Curso de Farmacogenética a Distância

Prévia do material em texto

Programa de Educação 
Continuada a Distância 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso de 
Farmacogenética 
 
 
 
 
 
Aluno: 
 
 
 
 
EAD - Educação a Distância 
 Parceria entre Portal Educação e Sites Associados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso de 
Farmacogenética 
 
 
 
 
MÓDULO I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para 
este Programa de Educação Continuada, é proibida qualquer forma de comercialização do 
mesmo. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores 
descritos na bibliografia consultada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
SUMÁRIO 
 
 
Genética Básica 
Estrutura do DNA 
Replicação do DNA 
O DNA e o gene 
Funcionamento dos Genes 
Relações gene-proteína 
Tipos de mutações e polimorfismos 
Controle da expressão gênica 
Técnicas de biologia molecular 
Fundamentos de Farmacologia 
Receptores e relações entre concentração e resposta 
Farmacocinética 
Farmacodinâmica 
Desenvolvimento e uso regulamentado de Medicamentos 
Farmacogenética 
Conceituando farmacogenética 
Histórico e evolução da farmacogenética 
Aplicações da farmacogenética 
Nicotina 
Quimioterápicos 
Anticoagulantes orais 
Antiinflamatórios 
Aplicação da farmacogenética no Brasil 
Origem trihibrida da população brasileira 
Aspectos éticos e sociais da farmacogenética 
Glossário 
Bibliografia Consultada 
 
 
 
 
 
4 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
 
MÓDULO I 
 
 
GENÉTICA BÁSICA 
 
Estrutura do DNA 
 
Os Ácidos Nucléicos 
Os ácidos nucléicos são macromoléculas formadas pela ligação tipo 
fosfodiéster entre 5 nucleotídeos diferentes, suas unidades fundamentais. São 
moléculas com a função de armazenamento e expressão da informação genética. 
Existem basicamente 2 tipos de ácidos nucléicos: 
 
• O Ácido Desoxirribonucléico – DNA 
• O Ácido Ribonucléico - RNA 
 
As unidades fundamentais dos ácidos nucléicos são denominadas 
nucleotídeos. Os nucleotídeos ligam-se uns aos outros através de ligações 
fosfodiéster, formando cadeias muito longas com milhões de resíduos de 
comprimento. 
Além de participarem da estrutura dos ácidos nucléicos, os nucleotídeos 
atuam também como componente na estrutura de coenzimas importantes no 
metabolismo oxidativo da célula, e como forma de energia química - ATP, por 
exemplo. Atuam ainda como ativadores e inibidores importantes em várias vias do 
metabolismo intermediário da célula. 
 
Estrutura dos Nucleotídeos 
 
Os nucleotídeos são moléculas formadas por: 
 
 
 
 
 
5 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 1 fosfato; 
 1 ose ou açúcar (desoxirribose); 
 1 das 4 bases nitrogenadas. 
 
 
1. As Bases Nitrogenadas 
 
As bases nitrogenadas pertencem a 2 famílias e compostos, e são 5 no 
total. As Pirimidinas ou Pirimídicas (Citosina, Timina / Uracila) e Purinas ou Púricas 
(Adenina e Guanina). 
Tanto o DNA quanto o RNA possuem as mesmas bases púricas, e a 
citosina como base pirimidina. A timina existe apenas no DNA, no RNA é substituída 
pela uracila - que possui um grupo metil a menos. Em alguns tipos de DNA virais e 
no RNA de transferência podem aparecer bases incomuns. 
As bases pirimidinas possuem um ciclo pirimidínico e diversos substituintes, 
que vêm se ligar sobre esse ciclo. 
Nas purinas existe um núcleo púrico para a ligação com outros constituintes. 
 
 
Fonte:J. Étienne, 5a ed. 
Fig.1.1: Estrutura química das bases nitrogenadas. Adenina e Guanina são bases Púricas e 
Citosina, Uracila e Timina são bases Pirimidínicas. 
 
 
 
 
 
6 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
A quantidade total de bases pirimidínicas (C+T) é sempre igual à quantidade 
de bases purínicas (A+G). Além disso, a quantidade de T é sempre igual à de A e a 
quantidade de C é sempre igual à de G. No entanto, a quantidade de A+T nem 
sempre é igual à de C+G. Esta relação varia entre diferentes organismos. 
Foi diante desses fatos que Watson e Crick decifraram a estrutura de dupla 
hélice. Onde cada hélice é uma cadeia de nucleotídeos que se mantêm juntas por 
ligações fosfotodiéster, em que o grupamento fosfato forma uma ponte entre os 
grupamentos hidroxilas (–OH) de dois radicais de pentoses adjacentes. Por 
convenção, as bases de uma seqüência de DNA são sempre descritas da 
extremidade 5’ para a extremidade 3’. 
Os nomes químicos completos dos nucleotídeos são: 
 Desoxiadenosina – 5`- monofosfato (ou desoxiadenilato ou dAMP); 
 Desoxiguanosina – 5`- monofosfato (ou desoxiguanilato ou dGMP); 
 Desoxicitinosina – 5`- monofosfato (ou desoxicitidilato ou dCMP); 
 Desoxitimidina – 5`- monofosfato (ou desoxitimidilato ou dTMP); 
 
 
CURIOSIDADES 
O nome “guanina” provém do “guano” que são excrementos de pássaros 
relativamente ricos desta base. O termo “purina” tem sua origem na palavra “pus”. 
Em 1868, o químico suíço Miescher suspeitava que os núcleos das células 
tivessem uma função na hereditariedade. Ele procurava, portanto, células com 
grandes núcleos e foi assim que ele começou a trabalhar com as células do pus, 
ou seja, os glóbulos brancos, que ele recolhia lavando ataduras purulentas. 
 
 
2. As Pentoses (ou oses) 
 
Quando não tem o grupamento fosfato, a base e a desoxirribose formam um 
nucleosídeo e não um nucleotídeo. A adição de uma pentose a uma base 
 
 
 
 
 
7 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
nitrogenada produz um nucleosídeo. Os nucleosídeos de A, C, G, T e U são 
denominados, respectivamente, Adenosina, Citosina, Guanosina, Timidina e Uridina. 
Encontramos dois tipos de pentoses nos ácidos nucléicos. Uma é a ribose 
(D-ribose) que é uma ose no carbono 5 (C5). Se o açúcar em questão é a RIBOSE, 
temos um ribonucleosídeo, característico do RNA. O nome “ribose” provém do 
instituto onde a molécula foi descoberta (Rockefeller Institute of Biochemistry, de 
Nova York – RIB ose). 
A outra ose é a desoxirribose (2’–desoxi– D – ribose). A desoxirribose é 
uma ribose na qual falta uma hidroxila (OH) em 2’. Neste caso o grupamento OH foi 
substituído por um hidrogênio (H). Se o açúcar é a desoxirribose temos um 
desoxirribonucleosídeo, característico do DNA. A ligação da ose com a base 
nitrogenada ocorre sempre através da hidroxila do carbono anomérico (onde ocorre 
à formação do anel) da pentose. 
 
 
3. O Ácido Fosfórico 
 
A adição de um ou mais radicais fosfato à pentose, através de ligação tipo 
éster com a hidroxila do carbono 5 da mesma, dá origem aos Nucleotídeos. 
Os grupos fosfato são responsáveis pelas cargas negativas dos 
nucleotídeos e dos ácidos nucléicos. A adição do segundo ou terceiro grupo fosfato 
ocorre em seqüência, dando origem aos nucleotídeos di e trifosfatados. 
As ligações fosfodiéster podem ser quebradas por enzimas chamadas 
nucleases. As nucleases se dividem de acordo com a posição em que quebram a 
molécula em: 
• Endonucleases --> Quebram ligações no meio da molécula; 
• Exonucleases --> Quebram ligaçõesnas extremidades da molécula 
 
 
 
 
 
 
 
8 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
 
A molécula de DNA 
 
O DNA é um polidesoxirribonucleotídeo formado por milhares de 
nucleotídeos ligados entre si através de ligações 3’, 5’-fosfodiéster. Sua molécula é 
formada por uma fita dupla, antiparalelas, complementares e enroladas sobre si 
mesmas formando uma dupla hélice. 
Na estrutura de dupla hélice, descrita pela primeira vez por Watson e Crick, 
as cadeias da molécula do DNA se dobram em torno de um eixo comum de modo 
antiparalelo, ou seja, as duas fitas de nucleotídeos são paralelas. Todavia em 
sentidos opostos, isso significa que a extremidade 5’ de uma cadeia é pareada com 
a extremidade 3’ da outra cadeia. No tipo mais comum de hélice –o tipo "B" - o 
esqueleto hidrofílico (que têm afinidade por H2O) de fosfatos e as pentoses ficam na 
parte externa, enquanto que as bases hidrofóbicas (que não têm afinidade por H2O) 
ficam no lado interno da estrutura. A estrutura lembra uma "escada em caracol" e 
quando vista em 3 dimensões as bases formam estruturas bem planas que se 
empilham uma sobre a outra. Esse empilhamento das bases aumenta a estabilidade 
do DNA ao excluir moléculas de H2O dos espaços entre os pares de bases, 
resultando em dois sulcos no esqueleto ose-fosfato. Esses sulcos são denominados 
sulco maior e sulco menor. 
 
 
 
 
 
9 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Fonte: www.ajc.pt 
Fig.1.2: modelo da estrutura de dupla hélice da molécula de DNA. Representação das 
ligações das bases A-T e C-G. 
 
