entre a população (AMARO et al., 2016).
Não existe nenhum protocolo vacinal que seja ideal a todos os animais. As 
vacinas devem ser analisadas e recomendadas para cada paciente, assim como 
outras intervenções médicas, considerando seu estilo de vida, benefícios e 
riscos envolvidos. O sucesso dos programas vacinais e a descoberta de novas 
vacinas devem ser avaliados, assim como a busca pela maior resistência dos 
animais e menor desafio no ambiente. Esses dois fatores citados anteriormente, 
associados ao estudo dos reservatórios selvagens, podem exigir protocolos e 
produtos diferenciados, culminando com o sucesso desse segmento na prática 
veterinária (AMARO et al., 2016). 
A vacinação tem por objetivos a proteção do indivíduo contra determinada 
infecção, bloqueio da transmissão ou prevenção dos sintomas de determinada 
doença. Para definir melhor o esquema de vacinação, alguns fatores devem ser 
verificados:
 » vacina;
 » enfermidade;
 » hospedeiro. 
As vacinas existentes hoje podem ser classificadas em duas classes principais: 
 » vacinas replicativas – o antígeno vivo está na forma atenuada ou 
vetorizada. Exemplos: brucelose (bovinos), cinomose, IBR (bovino), 
erisipela (suínos) e doença de Marek (aves);
 » vacinas não replicativas – podem ser compostas por micro-organismos 
inativados, por frações ou proteínas extraídas, por proteínas virais 
recombinantes, por peptídeos sintéticos e por DNA ou RNA que codifica 
a proteína de interesse. Exemplos: raiva, febre aftosa, leptospirose.
O sistema imune do animal pode responder de diferentes formas a cada classe de 
vacinas. As não replicativas são consideradas mais seguras, uma vez que não há 
riscos de o agente vacinal voltar à sua forma patogênica, pois ele está morto ou 
36
UNIDADE I │ IMUNOLOGIA
em frações. As vacinas não replicativas proteicas têm a função de gerar memória, 
e ocorre produção de anticorpos em resposta à reexposição ao agente presente. Já 
as vacinas replicativas induzem as respostas humoral e celular citotóxica (AMARO 
et al., 2016).
Existe a necessidade de uma dose de reforço para ambos os tipos de vacinas, 
uma vez que, na primeira aplicação, a produção de anticorpos geralmente não é 
suficiente, sendo que, na segunda aplicação, a produção de anticorpos será maior 
e mais rápida, gerando memóriaimunológica (AMARO et al., 2016).
37
UNIDADE IIBIOLOGIA 
MOLECULAR
A Biologia Molecular estuda as bases moleculares das atividades biológicas entre 
as biomoléculas que compõem uma célula, focando principalmente os ácidos 
nucleicos (DNAs e RNAs), proteínas e sua biossíntese, bem como a regulação 
dessas interações. Essa área traz frequentemente técnicas e ideias combinadas 
com a microbiologia, a biologia celular, a bioquímica, a química, a genética, a 
biofísica e mais atualmente a bioinformática e a biologia computacional, além dos 
componentes bioéticos quando algumas técnicas são colocadas em prática.
Portanto, a biologia molecular é uma área nova, com diversas aplicações que 
possibilitaram grandes avanços nos últimos anos. Com isso, seremos incapazes 
de estudar todas as definições, componentes biológicos, interações, regulações 
e técnicas que essa área possui. Por isso, aconselho sempre a se aprofundar 
nos tópicos mais relevantes para a sua carreira, sendo este material um guia de 
consulta.
38
CAPÍTULO 1
Princípios básicos da biologia 
molecular e suas aplicações na 
medicina veterinária
A biologia molecular como conhecemos tornou-se uma ciência a partir da descoberta 
do DNA. Um breve histórico sobre os acontecimentos aponta que, em 1869, Johann 
F. Miescher estudou o núcleo de glóbulos brancos apontando para a existência de 
uma nucleína rica em fosfato e nitrogênio. Em 1880, Albrecht Kossel afirmou que 
a nucleína tinha bases nitrogenadas, e, em 1889, Richard Altmann mostrou que a 
nucleína tinha natureza ácida. Em 1912, Phoebus Levine e Walter Jacobs estudaram 
a estrutura dos nucleotídeos. Em 1943, Oswald Avery provou que o DNA carregava 
informação genética. Em 1948, Linus Pauling descobriu que muitas proteínas 
tinham a forma de uma hélice alfa e espiralada.
Em 1950, Erwin Chargaff descobriu que o arranjo das bases nitrogenadas no DNA 
