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INTRODUÇÃO
Querido aluno!
Nesta aula, você será introduzido ao estudo do genoma humano e aprenderá conceitos que serão a base para a
aprendizagem de conteúdos de diferentes disciplinas dentro das áreas biológicas e das ciências da saúde.
Começaremos falando um pouco sobre o que é o material genético, suas funções, sua importância e como ele
�ca organizado dentro de uma célula eucariótica. Em seguida, conheceremos o conceito de gene e
entenderemos qual é o papel dele na formação de componentes importantes para o organismo humano. Você
também aprenderá sobre como podemos aplicar o conhecimento de identi�cação de genes ou outras partes do
DNA. Então, acompanhe-me nesse aprendizado para explorarmos o genoma humano e aprendermos como
aplicar todo esse conhecimento de forma prática. 
O GENOMA: ESTRUTURA, ORGANIZAÇÃO E APLICAÇÃO
Aula 1
ORGANIZAÇÃO DO GENOMA HUMANO
Nesta aula, você será introduzido ao estudo do genoma humano e aprenderá conceitos que
serão a base para a aprendizagem de conteúdos de diferentes disciplinas dentro das áreas
biológicas e das ciências da saúde.
31 minutos
BASES CROMOSSÔMICAS E MOLECULARES DA
HEREDITARIEDADE
 Aula 1 - Organização do genoma humano
 Aula 2 - Estrutura do cromossomo e principais técnicas de análise
 Aula 3 - Mecanismos mendelianos e não mendelianos de transmissão
 Aula 4 - Metodologias laboratoriais e moleculares em genética
 Referências
131 minutos
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Toda a informação genética que carrega as características hereditárias para a formação de diversos
componentes celulares e participa da regulação de diferentes processos biológicos está contida em moléculas
denominadas ácidos nucleicos. Eles consistem em moléculas capazes de armazenar informação em
sequências especí�cas capazes de serem transmitidas ao longo das gerações. Nos organismos, você poderá
identi�car dois tipos de ácido nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA)
(Figura 1). Nas células humanas, o ácido nucleico responsável pela estocagem dos dados é o DNA, podendo essa
informação ser transmitida ao RNA através de um processo denominado transcrição.
Figura 1 | Estrutura do DNA e RNA
Fonte: Wikimedia Commons.
O conjunto de todo o DNA de uma célula é denominado genoma. Em uma célula eucariótica, que é
caracterizada pela compartimentalização (núcleo, citoplasma e membrana plasmática), o genoma humano pode
ser organizado na forma de cromossomos, classi�cando-se da seguinte maneira: DNA nuclear e DNA
mitocondrial.
O DNA nuclear encontra-se no interior do núcleo celular, apresentando morfologia linear, mas tendo a
capacidade de se compactar na forma de cromossomos. Se você examinasse uma célula somática (ex.:
hepatócito) em um microscópio, você encontraria o DNA nuclear organizado em 23 pares de cromossomos (46
cromossomos no total), enquanto nos gametas (ex.: espermatozoide) você encontraria 23 cromossomos no
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total. O DNA nuclear é capaz de codi�car a maior parte das proteínas e RNAs do nosso organismo. O DNA
mitocondrial, por sua vez, está contido dentro da mitocôndria, possui morfologia circular e codi�ca para,
basicamente, enzimas relacionadas ao metabolismo dessa organela.
O código genético é organizado no DNA através de sequências de pares de bases nitrogenadas. Essa região no
DNA é denominada parte variável da molécula, podendo mudar ao longo de toda sua extensão. Ela diferencia-
se da parte monótona da molécula que permanecesse sempre igual e sendo formada pela estrutura de um
grupamento fosfato e uma pentose (Figura 1). A união dessas duas partes da molécula denomina-se
nucleotídeo.
As sequências de bases nitrogenadas, por sua vez, podem representar diferentes tipos de informações de
acordo com a sua localização dentro da molécula de DNA e de sua função. Podemos dividir, então, o DNA em
sequências gênicas, que correspondem aos genes, e sequências intergênicas, que ocorrem entre os genes. O
gene é caracterizado por ser uma sequência capaz de codi�car um produto funcional especí�co (ex.: proteínas e
RNAs). Porém, você deve perceber que, em sua estrutura, o gene pode apresentar regiões codi�cantes e não
codi�cantes. Atualmente, sabe-se que apenas 2% de todo o DNA é codi�cante. Todo o resto do DNA é dividido
em diferentes regiões não codi�cantes (ex.: íntrons, transposons LINEs, SINEs, entre outros), que ainda são
estudadas para melhor compreender suas diferentes funções.