 
Há um pareamento de bases entre as fitas da molécula do DNA seguindo a 
regra da complementaridade. Assim, temos sempre pareado: 
• Adenina com Timina --> A-T 
• Citosina com Guanina --> C-G. 
As ligações entre as bases, que une as fitas de DNA ocorrem por pontes de 
hidrogênio. São formadas duas pontes de hidrogênio entre A e T e três entre C e G. 
A separação das fitas, experimentalmente, ocorre sem o rompimento das ligações 
fosfodiéster, e a dupla hélice pode ser desnaturada em um processo controlado e 
dependente de temperatura. 
Existem três formas estruturais de DNA: 
 
 
 
 
 
10 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
• A forma "B" --> descrita por Watson e Crick em 1953 e já citada acima, é a 
forma mais comum; a hélice é voltada para a direita, com planos de bases 
perpendiculares ao eixo helical; 
• A forma "A" --> Obtida pela desidratação moderada da forma "B", também 
é voltada para a direita e as bases estão em um ângulo de 20 graus em relação ao 
eixo helical: 
• A forma "Z" --> A hélice nesta forma é voltada para a esquerda. 
Além das formas estruturais também existem duas configurações da ligação 
C-N (carbono-nitrogênio) unindo cada base ao açúcar possível: as formas syn e anti. 
No A-DNA ou no B-DNA todas as bases púricas e pirimídicas têm a mesma 
conformação, a forma anti. Na forma Z-DNA a citosina está na forma anti e a 
guanina na forma syn (houve rotação da base ao redor da ligação glicosídica) e as 
conformações anti e syn se alternam. 
 
Fonte: http://www.tulane.edu 
Fig. 1.3: As três formas estruturais da molécula de DNA. As setas indicam os sulcos 
maiores, as cores separam as duas fitas. 
 
 
 
 
 
 
11 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
A transição entre as formas de DNA pode desempenhar um papel 
importante na regulação da expressão gênica. 
O DNA total de uma célula mede em média 1 metro de comprimento!! Para 
que volume tão grande de material genético caiba dentro do núcleo da célula, o DNA 
interage com um grande número de proteínas. Estas proteínas exercem funções 
importantes na organização e mobilização deste material genético. 
As histonas são pequenas proteínas básicas, ricas em aminoácidos lisina e 
arginina, carregadas positivamente em pH fisiológico. A molécula de DNA fica 
enovelada nas histonas, suas cargas positivas, em associação com o cátion Mg++, 
facilitam esta ligação com o esqueleto negativo do DNA e estabilizam o conjunto. 
Existem 5 classes de histonas: H1, H2, H2B, H3 e H4. O complexo histona – DNA, 
formado para o enovelamento do material genético, é o nucleossomo. 
Os Nucleossomos são considerados as unidades estruturais dos 
cromossomos. Formados por 8 moléculas de histonas: 2 H2, 2 H2B, 2 H3 e 2 H4, 
formando um octâmero regular sobre o qual se enrola a fita dupla do DNA, fazendo 
quase 2 voltas por nucleossomo. Os nucleossomos são ligados entre si por 
segmentos de DNA "ligante" de aproximadamente 50 nucleotídeos de comprimento, 
formando os polinucleossomos, ou nucleofilamentos. Após vários níveis de 
organização espacial, ancorado por vários tipos de proteínas, chegamos à estrutura 
final dos cromossomos. A histona H1 não participa da estrutura dos nucleossomos, 
mas liga-se ao DNA "ligante" e participa do processo de compactação das 
estruturas. 
 
Replicação do DNA 
 
A estrutura do DNA permite que a molécula seja replicada ou duplicada uma 
vez que cada base está ligada à outra base específica por ponte de hidrogênio. 
Dessa forma a dupla hélice pode funcionar como um “zíper” que se abre a partir de 
uma ponta, como explicado pelo modelo semiconservativo sugerido por Watson e 
Crick. 
Pelo processo da replicação as informações contidas no DNA, necessárias 
 
 
 
 
 
12 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
para a síntese das diferentes proteínas, vão ser transmitidas de geração em 
geração. 
Quando uma célula se divide para formar duas células filhas, é preciso que 
o DNA das células filhas seja exatamente igual ao da célula mãe, daí o nome 
“replicação”. As células filhas devem possuir o mesmo patrimônio genético das 
células mães. 
Quando a dupla fita se abre as bases ficam expostas e vão se parear com a 
base complementar. Devido a essa complementaridade de bases cada um dos dois 
filamentos irá agir como um molde e começará a reconstruir uma dupla hélice 
idêntica àquela da qual foi separada. Supõe-se que os nucleotídeos recém-
adicionados venham de um apanhado de nucleotídeos que devem estar presentes 
na célula. Com essa replicação cada molécula-filha deverá conter uma cadeia 
nucleotídica parental e outra recém-sintetizada, esse é o modelo de replicação 
semiconservativo. 
São três os modelos de replicação (fig.). No modelo de replicação 
conservativo um duplex-filho é constituído por dois filamentos recém-sintetizados e o 
duplex parental é conservado. A replicação dispersiva resulta em dúplices filhos 
constituídos por filamentos contendo somente segmentos de DNA parental e DNA 
recém-sintetizado. A replicação do DNA é realizada de modo semiconservativo tanto 
em eucariotes quanto em procariotes. 
 
Semiconservativo 
(Watson e Crick) 
 
 
Conservativo 
 
 
Dispersivo 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
Fonte: adaptado do Suzuki, 4a ed. 
Fig.1.4: Representação simplificada dos modelos de replicação. A fita dupla parental dá 
origem a duas fitas filhas. A Linha preta representa à fita parental e a linha vermelha a fita filha. 
 
 
Em células superiores, a replicação se processa a partir de múltiplos pontos 
de origem. No final da década de 1950, Arthur Kornberg identificou e purificou com 
sucesso uma enzima denominada DNA-polimerase, responsávelpor catalisar a 
reação de replicação. Esta reação só funciona com as formas trifosfato dos 
nucleotídeos. A quantidade total de DNA no final da reação pode ser de até 20 
vezes a quantidade do DNA original de entrada. 
 
 
 dATP 
Primer de DNA (Parental) + dGTP + DNA – polimerase = Prole de DNA 
 dCTP 
 dTTP 
 
Fonte: adaptado do Suzuki, 4a ed. 
Fig.1.5: Modelo esquemático da reação de replicação catalisada pela enzima DNA 
polimerase. 
 
 
Para o processo de replicação a dupla hélice tem que realizar o movimento 
de “rodar” para liberar os filamentos entrelaçados. Essa rotação tem ajuda de 
catalisadores biológicos (enzimas) denominados DNA-Topoisomerases, que 
convertem os anéis de DNA de uma forma topológica para outra. Uma 
topoisomerase, a DNA girase, pode induzir a rotação e a helicoidização do DNA, 
chamada super-helicoidização. A forma super-helicoidizada pode facilitar o 
desenrolamento da hélice. Uma helicase, a proteína “rep” está provavelmente 
envolvida nesse processo. 
Depois que as fitas estão desenroladas a região monofilamentar livre 
poderia estar sujeita a degradação, mas é protegida por outra proteína, denominada 
 
 
 
 
 
14 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
proteína ligante de DNA monofilamentar (SSB, do inglês single-stranded DNA 
binding). 
É importante lembrar que a separação das fitas não é um processo simples. 
Todas as DNA polimerases conhecidas sintetizam novas cadeias somente no 
sentido 5’  3’. Enquanto um filamento é sintetizado continuamente pela enzima 
DNA polimerase III, o outro filamento é sintetizado de modo interrupto. Isso acontece 
porque a DNA polimerase III inicia a síntese do segundo filamento em muitos pontos 
diferentes no molde, deixando falhas que são preenchidas pela DNA polimerase I 
(aquela descoberta por Arthur Kornberg, no final dos anos 50) e em seguida ligadas 
pela enzima DNA ligase. 
 
 
Fonte: www.icb.ufmg.br 
Fig.1.6: (24-10 / 24-11) A super-helicoidização da molécula de DNA pode ser representada 
como um fio de telefone. O DNA celular, como vemos, é extremamente compacto, sugerindo um 
alto grau de organização estrutural. O mecanismo de enovelamento não consiste somente em 
empacotar o DNA, mas também permite o acesso a informação do DNA. 
 
 
 
 
 
15 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Tanto a DNA polimerase I quanto a DNA polimerase III possuem também 
atividade de exonuclease 3’ 5’, que serve para uma função de edição ou revisão, 
retirando bases mal pareadas erroneamente inseridas durante a polimerização. A 
atividade de exonuclease 3’ 5’, requer uma extremidade 3’-OH que não esteja com 
a base pareada. Essa clivagem resulta na regeneração de um grupamento 3’-OH 
livre na base seguinte. 
Essa clivagem permite que a síntese continue pela adição de um 
nucleotídeo trifosfato livre. A hidrólise de um fosfato rico em energia é necessária 
para que cada base seja adicionada. Assim uma polimerase com as funções de 
síntese 5’ 3’ e exonuclease 3’ 5’editora, mantém as condições necessárias para 
a síntese de DNA. Se as enzimas polimerases fossem 3’ 5’, o trifosfato estaria na 
cadeia em crescimento, como mostrado na figura anterior, e o grupamento –OH livre 
estaria no nucleotídeo livre a ser adicionado. A atividade editora da exonuclease 
seria 5’ 3’ e liberaria a base contendo a ligação fosfato rica em energia, impedindo 
mais síntese. Por esse motivo as polimerases 3’ 5’ não evoluíram. As 
conseqüências de todas as polimerases sintetizarem no sentido 5’ 3’ é que a 
síntese em um dos filamentos tem que ser descontínua. A DNA polimerase não pode 
começar uma nova cadeia em um molde monofilamentar sem pelo menos uma curta 
região de dúplex, que serve como iniciador (em inglês, primer). 
 