variava muito, mas a quantidade de certas bases sempre ocorria em uma proporção 
de um para um. A partir disso, no início dos anos 50, começou uma corrida para 
descobrir a estrutura do DNA:
 » Universidade de Cambridge (Inglaterra) – Francis Crick e James Watson 
se impressionaram com o trabalho de Pauling e se interessaram pelo 
assunto. Eles trabalhavam com modelos físicos para criar uma figura da 
molécula;
 » King´s College of London (Inglaterra) – Maurice Wilkins e Rosalind 
Franklin também estudavam o DNA, trabalhando com abordagens 
experimentais, buscando imagens de difração de raio-X do DNA.
Franklin, trabalhando praticamente sozinha, descobriu, por meio das fotografias de 
difração de raios-X, que a forma do DNA tinha todas as características de uma hélice. 
Ela suspeitava que todo o DNA fosse uma hélice, mas não quis anunciar sua descoberta 
até que tivesse evidência suficiente sobre a outra forma também. Nessa época, seu 
relacionamento profissional com Wilkins era delicado, e ele se sentia frustrado.
Em 1953, Wilkins mostrou a Watson, sem o consentimento de Franklin, uma 
fotografia muito boa que ela havia tirado de seus experimentos com raio-X. Após 
ver a imagem, teve uma ideia. Watson e Crick começaram então a montar um 
modelo de molécula de DNA constituída de duas cadeias de nucleotídeos, cada 
39
 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
um em uma hélice (como Franklin havia descoberto), porém uma numa direção 
e a outra na direção oposta. Crick acabara de conhecer as descobertas de Chargaff 
sobre os pares de bases em 1952. Acrescentou essa informação ao modelo, de forma 
que o pareamento das bases se entrecruzava no meio da dupla hélice para manter 
a distância entre as cadeias constante. Watson e Crick mostraram que cada fita da 
molécula de DNA era um molde para a outra. Durante a divisão celular, as duas 
fitas se separam, e cada fita “constrói” a outra metade. Dessa forma, o DNA pode ser 
replicado sem alterar sua estrutura – a não ser em casos de mutações, por exemplo. 
Em 1953, Crick e Watson publicaram a estrutura do DNA na revista Nature.
Para discutirmos as moléculas, mecanismos e técnicas que envolvem a Biologia 
Molecular, primeiramente precisamos definir alguns conceitos:
a. ácidos nucleicos: macromoléculas formadas por cadeias de nucleotídeos 
unidos por ligações fosfodiéster, especializadas no armazenamento, na 
transmissão e no uso da informação genética. Existem dois tipos de ácidos 
nucleicos: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico);
b. nucleotídeos: nucleosídeos com um ou mais grupos fosfato, com ligações 
éster à molécula de açúcar. DNA e RNA são polímeros de nucleotídeos; 
c. DNA (ácido desoxirribonucleico): polinucleotídeo formado por 
desoxirribonucleotídeos ligados covalentemente, servindo como 
armazenamento da informação hereditária e carreador dessa informação 
para outras gerações;
d. gene: região do DNA transcrita que carrega informações sobre uma 
característica hereditária particular, geralmente corresponde a um único 
RNA ou (conjunto de RNAs relacionados) ou a uma única proteína (ou 
conjunto de proteínas relacionadas);
e. cromossomo: molécula de DNA muito longa com proteínas associadas, 
de forma a conter toda ou parte da informação genética de um organismo;
f. RNA (ácido ribonucleico): monômeros de ribonucleotídeos ligados 
covalentemente; 
g. proteína: polímero linear de aminoácidos ligados por ligações 
peptídicas em uma sequência específica. É o principal componente 
macromolecular das células. Algumas proteínas são denominadas 
enzimas ou catalisadoras biológicas, pois facilitam/aceleram reações 
bioquímicas;
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UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
a. vias metabólicas: interação de proteínas para processos bioquímicos que 
ocorrem em uma célula;
b. fenótipo: as vias metabólicas influenciadas pelo ambiente e por processos 
biológicos internos geram as diferentes características/carácter 
observável nas espécies (figura 9) (ALBERTS et al., 2011).
Mais detalhes desses conceitos serão vistos nos próximos capítulos.
Figura 9: Fluxo da informação genética até a apresentação do fenótipo. 
 