O entendimento da organização e estrutura do genoma humano é de extrema importância porque, além de
auxiliar na compressão de diferentes processos biológicos e na pesquisa e elucidação de diversas doenças,
também permite aplicações práticas, como a identi�cação humana. Através da descoberta de padrões de
sequências dentro do DNA, é possível o desenvolvimento de técnicas laboratoriais que permitem a
comparação do DNA de diferentes amostras, sendo usadas para a identi�cação de pessoas, estabelecimento de
grau de parentesco, entre outros.
GENE E OUTRAS SEQUÊNCIAS DO DNA
Para você compreender mais profundamente o genoma humano, lembre-se de que o nosso organismo é
formado por tecidos que são compostos por células. É dentro de cada uma dessas células que encontramos o
nosso DNA. A informação genética é guardada na forma de bases nitrogenadas que se alternam ao longo da
molécula, formando diferentes sequências. As bases encontradas no DNA são denominadas Adenina (A),
Citosina (C), Guanina (G) e Timina (T). Elas encontram-se em cada uma das �tas de DNA, formando pares:
adenina com timina, guanina com citosina. O par �ca ligado entre si através de pontes de hidrogênio.
Você deve perceber que a interpretação da informação genética se dará através da leitura dessas diferentes
sequências de “letras” (bases nitrogenadas) presentes no DNA. Para entender isso, aprenderemos um pouco
mais sobre o gene. A estrutura do gene é composta por três regiões principais (Figura 2):
Figura 2 | Estrutura do gene
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Fonte: Wikimedia Commons.
• Região promotora: sequência que sinaliza o início do gene.
• Exóns: sequências codi�cantes que serão transcritas a RNA e, posteriormente, traduzidas a proteínas.
• Íntrons: sequências não codi�cantes que regulam a expressão do gene.
Além do gene, o DNA possui diversas outras sequências não codi�cantes que possuem não só importância
biológica mas também aplicabilidade prática ao serem utilizadas para pesquisa e outras atividades. Essas
sequências podem ser divididas em: elementos repetitivos em bloco e dispersos.
Os elementos repetitivos em bloco consistem em sequências de bases nitrogenadas no DNA que se repetem
em pequenos grupos ou blocos. Ex.: AATC AATC AATC... O principal exemplo é o DNA satélite:
• DNA satélite: consiste em repetições curtas, estando presente em estruturas como os centrômeros e
telômeros. Sua função ainda não é bem de�nida, sendo estudado, principalmente, seu papel com relação ao
encurtamento dos telômeros. No entanto, uma classe de DNA satélites, denominada VNTRs, possui grande
aplicação prática por ser utilizada em testes de identi�cação humana, como testes de paternidade, de
identi�caçãoindividual, mapeamento genético, entre outros. Os VNTRs dividem-se em: minissatélites (15 a 100
nucleotídeos) e microssatélites ou STRs (1 a 14 nucleotídeos).
Se cortarmos o DNA de diferentes cromossomos em regiões correspondentes aos minis e microssatélites,
podemos criar um padrão de sequências de diferentes tamanhos (DNA �ngerprinting) que é característica
daquele indivíduo em questão. A comparação dos diferentes padrões entre indivíduos permite a realização dos
conhecidos testes de DNA.
Figura 3 | Fingerprinting de DNA
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Fonte: Wikimedia Commons.
Os elementos repetitivos dispersos são sequências móveis de DNA que possuem a capacidade de se
proliferarem e transporem cópias em diferentes regiões do DNA. Eles se dividem em duas classes:
• Movem-se por meio do DNA: transpõem diretamente o DNA por processo de excisão e reinserção ou cópia.
Em bactérias, por exemplo, esses elementos podem inserir um gene para conferir resistência a antibióticos.
Exemplos: elementos de inserção (IS) e transposons.