 
 
 
 
 
16 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
 
Fonte: http://www.enq.ufsc.br 
Fig.1.7: Esquema da replicação do DNA mostrando as enzimas envolvidas nesse processo. 
 
 
O DNA e o gene 
 
Sabendo que o DNA é o material genético, e que consiste em uma 
seqüência linear de pares de nucleotídeos, pesquisadores achavam que os mapas 
alélicos representavam um equivalente genético das seqüências de pares de 
nucleotídeos do DNA. Este fato pode ser comprovado mostrando que os mapas 
 
 
 
 
 
17 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
genéticos são equivalentes com mapas de DNA. Para isso foram realizadas algumas 
elegantes manipulações genéticas e bioquímicas utilizando fago . 
O DNA do fago  consiste num trecho linear de DNA que pode ser 
circularizado porque cada ponta 5’ dos dois filamentos tem uma extensão terminal 
extra que é complementar à outra ponta 5’. Como são complementares, as pontas 
podem se parear juntando o DNA em um círculo. São conhecidas como pontas 
adesivas ou coesivas (Fig.1.8 A). 
Quando um objeto linear como uma molécula de DNA é submetida a fortes 
agitações podem ocorrer quebras, principalmente no meio da molécula. Quando o 
DNA do fago  é rompido no meio, as duas metades podem ter diferentes 
quantidades dos nucleotídeos G e C, o que significa que suas densidades são 
diferentes e podem, portanto, ser separadas por centrifugação (Fig.1.8 B). Quando 
as duas metades das moléculas são separadas, seu conteúdo genético pode ser 
testado pela introdução do DNA em bactérias simultaneamente infectadas com o 
fago  mutante. Pode ocorrer recombinação entre DNA do fago e o fragmento. O 
DNA introduzido pode ser incorporado no DNA  normal e recuperado pela indução 
de ruptura e morte da célula bacteriana na liberação da prole do fago. Pelo uso de 
diferentes linhagens esta técnica pode levar à análise do conteúdo de marcadores 
genéticos da fração de DNA. Chamamos esta técnica de “experiência de 
recuperação de marcadores”. Tais experimentos demonstram que uma metade em 
particular da molécula de DNA é portadora de informação de uma metade em 
particular do mapa de ligação. 
Dale Kaiser e seus colaboradores realizaram experimentos separando uma 
das metades do DNA portadora de uma ponta coesiva e fixando a outra ponta em 
um material cromatográfico, sobre o qual se podia passar DNA (Fig.1.8 C). As 
pontas monofilamentares foram deixadas livres, balançando como anzóis. Se a outra 
metade do DNA for partida em moléculas cada vez menores, que são então 
passadas sobre as pontas pegajosas, as seqüências complementares se prenderão. 
Essas porções presas podem ser facilmente destacadas pela elevação da 
temperatura para quebrar as pontes de hidrogênio nas pontas adesivas. Desse 
modo, várias frações com tamanhos desiguais de uma ponta do DNA  podem ser 
 
 
 
 
 
18 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
separadas e testadas quanto ao conteúdo pela recuperação de marcadores. Kaiser 
e seus companheiros mostraram que um arranjo não ambíguo de genes no DNA 
pode ser determinado e que essa seqüência é totalmente compatível com o mapa 
genético. 
Podemos considerar um gene, de um modo simplificado, como a região do 
cromossomo que contém o código para produzir uma substância específica que a 
célula, e, portanto o organismo, precisa para viver. 
 
A 
B 
 
 
 
 
 
19 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
C 
 
Fonte: Suzuki, 4a ed. 
Fig.1.8: (A) Circularização do DNA. O DNA  é linear nofago, mas quando passa para a 
célula hospedeira circulariza-se como uma preparação para a inserção ou replicação. A circularização 
é conseguida pela união das pontas monofilamentares complementares. (B) Quando o DNA  é 
rompido, forma metades aproximadamente iguais que têm diferentes densidades de flutuação. Cada 
metade pode ser recuperada por um fago com múltiplas mutações, durante uma transformação e 
infecção simultâneas. (C) A ponta adesiva específica de uma molécula de DNA pode ser usada como 
anzol para as outras pontas adesivas, além de quaisquer genes que possam estar ligados a elas. 
Uma metade do DNA do fago  é presa a um material cromatográfico, de modo que as pontas 
coesivas fiquem expostas. Qualquer DNA que passe por esse material cromatográfico, tendo 
seqüência monofilamentares de bases complementares aos anzóis de pontas coesivas, ficará preso. 
Qualquer outro DNA passará adiante. O DNA preso pode ser removido do material cromatográfico por 
aquecimento, o qual rompe as pontes de hidrogênio. 
 
 
 
Funcionamento dos Genes 
 
O esclarecimento da função real dos genes originou-se da pesquisa em 
Neurospora feita, na década de 40 por George Beadle e Edward Tatum, que lhes 
rendeu o Prêmio Nobel. Os cientistas colocaram mutantes de Neurospora para 
crescer em meio de culturas diferentes para testar a necessidade de suprimentos de 
 
 
 
 
 
20 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
cada mutação. Descobriram que as mutações eram mapeadas em diferentes 
localizações em cromossomos separados, mesmo quando o meio utilizado era o 
mesmo. Na época, já se sabia que os compostos relacionados são interconvertidos 
nas células por catalisadores biológicos chamados enzimas. Com base na 
propriedade dos mutantes propuseram um modelo bioquímico para as conversões 
observadas nas quais diferentes enzimas estavam envolvidas. Este modelo ficou 
conhecido como a “hipótese um gene uma proteína”, e foi responsável por fornecer o 
primeiro esclarecimento da função do gene: os genes de algum modo são 
responsáveis pela função de enzimas. E cada gene aparentemente controla uma 
enzima específica. 
Hoje sabemos que as moléculas são sintetizadas numa série de etapas, 
cada uma delas catalisada por uma enzima. Por sua vez cada enzima é especificada 
por um determinado gene, portanto se inativamos o gene responsável por uma 
enzima eliminamos uma etapa na via de biossíntese. Essa inativação pode ser feita 
por mutações e dessa forma o bloqueio pode impedir a formação de um composto 
ou gerar a biossíntese de outro. Esse conceito vai ser muito importante ao longo de 
todo o nosso curso. 
O Gene é a parte funcional do DNA. No caso do Genoma Humano, por 
exemplo, apenas 3% são formados por genes. O resto é apenas "lixo", 
agrupamentos de proteínas que não contêm nenhuma informação, isso é, não 
codificam. Os genes, portanto, são seqüências especiais de centenas ou até 
milhares de pares (do tipo A-T ou C-G) que oferecem as informações básicas para a 
produção de todas as proteínas que o corpo precisa produzir. 
A idéia básica por trás do genoma humano - de que os genes são 
transcritos por moléculas de RNA mensageiro e estes codificam proteínas que então 
controlam todas as funções do organismo - há alguns anos vem sofrendo abalos. 
Agora um novo estudo confirma que o funcionamento do DNA é muito mais 
complexo. Os genes definitivamente não são tudo. Outros elementos estão em ação. 
A má notícia, no entanto, é que ainda não se descobriu exatamente como o genoma 
opera. 
 
 
 
 
 
21 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
O problema da fórmula mágica, conhecida como dogma central, é que a 
quantidade de seqüências de letras que leva à produção de proteínas é de apenas 
1% do genoma. Temos apenas 30 mil genes, número que surpreendeu os cientistas 
quando o genoma humano foi codificado, em 2003, justamente por ser pequeno 
demais. O arroz, para se ter uma idéia, tem 50 mil. Mesmo assim, por algum tempo 
se imaginou que todo o resto do genoma não tinha função nenhuma e ele recebeu o 
desonroso nome de DNA-lixo. 
Aos poucos, no entanto, geneticistas começaram a observar que esse "lixo" 
tem um papel nas doenças genéticas. Eles viram que não apenas mutações em 
genes podem levar os problemas, como alterações nas letras (A, T, C e G) desses 
longos trechos também podem ser danosas. A comprovação de que todo o genoma 
tem mesmo alguma função veio agora nos primeiros resultados do mega projeto 
Encode (Enciclopédia dos Elementos do DNA, na sigla em inglês), divulgados nas 
revistas Nature (www.nature.com) e Genome Research. O trabalho conduzido por 35 
equipes de pesquisadores de 80 diferentes organizações em 11 países analisou 
com várias técnicas 1% do genoma humano e mostrou que praticamente o DNA 
inteiro é transcrito. Ou seja, em vez de as moléculas de RNA mensageiro apenas 
lerem os trechos que codificam proteínas, elas também lêem todo o resto. 
Aparentemente essas seqüências que não são genes têm um papel regulatório 
essencial. Hoje já se sabe que o "O lixo não é lixo", mas sim uma parte ativa e 
importante para o genoma. 
 
 
Relações gene-proteína 
 
Atualmente, sabe-se que a relação gene-proteína nem sempre é de um para 
um. Relacioná-los não é uma questão simples: em geral, o genoma de um 
organismo é idêntico em todas as suas células, enquanto o conjunto de proteínas de 
cada uma delas varia, dependendo de sua fase de desenvolvimento, do tecido 
analisado, do processamento do pré-RNA mensageiro (pré-mRNA) e até do 
ambiente a que o organismo está submetido. 
 