 
DNA RNA Proteína Vias Metabólicas Fenótipo 
Organismo 
Fonte: autoria própria, 2019.
Na Medicina Veterinária, a Biologia Molecular tem uma série de funções, sendo usada: 
 » na genética de resistência a doenças; 
 » no diagnóstico de doenças parasitárias e infecciosas; 
 » no desenvolvimento de proteínas terapêuticas; 
 » no desenvolvimento de vacinas; 
 » terapia gênica; 
 » na genotipagem de patógenos; 
 » na reprodução animal: inseminação artificial; sexagem de sêmen; 
embriões ou fetos; transferência e criopreservação de embriões; teste de 
paternidade (análise do patrimônio genético da progênie) e outros.
Algumas técnicas de Biologia Molecular aplicadas à Medicina Veterinária: 
 » PCR e eletroforese de DNA; 
 » Southern blot;
 » digestão de DNA;
41
 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
 » eletroforese de proteínas;
 » Western blot;
 » imunoprecipitação de proteínas; 
 » clonagem gênica;
 » sequenciamento de DNA;
 » PCR em tempo real;
 » e muitas outras. 
42
CAPÍTULO 2
Dogma central da biologia molecular e 
suas principais macromoléculas
Dogma Central
O dogma central da biologia molecular, proposto por Francis Crick em 1958 e publicado 
ou reafirmado em artigo na revista Nature em 1970, consiste em explicar como as 
informações contidas no DNA podem ser transmitidas dentro da célula, ilustrando os 
mecanismos de transmissão e expressão da hereditariedade. Em síntese, o fluxo da 
informação genética, de uma maneira bem simples, ocorre da seguinte forma: DNA – 
RNA – Proteína. Acreditava-se que o fluxo da informação genética era unidirecional, 
mas esse conceito foi revisto após a descoberta da transcrição reversa. Vejamos:
a. o DNA pode produzir outra molécula de DNA idêntica à original pelo 
processo de Replicação ou Replicação do DNA;
b. o DNA promove a produção de RNA pelo processo de Transcrição; 
c. RNA codifica a produção de proteínas pelo processo denominado 
Tradução;
d. o processo de replicaçãodo RNA também é observado em alguns vírus 
(retrovírus) que utilizam uma RNA replicase; 
e. a enzima transcriptase reversa é capaz de sintetizar DNA a partir da 
molécula de RNA, processo chamado de Transcrição Reversa. Esse 
processo acontece principalmente em vírus; 
f. por fim, já foi demonstrado em situação experimental que DNA pode 
produzir diretamente proteína, processo chamado de Tradução Direta 
(Figura 10).
Finalmente, é possível observar que uma proteína é formada a partir de ácidos nucleicos, 
mas um ácido nucleico ou uma fita contendo ácidos nucleicos não podem ser formados 
a partir de uma proteína (CRICK, 1970).
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 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
Figura 10: Dogma Central da Biologia Molecular. Setas em preto representam o fluxo geral da informação 
genética. As setas em vermelho indicam casos especiais de transferência da informação genética presentes 
em vírus. Por fim, a seta em verde, proposta por Crick como no caso especial de transferência do fluxo genético, 
pode ocorrer em laboratório (sistema in vitro).
 