• Movem-se por RNA intermediário: transpõem-se por mecanismo de transcrição reversa. Exemplos:
retrotransposons (semelhantes a retrovírus, LINEs e SINEs) e pseudogenes.
A função de cada uma das sequências não codi�cantes do DNA ainda não é conhecida, mas já se tem
conhecimento de que muitas delas possuem papel regulatório dentro do genoma e da célula.
USO DO ESTUDO DO DNA NAS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Agora que você já entende como a informação genética é guardada e como o genoma é organizado, assim
como a estrutura do DNA, você poderá entender um pouco mais da aplicação prática desses conhecimentos.
Ao saber como o DNA funciona e entendendo que ele dita a formação de diferentes componentes celulares
(como proteínas e RNA), você poderá perceber melhor como processos bioquímicos e �siológicos acontecem.
Com isso, poderá entender o funcionamento de uma célula especí�ca e, por sua vez, de um órgão e um
sistema. Por exemplo, sabemos que o pâncreas é um órgão que produz vários hormônios, como a insulina, que
tem papel no controle da glicemia. A insulina é uma proteína que é sintetizada pelas células beta do pâncreas.
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Porém, para que isso aconteça, primeiramente é necessário que se tenha a informação genética sobre ela.
Como vimos, essa informação está contida no DNA em forma de gene. Então, de um modo geral, o controle da
glicemia depende da expressão de pelo menos um gene presente em uma região do DNA.
Dessa forma, você agora conhece a estrutura do gene e de outras sequências encontradas no DNA. Nós vimos
que temos regiões codi�cantes (que produzem um produto funcional) e regiões não codi�cantes. A partir desse
conhecimento, você poderá entender que alterações em cada uma das partes de um gene podem levar a
diferentes consequências dentro do corpo humano. Essas alterações poderiam, por exemplo, in�uenciar na
estrutura de uma proteína que, por sua vez, pode ter um papel fundamental para o desenvolvimento de uma
doença ou característica. Por outro lado, se essas alterações ocorressem naquelas sequências não codi�cantes
regulatórias, outros processos celulares poderiam ser afetados indiretamente.
Sabendo disso, você poderá entender o funcionamento de uma doença ou, até mesmo, realizar uma pesquisa
em busca de alterações genéticas que estejam associadas a ela. Conhecendo o que é normal e esperado do
organismo, �cará mais fácil para você entender o mecanismo das diferentes patologias, ou até mesmo entender
como uma característica física é expressa no corpo humano.
Com isso, a compreensão da estrutura do DNA e das sequências que o compõem é necessária para o
diagnóstico de várias patologias, uma vez que algumas delas podem ser causadas por versões defeituosas de
um ou mais genes. Já quando falamos de regiões não codi�cantes do DNA, vimos que podemos detectar
sequências especí�cas e compará-las entre pessoas para a realização de teste de paternidade, auxiliar na
identi�cação de um criminoso ou, então, realizar a identi�cação de um cadáver.
O conhecimento de genética pode ser útil também no desenvolvimento de fármacos através do processo de
biotecnologia. Conhecendo um gene que codi�cará para uma proteína de interesse, é possível cloná-lo em um
microrganismo, como uma bactéria, e fazê-lo sintetizar essa proteína em larga escala. Esse processo é utilizado,
por exemplo, para produzir a insulina utilizada por paciente com Diabetes Mellitus. 
VÍDEO RESUMO
Caro estudante! Neste vídeo, você verá como a informação genética é armazenada e usada pelo corpo humano
e compreenderá um pouco sobre cada parte do DNA, incluindo os genes. Com isso, você aprenderá conceitos
que serão a base para várias disciplinas dentro das áreas biológicas, assim como poderão ser aplicadas na
prática em diferentes campos. 
 Saiba mais
Aprendemos que os genes são sequências de DNA capazes de produzir um produto, como uma proteína
ou RNA. Nós, seres humanos, por sermos organismos mais complexos, deveríamos, então, ter mais genes
do que organismos menos complexos, como um verme? Neste artigo, intitulado Revisitando o Dogma
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Central: a relação entre genes e proteínas, publicado na revista Genética na Escola pelo autor Felipe de
Vasconcelos e colaboradores, propõe uma discussão sobre o processo de transmissão genética e a relação
entre genes e proteínas.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível
em: https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/380/348. Acesso em 16 nov. 2022.