 
 
 
 
22 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
Como já vimos, em organismos eucariotos, como é o caso da espécie 
humana, a informação genética armazenada no DNA é convertida em uma 
seqüência de aminoácidos, formando as proteínas – moléculas fundamentais na 
determinação das características dos organismos. Contudo, a informação genética 
está organizada da seguinte forma: os genes incluem regiões codificadoras da 
seqüência de aminoácidos, os exons, e regiões não-codificadoras, os introns. A 
primeira etapa na síntese de proteínas é a transcrição do gene em uma molécula de 
RNA, o pré-RNAm. Este inclui ambas as regiões e, quando são processados, os 
introns são removidos da molécula, transformando o pré-RNAm no RNAm maduro, 
que será, então, traduzido em proteína. Esse processamento de um pré-RNAm pode 
variar, resultando na formação de mais de um tipo de proteína, a partir de uma 
mesma seqüência de DNA. 
A compreensão da relação gene-proteína veio com o esclarecimento da 
natureza química dos genes. Entre os séculos XIX e XX, pesquisadores 
compreenderam que as proteínas são os principais produtos funcionais dos genes. 
É por meio das proteínas que o código contido no DNA se manifesta. Em 1838 o 
termo proteína foi utilizado pela primeira vez pelo químico holandês Gerardus J. 
Mulder, que as referias como substâncias albuminóides. No século XX, químicos 
descobriram que sua degradação liberava aminoácidos. A partir daí começaram 
diversas descobertas a respeito do DNA, como a estrutura da dupla hélice. Em 1954, 
o astrofísico George Gamow sugeriu que cada aminoácido de uma proteína era 
determinado por uma trinca de nucleotídeos do DNA. Em 1958, Crick lançou a idéia 
de que as proteínas seriam produzidas a partir de um molde de RNA, que era 
copiado do DNA. Sugeriu também a existência de moléculas adaptadoras, que 
ordenariam os aminoácidos sobre o molde de RNA. Nos anos seguintes 
evidenciaram a existência do molde de RNA, denominado RNAm. 
Neste mesmo período também foram descobertaspequenas moléculas de 
RNA responsáveis pela captura dos aminoácidos e por seu transporte até os 
ribossomos, onde ocorre a síntese das proteínas. Cada uma dessas moléculas é um 
RNAt (RNA transportador), e possui, em certo local, uma trinca de nucleotídeos, 
chamada anticódon, que se aparelha a uma trinca complementar, o códon, presente 
 
 
 
 
 
23 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
no RNAm. Na década de 60, desvendaram o sistema de codificação genética, 
estabelecendo a relação entre aminoácidos e códons correspondentes do RNAm. 
Genes são colineares com as proteínas que codificam. A ordem de 
nucleotídeos no gene se correlaciona diretamente com a ordem dos aminoácidos na 
proteína. O terminal amino de uma proteína corresponde à extremidade 5’ do gene. 
 
 
O que é um gene? 
 
Os genes são unidades responsáveis pela transmissão das características 
de uma geração à outra. Estão localizados nos cromossomos das células. A 
decifração do código trouxe questões como: Toda seqüência de DNA é um gene? 
Qual o papel do DNA que não codifica proteínas? Na molécula de DNA, onde 
termina e onde começa um gene? 
Atualmente, gene é definido como uma seqüência de DNA que codifica 
(transcreve) moléculas funcionais de RNA. Cada Códon é uma trinca de 
nucleotídeos Códon é um grupo de nucleotídeos que codificam um único 
aminoácido. A proteína é formada por um conjunto de 20 aminoácidos diferentes. As 
proteínas são codificadas por códons, e estes formados por 3 nucleotídeos cada. 
 
Modificações em um Gene 
 
O que aconteceria se fosse introduzida uma série de inserções e/ou 
deleções em um gene que codifica uma proteína? 
Produziria uma proteína não funcional, pois os códons seguintes à mutação 
seriam alterados. Experiências foram feitas alterando-se a seqüência de 
nucleotídeos de um gene em um ponto específico para determinar se a mudança 
resultante na seqüência de aminoácidos do polipeptídeo correspondente ocorria na 
mesma posição relativa ou em algum outro lugar. O resultado foi uma demonstração 
clara de colinearidade entre gene e proteínas, ou seja, modificando-se um gene 
haverá modificação na estrutura da proteína que ele codifica. 
 
 
 
 
 
24 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
Uma das características do Código genético é a redundância. Todos os 
aminoácidos, exceto a metionina e o triptofano, possuem mais de um códon. 
Existem códons de pontuação (códons de inicialização e de finalização): As trincas 
UAA, UGA,UAG não codificam um aminoácido e interrompem a síntese, são códons 
de finalização. Códons de iniciação são aqueles que sinalizam onde tradução deve 
começar: a trinca AUG é um exemplo de códon de iniciação. AUG codifica a 
metionina. 
 
O Código Genético 
 
Uma proteína é codificada pela seqüência de códons presentes na molécula 
de RNAm. Embora redundante (degenerado), o sistema de codificação genético não 
é ambíguo, pois nenhum códon corresponde a dois aminoácidos diferentes. O 
código genético passa por duas etapas importantes para se chegar à proteína, a 
Transcrição e a Tradução. 
 
Transcrição e Tipos de RNA 
 
A ação básica de todo gene consiste em transferir sua informação 
codificada para moléculas de RNA. Esse processo é denominado transcrição gênica. 
As duas cadeias que compõem o DNA do gene separam-se e apenas uma delas 
orienta a formação de uma cadeia de RNA, para a qual é transcrita a informação 
genética. A seqüência de bases do RNA é complementar a seqüência de bases da 
cadeia de DNA modelo, com uma diferença que no RNA está presente uma uracila 
em vez da base timina. 
Os principais tipos de RNA são o ribossômico (RNAr), o transportador 
(RNAt), e o mensageiro (RNAm). Os três atuam conjuntamente na síntese das 
proteínas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Tradução 
 
A informação que o DNA transcreve para o RNAm, portanto, traduz-se em 
uma proteína. Por isso, a síntese dessa substância é chamada tradução gênica. A 
tradução gênica ocorre em três etapas fundamentais para a formação de uma 
proteína: Iniciação; Elongação; Terminação. 
 Iniciação: conjuntos de reações que precedem à formação da primeira 
ligação peptídica da proteína; 
 Elongação: inclui todas as reações que ocorrem desde a formação da 
primeira ligação peptídica até a incorporação do último aminoácido à proteína; 
 Terminação: processos envolvidos na liberação do polipeptídeo já pronto. 
 
A Função da Proteína depende de sua seqüência de aminoácidos. 
Consideremos aquelas proteínas que precisam se ligar a uma molécula de DNA a 
fim de desempenhar sua função na célula. Estas proteínas formam um grupo amplo 
e diverso que inclui, por exemplo, a RNA polimerase e um número de importantes 
proteínas reguladoras, que modulam e bloqueiam a transcrição de genes distintos. A 
função de uma proteína depende de sua seqüência de aminoácidos que, por sua 
vez, é especificada pela seqüência de nucleotídeos no RNAm, que é a própria cópia 
do gene. 
A informação genética é transportada na seqüência linear de nucleotídeos 
no DNA. Cada molécula de DNA é uma dupla-hélice formada por duas fitas 
complementares de nucleotídeos, e mantida juntas por pontes de hidrogênio. A 
expressão da informação genética envolve a tradução, em proteínas, da seqüência 
linear de nucleotídeos em uma seqüência co-linear de aminoácidos. 
Os genes são subunidades de DNA, que transmite as características de 
uma geração à outra e codifica moléculas funcionais de RNA. Eles estão ligados 
diretamente às proteínas, pelo fato de elas exercerem ou não sua função normal. O 
grande avanço tecnológico possibilitou-nos seqüenciar o Genoma Humano através 
 
 
 
 
 
26 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
de computadores de última geração. A introdução de áreas como a bioinformática e 
a biotecnologia auxiliaram de forma decisiva para o sucesso da ciência. 
 
Tipos de mutações e polimorfismos 
 
Embora um dos mais importantes requisitos do material genético seja a sua 
estabilidade, a capacidade de mudança também é necessária. As mutações gênicas 
são importantes para a evolução biológica, pois elas produzem uma diversidade 
genética que pode ser expressa como uma variabilidade de características, as quais 
serão selecionadas ou não pelas condições do ambiente. 
Mutação é uma alteração súbita, permanente e que pode ser herdada no 
material genético de uma célula (que não sejam processos de recombinação), 
podendo conferir mudanças nas características do indivíduo. Estas modificações na 
estrutura do DNA também podem ser prejudiciais às células, uma vez que têm a 
capacidade de alterar processos vitais, como a duplicação do DNA e a transcrição 
gênica, além de contribuir para o desenvolvimento de processos tumorais e morte 
celular. 
Podem ser classificadas em três categorias: 
 Genômicas: quando afetam o número de cromossomos na célula. Ex: 
aneuploidias. 
 Cromossômicas: alteram a estrutura de cromossomos individuais. Ex: 
duplicações, deleções, inversões, translocações. 
 Gênicas: alteram genes individuais. Ex: mutações pontuais 
(substituições, deleções e inserções de base). 
Mesmo uma pequena mutação gênica pode ter grandes efeitos, 
dependendo do local do genoma (se é um gene ou não), do gene que foi alterado e 
de que efeito a alteração tem na expressão do gene. Uma mutação gênica que 
consista na mudança de um único nucleotídeo na seqüência codificante de um 
determinado gene pode levar a uma perda completa deexpressão do gene ou à 
formação de uma proteína variante com propriedades alteradas. 
 