 
DNA RNA Proteína 
TRANSCRIÇÃO 
TRADUÇÃO 
REPLICAÇÃO 
DO DNA 
REPLICAÇÃO 
DO RNA 
TRANSCRIÇÃO 
REVERSA 
DNA – PROTEINA 
(Tradução direta) 
Fonte: Crick (1970).
Macromoléculas biológicas
Agora apresentaremos as principais macromoléculas biológicas estudadas na biologia 
molecular, fazendo um passo a passo dos componentes, ligações e reações existentes, 
apontando para a função biológica.
Comecemos pelos nucleosídeos, que são formados pela base nitrogenada + açúcar, 
e os nucleotídeos, constituídos da base nitrogenada + açúcar + fosfato (Figura 11). 
Lembrando que os nucleotídeos são as subunidades dos ácidos nucleicos. 
Figura 11: Nucleosídeo, à esquerda, e nucleotídeo, à direita.
 
 Base 
Açúcar 
P 
 Base 
Açúcar 
Fonte: Alberts et al. (2011).
As bases nitrogenadas são compostos que contêm anéis heterocíclicos de carbono e 
nitrogênio, tanto pirimidinas quanto purinas. 
44
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
 » Purinas: adenina [A] e guanina [G]. Constituídas de dois anéis fundidos 
de 5 e 6 átomos.
 » Pirimidinas: timina [T], citosina [C] e uracila [U]. Possuem um único 
anel de 6 átomos (figura 12). 
Apenas quatro tipos diferentes de bases são encontrados em um polímero de ácido nucleico: 
nos DNAs encontramos as bases A, G, C, e T, enquanto nos RNAs A, G, C, e U. Uracila e 
Timina são moléculas parecidas, mas diferem pelo grupo metila do átomo C5.
Figura 12. Bases nitrogenadas.
 
 
Adenina 
 
Guanina 
 
Purina 
 
Pirimidina 
 
Citosina 
 
Uracila 
 
Timina 
 
Fonte: adaptado de Voet et al. (2013).
O açúcar é formado por 5 carbonos (pentose) e são de dois tipos: β-D-ribose, usada no 
ácido ribonucleico (RNA), e β-D-2-desoxirribose, usada no ácido desoxirribonucleico 
(DNA) (Figura 13). Elas se diferem pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C2’ 
da pentose.
Os fosfatos normalmente são ligados no C5 hidroxila da ribose ou da desoxirribose. O 
fosfato faz com que o nucleotídeo seja carregado negativamente.
45
 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
Figura 13. Ribose, à esquerda, e desoxirribose, à direita.
Fonte: Voet et al. (2013).
Os nucleotídeos são ligados entre si por fosfodiéster entre os átomos de 
carbono 5’ e 3’, formando os ácidos nucleicos. A sequência de nucleotídeos 
normalmente é abreviada por um código de uma letra, por exemplo A-T-
G-C-T-T-A-C-A, no caso de DNA, e U-G-C-A-A-U-C, no caso de RNA, com 
extremidade 5’ colocada à esquerda (figura 14).
Figura 14. Nucleotídeos ligados entre si. Molécula de DNA, à esquerda, e de RNA, à direita.
 
 
DNA RNA 
 
 
 
Fonte: Nelson e Cox (2008).
A molécula de DNA é formada normalmente por uma longa hélice dupla cujas cadeias 
são unidas por pontes de hidrogênio entre purinas e pirimidinas complementares. 
Adenina sempre pareia com timina (ligação com duas pontes de hidrogênio), e guanina 
com citosina (ligação com três pontes de hidrogênio) (figura 15). É uma molécula 
46
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
estável e com regularidade estrutural (figura 16, à direita). Já os RNAs normalmente 
são moléculas de fita única (figura 16, à esquerda), constituídos de ribose, sendo mais 
reativos, flexíveis e menores que os DNAs.
Figura 15. Ligação A-T e C-G.
 
 
Citosina 
 
Guanina 
 
Adenina 
 
Timina 
 
Fonte: Voet et al. (2013).
Figura 16. Estrutura do RNA, à esquerda, e do DNA, à direita.
 