Você sabia que o genoma humano já foi sequenciado? Os pesquisadores já sabem a sequência de bases
nitrogenadas de todo o genoma humano. Essa análise foi iniciada pelo chamado Projeto Genoma Humano
e foi de grande importância para o entendimento da estrutura dos genes e diferentes sequências do DNA
humano. Nesse artigo, intitulado Projeto Genoma Humano: um retrato da construção do conhecimento
cientí�co sob a ótica da revista Ciência Hoje, publicado na Revista Ciência & Educação pelos autores Andréa
Carla de Souza Góes e Bruno Vinicius Ximenes de Oliveira, você poderá entender como esse projeto foi
realizado, assim como suas implicações para construção do conhecimento cientí�co.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível
em: https://www.scielo.br/j/ciedu/a/6NMQtBZN8C98xyFcZSgsWFn/?lang=pt#. Acesso em 16 nov. 2022.
INTRODUÇÃO
Querido aluno!
Nesta aula, você poderá se aprofundar mais sobre o estudo do nosso genoma e das principais características
que nosso DNA possui. Começaremos entendendo como o DNA nuclear se organiza dentro das células, como o
DNA �ca compactado e de�niremos o que é um cromossomo. Em seguida, você aprenderá as principais
características dos pares de cromossomos homólogos, incluindo os cromossomos sexuais. Com isso, você terá o
conhecimento necessário para aprender as diferenças entre eles e compreender como podem ocorrer
modi�cações do estado normal dos cromossomos. Por �m, abordaremos as principais técnicas de análise dos
cromossomos, reconhecendo a sua importância e aplicações. Preparado? Então, vamos juntos conhecer mais
sobre esse assunto tão importante para o entendimento do organismo humano.
O CROMOSSOMO: ESTRUTURA, ORGANIZAÇÃO E APLICAÇÃO
Aula 2
ESTRUTURA DO CROMOSSOMO E PRINCIPAIS TÉCNICAS DE
ANÁLISE
Nestaaula, você poderá se aprofundar mais sobre o estudo do nosso genoma e das principais
características que nosso DNA possui. Começaremos entendendo como o DNA nuclear se
organiza dentro das células, como o DNA �ca compactado e de�niremos o que é um
cromossomo.
32 minutos
https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/380/348
https://www.scielo.br/j/ciedu/a/6NMQtBZN8C98xyFcZSgsWFn/?lang=pt
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A informação genética está contida dentro da nossa sequência de DNA, estando, em sua maioria, presente no
núcleo celular. O DNA nuclear é organizado de forma que a molécula de DNA está associada a proteínas, sendo
esse conjunto chamado de cromatina. Se você conseguisse observar uma célula em tempo real sob um
microscópio, você veria que ela sofre modi�cações ao longo do seu ciclo celular (etapas de interfase e divisão
celular). Da mesma forma, a cromatina encontra-se em diferentes graus de compactação de acordo com a fase
do ciclo celular em que se encontra.
A compactação do DNA (Figura 1) ocorre através do enovelamento da �ta com proteínas associadas,
denominadas histonas. Esse conjunto forma estruturas ao longo do DNA chamadas nucleossomos. Por sua
vez, os nucleossomos se enrolarão uns aos outros até atingirem o grau máximo de compactação. Desse modo,
conseguimos entender que o DNA nuclear não se encontra em um estado estático, mas, sim, funciona de forma
dinâmica. Durante a interfase, quando o DNA precisa ser acessado em vários pontos para a expressão de genes,
a cromatina encontra-se relaxada em alguns locais (eucromatina), mas também podendo estar condensada em
outros pontos (heterocromatina). Já durante a divisão celular, a cromatina enovela-se, atingindo o grau
máximo de compactação: o cromossomo.
Figura 1 | Compactação do DNA
Fonte: Wikimedia Commons.