 
 
 
 
27 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
Qualquer célula pode sofrer mutação, tanto as germinativas quanto as 
somáticas. Apenas as mutações da linhagem germinativa são transmitidas de uma 
geração para a seguinte e são responsáveis pelas doenças hereditárias. Mutações 
nas células somáticas, entretanto, são muito mais freqüentes e provocam alterações 
diretas no indivíduo portador da mutação, podendo ser transmitidas para as células 
filhas. Caso a função de um determinado gene seja afetada, este será responsável 
pelo desenvolvimento de doenças, entre elas o câncer. Do contrário, a mutação na 
célula somática poderá ser uma fonte de variabilidade, o que chamamos de 
polimorfismos. 
Bem antes da publicação dos resultados do Projeto Genoma Humano em 
2001, já se sabia que o DNA contido nos cromossomos humanos era muito 
polimórfico. O polimorfismo significa que um determinado trecho do DNA pode 
apresentar diferentes seqüências de nucleotídeos, quando dois cromossomos 
homólogos são comparados, ou quando dois ou mais indivíduos de uma população 
são comparados. 
Quando são considerados somente os genes que codificam peptídeos, 
pode-se prever que o polimorfismo contido no DNA reflete-se nos produtos 
protéicos. Assim, demonstrou-se experimentalmente que muitos genes estruturais 
são polimórficos com relação aos alelos, o que produz discretas diferenças entre os 
produtos protéicos, incluindo naturalmente as enzimas. Na maioria das 
investigações, devido à sua conveniência, lança-se mão de sistemas de eletroforese 
que podem evidenciar as diferenças estruturais através da mobilidade das proteínas 
num campo elétrico. Em se tratando de enzimas, se forem usadas condições não-
desnaturantes, a atividade pode ser determinada diretamente no gel utilizado para 
realizar a separação. Algumas dessas enzimas, notadamente a lactato 
desidrogenase, são conhecidas por seu caráter polimórfico. Essas formas diferentes 
das enzimas são denominadas de aloenzimas. Os resultados experimentais 
mostraram que cada forma das aloenzimas fracionadas apresentava uma mobilidade 
característica. Assim, foi possível deduzir que as migrações eletroforéticas 
individuais refletiam diferentes estruturas primárias das proteínas, ou seja, 
seqüências diferentes de aminoácidos. Embora as isoenzimas apresentem um 
 
 
 
 
 
28 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
polimorfismo significativo, em muitos casos, a observação de diferentes formas das 
enzimas deve-se à combinação de diferentes monômeros resultando em estruturas 
multiméricas variadas. Para a nossa discussão consideraremos apenas os 
polimorfismos gerados por mutações nas seqüências do DNA e não aquelas 
produzidas por modificações pós-tradução. 
Numa aloenzima, as diferenças podem ocorrer em quaisquer das cadeias 
polipeptídicas que compõem a holoenzima. Os resultados obtidos com enzimas 
diversas constituíram a base de importantes e pioneiros estudos sobre a 
variabilidade genética de populações. 
Um outro exemplo de polimorfismo de proteínas é aquele do antígeno 
leucocitário, HLA, também conhecido como antígeno de histocompatibilidade, muito 
usado como marcador molecular em situações de transplante de órgãos. Esses 
antígenos compõem duas classes. Os antígenos da classe I são encontrados em 
todas as células nucleadas e os antígenos da classe II ocorrem principalmente em 
certos tipos de células do sistema imune (linfócitos T, B e macrófagos). Cada 
antígeno é composto de duas cadeias de peptídeos (cadeias  e ). Nos antígenos 
da classe I, as cadeias  dos heterodímeros variam muito na sua composição de 
aminoácidos, sendo que as cadeias  são mais constantes. Já nos antígenos de 
classe II, a maior diversidade de seqüências encontra-se na cadeia . Os quatro 
genes que codificam os antígenos de histocompatibilidade encontram-se no 
cromossomo 6. Cada gene possui de 8 a 40 alelos diferentes, sendo que cada alelo 
especifica um determinado antígeno. Desse modo, para um determinado 
cromossomo 6, podem existir 20 alelos possíveis para o gene HLA-A, 40 alelos para 
o antígeno HLA-B e assim sucessivamente. Teoricamente podem existir mais de 75 
000 combinações dos alelos HLA, um número que é o resultado do produto de todos 
os alelos possíveis para cada gene. Cada uma dessas combinações é denominada 
de haplótipo. Devido ao fato de todos os genes se encontrarem fisicamente muito 
próximos entre si no cromossomo 6, a probabilidade de que estes venham a se 
separar durante o processo da recombinação (“crossing-over”) é bastante baixa. 
Pode-se então assumir que esses genes estão em “linkage”. Em conseqüência, o 
padrão estabelecido pelo haplótipo de um indivíduo tende a se repetir sempre que 
 
 
 
 
 
29 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
houver replicação do DNA e passa a exibir um caráter estável (padrão presente em 
todos os tecidos de um indivíduo), além de ser transmitido de forma intacta de uma 
geração a outra. A variação observada no antígeno HLA é suficientemente grande 
para permitir que uma pessoa seja individualizada levando em conta somente os 
locos associados. 
Hoje se sabe que qualquer modificação no código genético de um 
organismo pode ser chamada de mutação. As mutações podem ser espontâneas 
(determinadas por fatores endógenos) ou induzidas (quando decorrem de agentes 
exógenos). As espontâneas são promovidas por modificações químicas das bases. 
Tais modificações podem envolver alterações na seqüência codificante ou na forma 
em que o código genético é organizado, são as mutações gênicas. 
 
Mutações de Ponto 
 
Podem ser de três tipos: substituição, deleção e inserção. 
As substituições ocorrem como resultado de mudanças em pares de bases 
envolvendo apenas um ou alguns poucos nucleotídeos. Caracteriza-se Transição 
quando há substituição de purina por purina (G• A e A• G) ou de pirimidina por 
pirimidina (C• T e T•C). A Transversão ocorre quando uma purina é substituída por 
pirimidina, e vice-versa. 
De acordo com o código genético, certo aminoácido pode ser determinado 
por mais de um códon; algumas mutações, portanto, não alteram a seqüência de 
aminoácidos produzida pelo gene modificado e sua função permanece a mesma. 
Por exemplo, o aminoácido Prolina pode ser determinado pelos códons CCA, CCC, 
CCG e CCU. Portanto, uma mutação na terceira base desses códons não provocaria 
mudança na seqüência de aminoácidos da cadeia polipeptídica. As mutações desse 
tipo são chamadas “silenciosas” e são bastante freqüentes; elas são responsáveis 
por uma variabilidade genética que é sempre maior do que a diversidade de 
características. 
Existem mutações que alteram a proteína, pois causam a substituição de 
um aminoácido na proteína em formação. As conseqüências podem ser graves, 
 
 
 
 
 
30 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
alterando completamente a forma espacial e a função da proteína. É o caso da 
substituição de um nucleotídeo no gene responsável pela produção da hemoglobina, 
em que o códon GAA passa a ser GUA. Com isso, há substituição de um 
aminoácido na cadeia polipeptídica (Glutamato • Valina), que resulta na produção de 
hemoglobina defeituosa, causando uma doença chamada anemia falciforme. Estas 
são mutações com sentido trocado. 
Há casos em que mutações na seqüência de nucleotídeos e de 
aminoácidos não resultam na perda ou alteração da função da proteína. Certasregiões de uma molécula podem não ser essenciais ao seu funcionamento. A 
insulina, por exemplo, é um hormônio presente em todos os vertebrados, mas a 
molécula não é idêntica em todas as espécies. Quando comparamos a seqüência de 
aminoácidos da insulina de duas ou mais espécies diferentes, observamos 
alterações na seqüência que, no entanto, não prejudicam a forma e a função dessa 
proteína. Dizemos então que ocorreram mutações funcionalmente neutras, 
conservadas no genoma dos indivíduos ao longo das gerações. 
Uma mutação que gera um dos três códons de parada (UAA, UAG, UGA) é 
chamada sem sentido. Se o mRNA (RNA mensageiro) for suficientemente estável 
para ser traduzido, o produto da tradução em geral será tão instável que sofrerá 
degradação dentro da célula. Esta situação poderá ser importante a ponto de levar o 
indivíduo a uma condição letal. 
Além das regiões codificadoras, outras porções do DNA que podem sofrer 
mutação são os sítios de “splicing”, ou seqüências regulatórias, genes de fatores de 
transcrição ou regiões 5’ e 3’ não traduzidas. Apesar de não fazer parte do RNAm, 
estão diretamente relacionadas aos éxons, podendo interferir na expressão gênica, 
reduzindo ou aumentando-a, além de conferir instabilidade ao RNAm quando 
mutadas. 
Mutações de ponto de um único nucleotídeo nos microssatélites mostraram 
haver, nestes segmentos de DNA repetivivo, o favorecimento de um tipo de mutação 
em vez de uma substituição espontânea ou aleatória de bases. O excesso de 
transições encontradas pode ser compreendido pelo mecanismo de metilação de 
citosinas (formando 5-metil-citosina), que ocorre especificamente quando uma 
 
 
 
 
 
31 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
citosina está situada ao lado de uma guanina. A desaminação (retirada de um 
grupamento amina) espontânea da 5-metil-citosina formada em timina no par CG 
origina transições C-T ou G-A. Este tipo de mutação é 25 vezes mais freqüente que 
qualquer outra mutação de um único nucleotídeo. Assim, o par CG é chamado de 
“hotspot”, por representar um verdadeiro “ponto quente” para mutação no genoma 
humano. 
 