 
Nucleotídeos 
 
Par de base 
Hélice de 
açúcar-fosfato 
 
RNA DNA 
Fonte: adaptado de Jefferson (2018).
47
CAPÍTULO 3
Organização da informação: genes, 
cromossomos e genoma
Genes
A vida depende da capacidade da célula de armazenar e traduzir informações genéticas 
necessárias. Essas informações são passadas de uma célula para sua célula-filha e 
armazenadas nos genes. Portanto, o DNA contém uma sequência linear de nucleotídeos 
(gene específico) que corresponderá à sequência linear de aminoácidos em uma 
proteína (Figura 17). Em eucarioto, o DNA é localizado no núcleo celular, podendo 
ocupar cerca de 10% do volume celular total. Já os procariotos possuem DNA circular, 
que está localizado junto ao citoplasma cercado pela membrana celular (não têm 
compartimentos celulares separados, como o núcleo).
Um gene é definido como um segmento de DNA que contém as informações necessárias 
para se produzir uma proteína (ou proteínas relacionadas). Mas alguns genes produzem 
RNA em vez de proteínas como produto final, sendo que esses RNAs desempenham 
funções estruturais e catalíticas (ALBERTS et al., 2011). 
Figura 17. Correlação entre a informação genética contida no DNA e as proteínas.
 
 
Gene A Gene B Gene C 
Expressão gênica 
Proteína A Proteína B Proteína C 
Dupla fita 
de DNA 
Fonte: Alberts et al. (2011).
Cromossomos
Nos eucariotos, o DNA nuclear se divide em vários cromossomos, cada qual com 
uma única e enorme molécula de DNA linear com proteínas associadas. O complexo 
48
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
DNA + proteínas é denominado cromatina. O cromossomo também está associado 
a proteínas e moléculas de RNA necessárias para a expressão gênica, replicação e 
reparo do DNA.
Em bactérias, os genes estão em uma única molécula de DNA, normalmente circular. O 
DNA está associado a proteínas que empacotam e condensam o DNA, mas a estrutura 
do “cromossomo” bacteriano é completamente diferente dos cromossomos eucarióticos 
e também se sabe pouco sobre o processo de empacotamento.
Os cromossomos carregam os genes, e existe uma correlação entre a complexidade de 
um organismo e o número de genes. Por exemplo, algumas bactérias têm 500 genes, 
enquanto humanos têm 25 mil genes. O número e como os cromossomos são divididos 
diferem de uma espécie para outra. Humanos têm 46 cromossomos; uma espécie de cervo 
pequeno tem 6 cromossomos, e uma espécie de carpa tem mais de 100 cromossomos. 
Mesmo espécies relacionadas podem ter números e tamanhos de cromossomos distintos 
(Figura 18). Não existe correlação entre número de cromossomos e a complexidade da 
espécie.
Estudos com leveduras, que possuem cromossomos relativamente pequenos e fáceis 
de manipular, revelaram três tipos de sequências nucleotídicas especializadas no DNA, 
responsáveis pela replicação (ALBERTS et al., 2011):
 » origens de replicação do DNA;
 » centrômero;
 » telômeros. 
Figura 18. Duas espécies de cervos relacionados, mas com diferentes números de cromossomos. As duas 
espécies possuem quase o mesmo número de genes. Os cromossomos do cervo chinês se fundiram sem causar 
efeitos nos animais. Cervo chinês à esquerda e cervo indiano à direita.
 
 
Fonte: Alberts et al. (2011). 
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 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
Genomas
O genoma é a informação genética total de uma célula ou de um organismo em 
particular; a informação mantida no DNA. Geralmente, as sequências dos genes são 
mais conservadas do que a estrutura do genoma total. Existem grandes diferenças entre 
os genomas de espécies vivas. Por exemplo, as diferenças entre os genomas de humanos 
e de galinhassão devido às múltiplas mutações (ALBERTS et al., 2011).
Os tamanhos de alguns genomas são (VOET et al., 2013):
 » Haemophilus influenzae – 1 cromossomo, genoma de 1.830 kilobases (1 
kb = 1000 pares de nucleotídeos);
 » Saccharomyces cerevisiae – 16 cromossomos, genoma de 12.070 kb;
 » Arabidopsis thaliana – 5 cromossomos, genoma de 119.200 kb;
 » Zebra fish – 25 cromossomos, genoma de 1.700.000 kb;
 » Galinha – 40 cromossomos, genoma de 1.200.000 kb;
 » Camundongo – 20 cromossomos, genoma de 2.500.000 kb;
 » Homem – 23 cromossomos, genoma de 3.038.000 kb. 
Em eucariotos, uma característica interessante é que apenas uma parte pequena do 
genoma codifica proteínas. Além disso, no gene, existem partes codificantes (éxons) 
e não codificantes (íntrons), sendo a maior parte formada por íntrons. A maioria dos 
genes de organismos com genoma compacto não possui íntrons. Por fim, cada gene está 
associado a sequências de DNA reguladoras, que asseguram que cada gene seja ativado 
e desativado no devido tempo (figura 19) (ALBERTS et al., 2011).
50
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
Figura 19. Organização dos genes em um cromossomo humano.
 