Novamente, se você observasse os cromossomos compactados em uma célula somática do corpo humano
(ex.: hepatócito), encontraria ali um total de 46 cromossomos, arranjados em pares (23 pares de
cromossomos). Dessa forma, podemos compreender que temos uma célula diploide (2n), isto é, temos duas
cópias de cada cromossomo. Isso se deve ao fato de que, ao sermos formados através dos gametas, recebemos
uma cópia do pai e outra cópia da mãe. Por essa razão, se você observasse o núcleo de uma célula gamética
(ex.: espermatozoide ou ovócito II), você encontraria ali 23 cromossomos no total. Com isso, temos uma célula
haploide (n), ou seja, com uma cópia de cada cromossomo.
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Ao examinar os cromossomos, você também perceberia que eles apresentam semelhanças entre os
cromossomos que foram um par e diferenças entre os pares de cromossomos. Saber as características normais
de cada cromossomo é importante para identi�car qualquer possível alteração. A�nal de contas, rupturas ou
defeitos ao longo da estrutura do cromossomo em última instância podem signi�car defeitos na sequência de
bases nitrogenadas, que, por sua vez, podem afetar genes ou sequências regulatórias.
Para que se faça o exame da estrutura dos cromossomos, é possível realizar um exame denominado cariótipo,
onde os cromossomos são ordenados e classi�cados com o intuito de pesquisar a presença de qualquer
possível alteração. Conjuntamente, outras técnicas podem ser associadas para a pesquisa de variações
especí�cas no DNA. Esses métodos de análise são chamados de técnicas de hibridização, isto é, são
metodologias que utilizam sondas formadas por um pedaço especí�co de DNA ou RNA que se ligará (ou
hibridizará) a uma sequência-alvo de DNA (aquela sequência que queremos detectar no DNA da amostra, por
exemplo). Essas sondas emitem algum tipo de sinal �uorescente ou colorimétrico ao hibridizarem, permitindo,
então, a detecção da presença ou ausência da sequência na amostra. Duas técnicas de hibridização muito
utilizadas no estudo da genética são o método de FISH e Southern blot.
CARACTERÍSTICAS DOS CROMOSSOMOS E CARIÓTIPO
Os cromossomos representam o grau máximo de condensação da �ta de DNA e organizam-se em forma de
pares em uma célula somática eucariótica. Um cromossomo é herdado da linhagem materna e outro
cromossomo é herdado da linhagem paterna. Esse par de cromossomos possui semelhanças genéticas com
relação aos tipos de sequências de DNA, ao tamanho e à localização do centrômero, sendo chamados de
cromossomos homólogos. As células humanas possuem 23 pares de cromossomos, sendo 22 pares de
cromossomos autossômicos e um par de cromossomos sexuais.
Os cromossomos eucarióticos possuem três elementos principais:
• Origens de replicação: locais que marcam o início da replicação do DNA.
• Centrômero: local que contém sequências repetitivas de DNA e que serve sítio de ligação das cromátides-
irmãs.
• Telômeros: são as extremidades do cromossomo, contêm sequências repetitivas de DNA e sofrem
encurtamento ao longo da vida.
Se você observasse os cromossomos ao longo do ciclo celular, veria que ora eles apresentam-se de forma
simples, ora estão duplicados. Nesse último caso, os cromossomos apresentam DNA duplicado em duas �tas,
chamadas de cromátides-irmãs.
O cariótipo é uma técnica para a visualização e o estudo dos cromossomos. Nessa técnica, a amostra de DNA é
cultivada com agentes que estimulam a divisão celular até o ponto de metá�se, em que os cromossomos estão
mais fáceis de serem visualizados. A partir daí os geneticistas conseguem separar cada par cromossômico e
avaliar suas características.
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Se você �zesse o cariótipo de uma célula, observaria no microscópio que os cromossomos possuem tamanhos,
posições do centrômero e bandeamento (padrão de bandas de acordo com o corante utilizado) diferentes.
Assim, poderíamos classi�cá-los em relação ao centrômero em (Figura 2):
• Metacêntrico: posição central do centrômero com os braços do mesmo tamanho (denominados braços
curtos e longos).
• Submetacêntrico: posição deslocada do centrômero, com tamanhos diferentes de braços.
• Acrocêntrico: posição do centrômero muito próxima a uma das pontas dos braços.
Figura 2 | Tipos de cromossomos
Fonte: Wikimedia Commons.