Inserções e Deleções 
 
Nem todas as mutações gênicas são substituições de bases. Às vezes um 
nucleotídeo pode ser inserido ou excluído da seqüência de bases do DNA. No 
processo de síntese protéica, cada trinca de bases corresponde a um determinado 
aminoácido; se uma ou duas bases são adicionadas ou excluídas, ocorre 
deslocamento do módulo de leitura (“frameshift mutation”), o que significa que toda a 
seqüência de códon será alterada; conseqüentemente, a seqüência de aminoácidos 
também não será mais a mesma. 
Inserções ou deleções de trincas de nucleotídeos podem apenas 
acrescentar ou excluir um aminoácido da cadeia polipeptídica. Isto significa que a 
proteína terá um determinado aminoácido a mais ou a menos, mas não terá toda a 
seqüência de aminoácidos alterada. 
Grandes inserções e deleções gênicas podem levar os aumentos ou perdas 
consideráveis de material genético. Ocorrendo em determinados locais, como no 
DNA microssatélite, elas levam os pareamentos errôneos tanto durante a mitose 
(após a replicação, quando as duas cromátides irmãs em geral trocam DNA) quanto 
durante a meiose (quando os cromossomos homólogos ficam pareados e fazem 
crossing over). O mecanismo de crossing over desigual é tido como o responsável 
pela deleção de um dos genes de globina na talassemia e de genes de pigmentos 
visuais verdes (provocando alterações na percepção e distinção das cores vermelha 
e verde). 
Uma classe importante descrita de mutações é a repetição de tri-
nucleotídeos, observada em distúrbios como a “Síndrome de Huntington” e a 
 
 
 
 
 
32 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
“síndrome do X frágil”. Nestas doenças, a expansão tri-nucleotídica, situada na 
região codificante (doença de Huntington) ou na região transcrita, mas não traduzida 
de um gene (síndrome do X frágil), pode ampliar e interferir na expressão gênica 
normal, por gerar um produto protéico anormal ou alterar a transcrição ou o 
processamento do RNAm. 
Outro mecanismo responsável por alterações no código genético é a 
mutagênese de inserção. A família L1 de seqüências intercalares repetitivas 
representa uma classe de DNA passível de ser transcrita em RNA que, quando 
reversamente transcrito, gera uma seqüência de DNA capaz de se inserir em pontos 
diferentes do genoma. Em alguns pacientes com hemofilia A, seqüências L1 com 
vários kilo bases (Kb) de tamanho foram encontradas inseridas em um éxon no gene 
do fator VIII da coagulação, interrompendo a seqüência codificante e inativando o 
gene. Este achado sugere que pelo menos algumas das 100.000 cópias da família 
L1 no genoma humano são capazes de causar doença por mutagênese de inserção. 
 
Controle da Expressão Gênica 
 
Apesar da maioria das células conterem 100% do material genético de um 
indivíduo, sabemos que apenas 1% do DNA é transcrito em RNAm codificante de 
proteínas e até 10% do DNA são transcritos em RNA nuclear, sendo assim podemos 
considerar que uma célula apresenta quatro categorias de genes: os que já 
funcionaram em uma fase anterior e atualmente não funcionam mais, os que estão 
em funcionamento em um determinado momento, os que ainda irão funcionar mais 
tarde e os que nunca funcionaram nem funcionarão, neste tipo de célula. 
A principal questão aqui envolve o processo de diferenciação celular, ou 
seja: como uma célula totipotente, que contém todo o material genético, divide-se 
por mitose originando trilhões de células com formas e funcionamento diferentes, 
apesar de possuírem o mesmo DNA? 
Esse controle do que é expresso pode ocorrer em vários níveis: transcrição, 
processamento, transporte do RNAm, tradução, pós-tradução; funcionamento 
enzimático. Podemos dizer que o mecanismo que controla o que é transcrito é o 
 
 
 
 
 
33 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
principal. Uma primeira categoria em que se dividem os mecanismos reguladores é a 
que consiste em ligar (indução) ou desligar (repressão) óperons em resposta a 
alterações ambientais. Este sistema tem maior significância entre os 
microorganismos. A segunda categoria envolve o desencadeamento de circuitos pré-
programados de óperons. 
Para entendermos como ocorre essa interação entre o ambiente e 
determinada célula vamos inicialmente analisar o controle da expressão gênica nos 
Procariontes, através dos resultados obtidos por Jacob e Monod que criaram um 
modelo de controle gênico para explicar a utilização da lactose pela bactéria E. coli. 
O modelo óperon lac:. 
 
 
Fonte: Livro "Color Atlas of Genetics" 
Fig.1.9 : modelo esquemático do sistema óperon lac. 
 
 
Existem três categorias de genes: o regulador; o operador e os estruturais. 
O regulador controla o operador e este, os estruturais. O gene regulador produz uma 
proteína chamada repressor. O repressor se liga ao gene operador, impedindo a 
ligação da RNA pol e, portanto impedindo a transcrição dos genes estruturais que 
codificam as enzimas de degradação da lactose. Quando o indutor (no caso a 
lactose) é adicionado ao sistema, este se liga no repressor, liberando o operador, o 
que permitirá a ligação da RNA pol ao sítio promotor e conseqüentemente os três 
genes estruturais serão transcritos. 
 
 
 
 
 
 
34 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Fonte: Livro "Color Atlas of Genetics" 
Fig.1.10: modelo esquemático do sistema óperon lac. O. repressor se liga aogene 
operador, impedindo a ligação da RNA pol e, portanto impedindo a transcrição dos genes estruturais. 
 
 
O Sistema Repressor pode ser exemplificado pelo Óperon Triptofano. 
 
 
Fonte: Livro "Color Atlas of Genetics" 
Fig.1.11 :sistema repressor Óperon Triptofano 
 
 
O triptofano é um aminoácido essencial nos eucariontes, porém as bactérias 
podem sintetizá-lo, mas isso só ocorre se ele não estiver disponível no meio. 
Quando adicionado ao meio de cultura, a bactéria cessa a produção de triptofano 
em aproximadamente 10 minutos. 
Este óperon possui cinco genes estruturais (Tryp A-E) relacionados as cinco 
etapas na produção do triptofano. O repressor não tem afinidade espontânea pelo 
operador, o qual estando livre permite a passagem da RNA pol. Quando o triptofano 
está presente adiciona-se um co-repressor que se liga ao repressor e este conjunto 
liga-se ao operador interrompendo o funcionamento do Óperon. 
 
 
 
 
 
 
35 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Fonte: Livro "Color Atlas of Genetics" 
Fig.1.12: Etapa final da regulação gênica nos procariotos (sistema Óperon). 
 
 
Nos eucariontes há ainda bastante incerteza quanto aos mecanismos de 
regulação gênica, são poucos os exemplos de controle gênico em contraposição aos 
conhecimentos adquiridos a partir de procariontes. 
Esses mecanismos de regulação citados podem ser classificados também 
como regulação em curto prazo (reversível, como a ação de hormônios sobre seus 
órgãos alvos) e em longo prazo (irreversíveis, como a diferenciação celular). 
 
 
Técnicas de Biologia Molecular 
 
Em 1979, Alec Jeffreys, que estudava hemoglobinopatias, idealizou uma 
técnica para estudar polimorfismos especificamente associados com os locos das 
globinas humanas  e γ . Esse método baseava-se na observação de que devido a 
mutações aleatórias, sítios de restrição poderiam ser criados ou eliminados. Dessa 
forma, empregando determinadas endonucleases, foi possível observar que a 
digestão dos genes da globina produzia fragmentos de DNA de massas diferentes. 
Os fragmentos polimórficos eram então visualizados através da hibridação 
molecular, com sondas consistindo de seqüências homólogas dos genes da globina. 
Essa técnica foi denominada de RFLP, de polimorfismos de comprimento de 
fragmento de restrição. 
Em 1980 Wyman e White, estenderam o estudo pioneiro de Jeffreys para 
regiões do genoma que não estavam restritas à eucromatina, isto é, regiões que 
prescindiam de um conhecimento a priori sobre as seqüências alvo. Eles 
 
 
 
 
 
36 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
raciocinaram que essa abordagem poderia ser usada para estudar polimorfismos 
genômicos de uma forma geral, desde que fossem empregadas sondas 
correspondentes a seqüências de cópia única e que as sondas fossem 
suficientemente longas. A sonda utilizada foi DNA humano selecionado de uma 
biblioteca construída em fago λ. Com essa estratégia, Wyman e White obtiveram em 
onze amostras de DNA humano, padrões que mostravam uma grande freqüência de 
genótipos variados, isto é, que exibiam uma variação multialélica. Dos padrões 
encontrados, poucos exibiam homozigose. Nesse mesmo trabalho, Wyman e White 
se preocuparam em estudar se o padrão de digestão obtido poderia ser transferido 
para os descendentes. Para tal os pesquisadores investigaram os padrões 
polimórficos em sete membros de uma família ao longo de três gerações. A análise 
de pedigree, facilitada pelo fato de que cada indivíduo exibia somente dois alelos por 
lócus, mostrou que de fato os padrões genotípicos poderiam ser herdados. Eles 
concluíram então que no caso dos heterozigotos, cada indivíduo da progênie seria 
potencialmente útil para estudos visando detectar “linkage”. Os pesquisadores 
terminam o seu artigo afirmando que: “dados detalhados com esses marcadores 
obtidos de análises de pedigree em uma população grande, permitiriam a 
identificação dos indivíduos através de seus genótipos”. E ainda: “Essa estratégia 
experimental tornaria os humanos mais adequados para o estudo da genética”. 
A técnica do RFLP baseia-se na detecção de polimorfismos que dependem 
não só da presença de repetições de número variável (VNTR), como também das 
mutações que alteram o padrão de digestão por enzimas de restrição. Se também 
for considerado o polimorfismo pontual (de somente um nucleotídeo), também 
conhecido como SNP (de “single nucleotide polymorphism”), o polimorfismo aumenta 
em mais algumas ordens de grandeza. 
Com a técnica de amplificação por reação da cadeia da polimerase (do 
inglês, Polimerase Chair Reaction – PCR), foi possível também realizar análises com 
uma quantidade inicial de DNA muito pequena. Quando as seqüências investigadas 
são relativamente curtas, aumenta-se a probabilidade que estas possam ser 
detectadas através da PCR, mesmo em condições altamente lesivas ao DNA 
nuclear. 
 