 
Cromossomo 22 humano 
Duas moléculas de DNA 
10% do braço do cromossomo com ~40 genes 
1% do cromossomo contendo 4 genes 
Expressão gênica 
Proteína 
 
Fonte: adaptado de Alberts et al. (2011).
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CAPÍTULO 4
Replicação, transcrição e tradução
Replicação
Na replicação do DNA ocorre a autoduplicação do material genético a fim de manter 
o padrão de herança ao longo das gerações. Tal processo deve ocorrer com extrema 
precisão antes de a célula produzir duas células-filhas geneticamente iguais. Nesse 
processo deve ocorrer a separação das duas fitas da hélice de DNA, permitindo 
pareamento com o nucleotídeo livre a ser incorporado. A enzima que polimeriza 
DNA é a DNA polimerase, e os nucleotídeos livres servem como substrato para 
essa enzima. Na reação, cada uma das fitas originais atua como molde para a 
formação de uma fita inteiramente nova. Dessa maneira, diz-se que a replicação é 
semiconservativa (Figura 20) (ALBERTS et al., 2011). 
Figura 20. Replicação semiconservativa.
 
 
Fita velha Fita velha 
Fita velha Fita velha Fita 
nova 
Fita 
nova 
Fonte: Voet et al. (2013).
52
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
Na abertura da fita de DNA, forma-se uma estrutura com forma de “Y”, chamada 
de forquilha de replicação. Na forquilha, complexo multienzimático contendo 
DNA-polimerase, ocorre a síntese das duas novas fitas. As fitas de DNA têm 
orientação antiparalela, e seria necessário que uma fita fosse sintetizada na 
direção 5’-3’ e outra na direção 3’-5’, mas isso não ocorre, uma vez que as 
DNA-polimerases sintetizam apenas na direção 5’-3’. Nesse caso, uma das fitas 
(fita-líder ou fita contínua) é sintetizada continuamente, enquanto que a outra 
fita (fita retardada ou descontínua) é sintetizada de modo descontínuo por 
meio de uma série de pequenas moléculas de DNA (fragmentos de Okasaki) 
que permitem a síntese da sequência de DNA (figura 21) (ALBERTS et al., 
2011).
A dupla fita de DNA é estável sob condições normais, sendo necessária a 
atuação da proteína DNA-helicase e das proteínas ligadoras de DNA de 
fita simples (SSB, single strand DNA-binding) para abertura da dupla-
hélice. A DNA-ligase tem por objetivo ligar os fragmentos descontínuos 
de DNA formados na fita descontínua, e as DNAs-topoisomerases aliviam 
a tensão causada pelo enrolamento helicoidal do DNA (ALBERTS et al. , 
2011). 
Figura 21. Estrutura de uma forquilha de replicação de DNA.
 