 
 
 
 
37 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
O processo de PCR foi descrito por Kary Mullis no final da década de 1980, 
tendo-lhe sido posteriormente, em 1993, atribuído o Prêmio Nobel da Química pelo 
seu trabalho. Em 1989, a Hoffman La Roche & Perkin-Elmer Corporation patenteou 
este processo. O método PCR é usado habitualmente nos laboratórios de 
investigação médica e biológica para uma variedade de tarefas, como a detecção de 
doenças hereditárias, que é a identificação de "impressões digitais" genéticas. A 
construção de árvores filogenéticas (árvores de relação entre espécies), a clonagem 
de genes (ver adiante), testes de paternidade, exames para detecção de agentes 
patogênicos e outros. 
Em teoria, é possível amplificar qualquer DNA. Uma das principais 
aplicações do PCR é na medicina forense, onde pequenas amostras de DNA 
retiradas da cena de um crime, além de ser rotineiramente utilizado em 
procedimentos científicos de Biologia Molecular como amplificação para gerar 
mutagênese, detecção de mutações ou preparação de fragmentos de DNA para 
clonagem inserção em plasmídeo. Por exemplo, também pode ser utilizado para 
identificação de patógenos que estão presentes em amostras como, por exemplo, 
identificação de agentes como Cândida sp, Chlamydia trachomatis, HPV Vírus do 
papiloma humano e seus genótipos, HBV Vírus da Hepatite B. 
O PCR é um método muito sensível de análise e por isso é realizado com 
muito cuidado para evitar contaminações que possam inviabilizar ou tornar errôneo o 
resultado. Em primeiro lugar, deve-se extrair o material genético da célula sem 
danificá-lo. Normalmente o material extraído é o DNA mas pode-se trabalhar com o 
RNA em uma RT-PCR que é um desdobramento do PCR e possui outras 
aplicações. 
Depois de extraído o DNA, a este é adicionada uma mistura (também 
conhecida como pré-mix) que contém os dNTPs (desoxirribonucleotídeos trifosfatos), 
que são as bases nitrogenadas ligadas com um e três fosfato, os primer, também 
chamados de oligonucleotídeos (ou iniciadores), a enzima DNA polimerase em uma 
solução tampão. Toda esta mistura é colocada na máquina de PCR, o termociclador, 
que faz ciclos de temperatura pré-estabelecidos com tempos exatos. 
 
 
 
 
 
38 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
Nesse contexto, mesmo que as amostras contenham contaminação por 
microrganismos diversos, os iniciadores (primers) usados são suficientemente 
específicos, o que permite a amplificação exclusiva de DNA humano (ou de DNA de 
outras espécies, caso a investigação envolva outros animais que não o homem).Na primeira etapa do ciclo a temperatura é elevada de 94 a 96ºC por pouco 
tempo para que haja a separação da dupla cadeia de DNA (Denaturação). Na 
segunda etapa a temperatura é reduzida entre 50 a 60ºC dependendo da quantidade 
de C e G encontrada no primer, para que os primers se anelem (pareiem) com o 
DNA (etapa de anelamento). Na última etapa do ciclo a temperatura é elevada a 
72ºC para que a enzima possa funcionar sintetizando a nova molécula (etapa da 
extensão), em seguida um novo ciclo é iniciado. Normalmente são realizados de 25 
a 40 ciclos para cada reação na qual a taxa de replicação são exponenciais dois 
ciclos. O resultado pode ser analisado através de uma eletroforese em gel de 
agarose ou de poliacrilamida. 
 
 
 
 
 
39 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores
 
 
Fonte: www.icb.ufmg.br 
Fig.1.13: Representação esquemática do processo de reação da Cadeia da Polimerase 
(também chamado de amplificação), que ocorre no aparelho termociclador. 
 
 
----------------- FIM DO MÓDULO I ------------- 
 
 
 
 
Programa de Educação 
Continuada a Distância 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso de 
Farmacogenética 
 
 
 
 
 
Aluno: 
 
 
 
 
EAD - Educação a Distância 
 Parceria entre Portal Educação e Sites Associados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
 
MÓDULO II 
 
 
FUNDAMENTOS DE FARMACOLOGIA 
 
• Droga: qualquer substância química, exceto alimentos, capaz de 
produzir efeitos farmacológicos, ou seja, provocar alterações em um sistema 
biológico. 
• Fármaco: sinônimo de droga 
• Forma Farmacêutica: forma de apresentação do medicamento: 
comprimido, drágea, pílula, xarope, colírio, etc. 
• Remédio: palavra usada pelo leigo como sinônimo de medicamento e 
especialidade farmacêutica – remédio refere-se a qualquer procedimento que possa 
ser usado para tratamento de patologias. 
• Medicamento: droga preparada pela indústria farmacêutica com 
finalidade terapêutica. 
• Nome Químico: diz respeito à constituição da droga. 
• Farmacopéia: livro que oficializa as drogas/medicamentos de uso 
corrente e consagrada como eficazes. 
• Dose: é a quantidade a ser administrada de uma vez a fim de produzir 
efeitos terapêuticos. 
• Dose letal: dose que leva o organismo a falência generalizada, ou 
seja, morte. 
• Dose Máxima: É a maior quantidade de uma droga capaz de produzir 
efeitos terapêuticos, sem apresentar toxicidade. Dose Mínima: É a menor 
quantidade de uma droga capaz de produzir efeitos terapêuticos. 
• Dose tóxica: É a quantidade de droga que provoca intoxicação no 
organismo administrado. 
• Posologia: Quantidade necessária de medicamento para 
administração diária. 
 
 
 
 
 
42 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
• Pró-droga: substância química que precisa transforma-se no 
organismo a fim de tornar-se uma droga ativa. 
• Iatrogenia: problemas ou complicações resultantes de tratamentos 
clínicos ou cirúrgicos. 
• Placebo: palavra derivado do latim: “vou agradar”. Em farmacologia 
significa uma substância inativa administradas para satisfazer a necessidade 
psicológica do paciente. 
 
• A NATUREZA DAS DROGAS 
Uma droga pode ser definida como qualquer substância capaz de produzir 
uma alteração em determinada função biológica através de suas ações químicas. Na 
maioria dos casos, a molécula da droga interage com uma molécula específica no 
sistema biológico, que desempenha um papel regulador, isto é, faz o papel de uma 
molécula Ureceptora. 
 
 
CONCEITOS DE FARMACOLOGIA 
 
A fim de tornar cada vez mais previsíveis os efeitos das drogas, os 
farmacologistas tentam quantificar todas as fases da interação droga-organismo. 
Apesar da dificuldade inerente ao problema, pois talvez a variação biológica jamais 
possa ser totalmente enquadrada nos métodos matemáticos atuais, alguns 
resultados interessantes têm sido obtidos, determinando os efeitos benéficos e 
efeitos adversos das drogas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
Receptores e relações entre concentração e resposta 
 
Metabolismo de Fármacos 
 
O metabolismo de fármacos refere-se aos processos através dos quais os 
fármacos administrados são modificados pelo organismo. Os metabólitos resultantes 
são quimicamente distintos do fármaco que os originou, e geralmente mais polares. 
O aumento de polaridade significa que esses metabólitos serão difundidos através 
das membranas celulares menos rapidamente que o fármaco original. Tais 
substâncias tendem a ficar menos tempo no organismo, já que sua reabsorção no 
túbulo renal é reduzida, isto é, há um aumento na sua excreção. A distribuição 
restrita e uma excreção mais rápida limitará sua atividade farmacológica, de maneira 
que o metabolismo em geral converterá o fármaco num metabólito menos ativo. 
Entretanto, isto não ocorre em todos os casos, e metabólitos farmacologicamente 
ativos ou mesmo tóxicos são conhecidos. Assim sendo, o metabolismo do fármaco e 
as enzimas responsáveis por esses processos são considerados importantes na 
avaliação da ação de um fármaco. 
Uma vez que os fármacos ou substâncias seletivamente ativas agem sobre 
algumas células e não sobre outras, elas devem exercer seus efeitos em algum sítio 
ou sistema específico, ao qual está relacionado exclusivamente com a resposta. 
Esse componente celular é denominado receptor e pode ser definido como o sítio 
onde o fármaco se liga para exercer sua ação seletiva. 
As forças que comandam a interação entre átomos e moléculas também 
comandam as interações entre fármacos e seus receptores. Foram descritos quatro 
tipos de ligações, as quais são discutidas abaixo, na ordem crescente de sua força, 
incidências decrescentes na interação e, provavelmente, importância decrescente na 
determinação da atividade biológica seletiva. Presume-se que o receptor seja 
comparativamente estável na forma e que somente a alteração na estrutura do 
fármaco afetará sua seletividade e potência. 
 Forças de Van Der Waals. São forças de ligação fracas e muito 
freqüentes. Estabelecem-se entre quaisquer átomos que se encontrem muito 
 