 
Fita líder 
Fita retardada com os 
fragmentos de Okasaki 
Fitas parental 
 
Fonte: Voet et al. (2013).
Transcrição
De 1954 a 1966, muita discussão e experimentos foram feitos para elucidar a síntese 
de proteína a partir do DNA. Já se sabia da existência de uma molécula que poderia 
estabelecer a complementaridade entre as bases dos ácidos nucleicos e os aminoácidos 
das proteínas, e essa ideia era pautada na existência da molécula de RNA como 
intermediária. Uma molécula longa de DNA pode ser copiada sob a forma de RNA, 
em um processo chamado transcrição. Portanto as cópias de RNA de segmentos de 
DNA são usadas diretamente como moldes para direcionar a síntese proteica.
53
 BIOLOGIA MOLECULAR │ UNIDADE II
Utilizando a técnica de hibridização, em 1961, Hall e Spiegelman 
demonstraram que o DNA era molde para a síntese de moléculas instáveis de 
RNA e que havia uma correlação entre o aumento de RNA instável e síntese 
proteica. Assim, muitas cópias idênticas de RNA podem ser produzidas a 
partir de um mesmo gene, e estas podem direcionar a síntese de várias 
moléculas idênticas de proteína. Entretanto, cada gene pode ser transcrito 
sob diferentes taxas, permitindo maior ou menor quantidade proteica. Isso 
que acabamos de descrever se chama expressão gênica e é muito usado em 
biologia molecular, uma vez que diferenças de expressão podem indicar 
algo. Por exemplo, tecidos normais e em processos patológicos podem ser 
expressos diferentemente, e isso pode ser analisado via técnica de biologia 
molecular em laboratório, com o uso de qPCR, Northern blot e bibliotecas. 
Também é possível analisar a regulação gênica.
O primeiro passo na célula é a transcrição de uma parte do DNA, o gene, em 
forma de sequência de nucleotídeos de RNA. Lembrando que o RNA é formado 
por ribonucleotídeos e as bases A, U, G, C.
Existem três diferentes moléculas de RNA nas células: 
 » RNA mensageiro (mRNA): contém a informação genética que será 
traduzida em proteína;
 » RNA transportador (tRNA): transporta os aminoácidos específicos;
 » RNA ribossômico (rRNA): forma a estrutura básica do ribossomo e 
catalisa a síntese proteica. 
A transcrição começa com a abertura de uma pequena parte da dupla hélice de 
DNA. Uma das fitas de DNA age como molde para a síntese de uma molécula de 
RNA de fita simples. Assim como na replicação, aqui na transcrição a sequência 
de ribonucleotídeos será complementar à fita molde de DNA (ou fita antisenso) 
e idêntica à sequência da outra fita, com substituição de T por U. Como os RNAs 
são cópias de pequenos fragmentos de DNA, normalmente suas fitas são curtas. As 
enzimas que fazem a transcrição são denominadas RNA-polimerase (Figura 22). 
A transcrição começa quando a RNA polimerase reconhece e se liga a regiões específicas 
de nucleotídeos (região promotora) no início do gene. A partir daí, a RNA polimerase 
move-se ao longo do molde, sintetizando RNA, até encontrar uma sequência específica 
que sinaliza o término da transcrição (ALBERTS et al., 2011).
54
UNIDADE II │ BIOLOGIA MOLECULAR
Figura 22. Processo de transcrição.
 
 
“Bolha” da Transcrição 
Fita molde 
RNA 
polimerase 
RNA 
nascente 
 
Fonte: Voet et al. (2013).
Em procariotos, a produção de RNA é muito simples, visto que não existe 
compartimentalização do genoma. Os processos de transcrição e tradução são acoplados, 
ou seja, antes de terminar a transcrição, a tradução já se inicia. Como consequência, 
os mRNAs de procariotos não sofrem modificações. Além disso só existe uma RNA 
polimerase.
Já nos eucariotos, os processos de transcrição e tradução ocorrem em locais 
diferentes (transcrição no núcleo e tradução no citoplasma). Além disso, 
os genes de eucariotos podem ter íntrons (sequências não codificantes) e 
éxons (sequências codificantes). Depois, as duas extremidades do RNA são 
modificadas, uma pela adição de um “quepe” na extremidade 5’ e outra pela 
adição de poli A na extremidade 3’. Na sequência, os íntrons são removidos 
por um processo de splicing do RNA, e, dessa maneira, o mRNA resultante 
é transportado do núcleo para o citoplasma por meio de canais aquosos dos 
complexos do poro nuclear (NPC) da membrana nuclear (Figura 23). Esses 
eventos citados podem ocorrer simultaneamente. Outra diferença do complexo 
processo de transcrição de eucariotos é que existem três RNA polimerases – I, 
II, e III – que são relacionadas entre si (ALBERTS et al., 2011).