 
 
 
 
44 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
próximos uns dos outros. A força de atração dessas ligações é inversamente 
proporcional à sétima potência da distância que separa os átomos ou moléculas. 
Quando o fármaco e seu receptor podem entrar em contato muito próximo, estas 
forças tornam-se altamente significativas. Quanto maior e mais específica for à 
molécula, maior será a contribuição dessas forças. Elas são os principais fatores que 
justificam o fato dos fármacos reagirem ou ligarem-se a um sítio e não a outro. 
 Pontes de Hidrogênio. Na superfície das moléculas, muitos átomos de 
hidrogênio possuem carga positiva parcial e podem formar pontes com cargas 
negativas de átomos de oxigênio ou nitrogênio. Uma vez que essas pontes agem a 
grandes distâncias, a aproximação não é tão importante para que elas ocorram. 
Junto com as forças de Van Der Waals, representa a base da maioria das interações 
fármaco-receptor. 
 Ligações Iônicas: Forma-se entre íons de cargas opostas, como por 
exemplo, a acetilcolina e o cloreto. Sua importância pode ser vista claramente com 
agentes bloqueadores neuromusculares, tais como a d-tubocurarina. Essas ligações 
agem numa velocidade muito grande e dissociam-se reversivelmente à temperatura 
corporal. 
 LigaçõesCovalentes: são formadas quando um mesmo par de elétrons 
é compartilhado por átomos adjacentes, e são responsáveis pela coesão de 
moléculas orgânicas. As ligações covalentes são comuns em farmacologia. Devido à 
sua força e dificuldade de reversão ou clivagem, os fármacos com essas ligações 
apresentam um efeito prolongado. A cloroquina, a dibenzilina e os 
anticolinesterásicos e organofosforados formam essas ligações. Tais compostos 
tendem a uma grande toxicidade. 
 
Receptores e Aceptores. 
 
Algumas moléculas biológicas são ligadas a fármacos específicos, 
provavelmente devido às suas características físico-químicas peculiares. Devido à 
sua localização e ao papel celular, o resultado dessa ligação induz alterações na 
atividade celular. Essas moléculas são os receptores. A força de ligação relativa à 
 
 
 
 
 
45 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
presença ou ausência dos receptores nas células, a importância e o papel dessas 
moléculas na função especial das células formam, em grande parte, a base da ação 
biológica seletiva. O estudo desses fatores, de extrema dificuldade e complexidade, 
é de fundamental importância na farmacologia. 
Os receptores opõem-se aos chamados aceptores, que são sítios 
quiescentes do organismo aos quais os fármacos se ligam. As ligações devem ser 
semelhantes às dos receptores, mas não desencadeiam nenhuma atividade 
biológica seletiva. Daí os nomes alternativos dos aceptores - “receptores 
quiescentes” ou “sítios de perda”. 
Alguns fármacos reagem com receptores que não estão distribuídos 
uniformemente sobre a superfície da célula, mas se agregam em pequenas áreas da 
membrana celular. Talvez o melhor exemplo desse caso seja a d-tubocurarina, que 
exerce o seu efeito na junção sináptica entre o nervo motor e o músculo voluntário, e 
reage com receptores limitados à região da placa terminal da célula muscular. Essa 
região representa 0,01-1,0% da superfície celular. Se a quantidade efetiva do 
fármaco na placa terminal fosse distribuída uniformemente numa única camada de 
moléculas sobre a área especializada, ela cobriria apenas 1% de sua superfície. 
Portanto, a d-tubocurarina paralisa o músculo voluntário por sua reação com 
receptores restritos a 0,0001-0,01% da superfície celular. Apenas uma fração muito 
pequena da d-tubocurarina injetada no animal é realmente responsável por sua ação 
biológica seletiva. A maior parte permanece nos fluidos do organismo, e uma fração 
considerável reage com proteínas plasmáticas e aceptores do tecido conectivo ou de 
outros tecidos. Em conseqüência, os sítios onde os fármacos se ligam não são 
necessariamente sítios de ação farmacológica. 
Fármacos que exercem atividades biológicas específicas idênticas ou 
semelhantes apresentam estruturas físico-químicas semelhantes. Um estudo das 
aminas simpatomiméticas, relaxantes musculares e agentes muscarínicos ilustra 
claramente este princípio. Entretanto, uma pequena mudança na estrutura química 
pode, muitas vezes, resultar numa perda ou redução marcante da atividade 
específica. Por exemplo, a l -norepinefrina e a d-norepinefrina são idênticas, uma é 
 
 
 
 
 
46 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
imagem especular da outra. Contudo, a forma levógira é 50 vezes mais ativa do que 
seu isômero. 
Essas considerações levam à conclusão de que os denominadores comuns 
para a atividade seletiva entre um determinado grupo de fármacos são ditados pelas 
características químicas e físicas do receptor. O termo afinidade é usado para 
descrever a propensão do fármaco em se ligar a determinado sítio receptor, e a 
atividade intrínseca define sua habilidade de iniciar a atividade biológica como 
resultado dessa ligação. Devido à complexidade do processo de ligação, a fármaco 
pode possuir afinidade, isto é, ligar-se ao sítio receptor e, contudo não desencadear 
a atividade específica, não possuir atividade intrínseca. Entretanto, isto é o mesmo 
que se ligar a um receptor, visto que outros fármacos podem ter afinidade pelo 
mesmo receptor, ser intrinsecamente ativas e, ainda, ser inativas com um aceptor. 
Nosso conhecimento acerca de receptores está inteiramente baseado em 
inferências e, em muitos casos, sua localização e natureza são totalmente 
desconhecidas. Muitas pesquisas estão sendo feitas atualmente para se isolar 
receptores. Os receptores para os anticolinesterásicos e inibidores da monoamino-
oxidase ou estão localizados em enzimas, ou então são enzimas. Muitos fármacos 
agem sobre os mesmos receptores através dos quais substâncias fisiologicamente 
importantes, como os neurotransmissores, exercem seus efeitos. Entretanto, 
possuem pouca semelhança com constituintes celulares conhecidos, e a existência 
de receptores para esses fármacos deve ser aleatória. 
Pesquisas bioquímicas têm elaborado muitas das séries de reações 
químicas cíclicas e seqüenciais que precedem um determinado evento celular final, 
seja ela uma alteração metabólica, uma redução de proteínas contráteis ou mitose. 
Em um grande número de exemplos, o local preciso da influência do fármaco nessas 
cadeias de reações é conhecido, como no caso da penicilina. 
A atividade seletiva dos fármacos pode ser especificamente bloqueada ou 
antagonizada por outros agentes. Por exemplo, a d-tubocurarina, que antagoniza o 
efeito da acetilcolina na placa terminal do músculo esquelético, não antagoniza na 
mesma dose os outros efeitos da acetilcolina, assim como os da histamina, 
serotonina ou epinefrina. Freqüentemente, o antagonismo entre um fármaco 
 
 
 
 
 
47 
Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos 
autores 
 
(agonista) e seu bloqueador específico (antagonista) ocorre no mesmo receptor. 
Esta interação é conhecida como antagonismo farmacológico. Pode-se considerar 
que esses bloqueadores específicos possuem grande afinidade pelo receptor, mas 
pequena ou nenhuma atividade intrínseca. Eles freqüentemente apresentam 
semelhança estrutural com seus agonistas. Muitas moléculas dos bloqueadores são 
maiores do que as moléculas dos fármacos que eles antagonizam. Podemos dizer 
que eles reagem com os receptores em virtude das características que tem em 
comum com seus agonistas, mas, devido ao seu tamanho maior, eles impedem o 
acesso das moléculas do agonista ao receptor. 
 
 
Dose e Potência 
 
Mesmo quando é feita uma tentativa de seleção de um grupo, a fim de 
homogeneizá-lo, ocorrem variações individuais. Quando um grupo não-selecionado 
de indivíduos é estudado, como é o caso da prática farmacológica, a variação nos 
efeitos do fármaco é consideravelmente maior. Assim, a dose adequada para um 
não é apropriada para outro. É certo concluir que os fatores que governam a 
afinidade e a atividade intrínseca de um agonista com relação ao mesmo tipo de 
receptor, em cada indivíduo, apresentam uma variação de propriedades. Alguns 
receptores interagem mais rapidamente com a molécula relativamente ativa do que 
outros e, assim sendo, reagem com o agonista numa concentração baixa. Se isto 
ocorre, quanto maior a dose dada, maior será a concentração do fármaco na região 
dos receptores, maior o número de interações fármaco-receptor, e mais intenso o 
efeito farmacológico. Uma relação dose ou concentração e efeito constitui um 
atributo da ação do fármaco invariavelmente observado na prática, exceto em 
situações incomuns quando é administrada uma dose que produz o efeito máximo. 
Dois fármacos quimicamente semelhantes, e que apresentam a mesma 
atividade seletiva, provavelmente agem sobre uma mesma população de receptores. 
Se um deles for efetivo numa concentração molar mais