Através da análise do cariótipo, classi�cando cada cromossomo e fazendo a comparação com um padrão
normal, é possível identi�car alterações cromossômicas. Além disso, é possível determinar o sexo genético
através do cariótipo pela presença de dois cromossomos sexuais X (XX, feminino) ou um cromossomo sexual X e
um Y (XY, masculino). Na Figura 3, você poderá observar a aparência de um cariótipo normal do sexo masculino.
Figura 3 | Cariótipo normal
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Fonte: Wikimedia Commons.
Além do cariótipo, outras técnicas podem ser utilizadas para a análise cromossômica, principalmente quando o
objetivo é determinar a presença ou ausência de uma sequência especí�ca no DNA. Esses métodos, chamados
de técnicas de hibridização, utilizam sondas que se ligam a regiões especí�cas do DNA, podendo ser
detectado o sinal de ligação de várias maneiras:
• Southern blot: nessa técnica, o DNA é digerido em pequenos pedaços e separados por tamanho. Por �m,
uma sonda é adicionada para se parear a uma região de interesse no DNA. Caso o DNA estudadopossua essa
região de interesse, a sonda emite um sinal visual através do uso de um átomo radioativo ou corante
�uorescente.
• FISH (hibridização �uorescente in situ): uma sonda marcada com um ativo �uorescente se liga a uma região
de interesse do DNA de uma amostra. Ao ser realizado um cariótipo nessa amostra, é possível observar os
cromossomos com regiões �uorescentes, indicativas da presença dessa sequência.
O ESTUDO DOS CROMOSSOMOS NAS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Agora que você já entende como são os cromossomos normalmente e como podemos detectar alterações
através de diferentes técnicas, você poderá entender um pouco mais da aplicação prática desse conhecimento.
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A análise cromossômica é a base para o entendimento de diversas doenças genéticas, assim como a própria
detecção dessas patologias. Através do uso de técnicas, como cariótipo, e técnicas de hibridização, como o FISH
e Southern blot, é possível realizar a análise dos cromossomos, detectando-se a presença de alterações. Essas
alterações que são detectadas a nível cromossômico representam, por sua vez, alterações na sequência de
bases nitrogenadas do DNA, podendo afetar vários genes. Com isso, essas alterações podem estar ligadas a
várias patologias. Podemos classi�car algumas dessas alterações como:
• Alterações cromossômicas numéricas: quando o indivíduo apresenta diminuição ou aumento do número de
cromossomos além do normal (46 cromossomos). Muitas dessas alterações são incompatíveis com a vida e,
portanto, são alvo de detecção em amostras de aborto. Outras causam diferentes síndromes. O exemplo mais
clássico é a Síndrome de Down, causada pela presença de três cromossomos de nº 21, ao invés de dois.
• Alterações cromossômicas estruturais: quando o indivíduo apresenta cromossomos com perda de algum
dos braços, inversão da estrutura do cromossomo, translocação de pedaços entre cromossomos não
homólogos, entre outras. Essas alterações podem estar presentes em tumores, malformações e outras
síndromes, por exemplo.
É através do estudo das características dos cromossomos que é possível realizar a detecção dessas alterações e
estabelecer o diagnóstico de diferentes doenças, além de promover o mapeamento genético em famílias que
são afetadas por essas patologias. Através do rastreamento dessas doenças e observando o padrão de
herdabilidade delas, é possível realizar o aconselhamento genético, orientando casais, por exemplo, com
relação à probabilidade de seus �lhos nascerem com algumas das patologias estudadas.
Você também aprendeu que a cromatina se encontra em um estado dinâmico de compactação, com pontos
relaxados (eucromatina) e tensos (heterocromatina). Isso signi�ca que o DNA é capaz de controlar o acesso de
diferentes proteínas com relação às suas sequências, isto é, através disso é possível realizar o controle da
expressão gênica (processo que forma produtos funcionais a partir de genes). Tendo isso em mente, você
poderá compreender que existem processos que podem estimular a compactação ou não de regiões
especí�cas do DNA, afetando, assim, a expressão de um gene especí�co. Um dos exemplos desses processos é
chamado de metilação do DNA, que consiste na adição de um grupamento metil em uma região determinada
da molécula de DNA. Esse processo promove a compactação do DNA em certo ponto, diminuindo a expressão
dos genes presentes naquele local. A metilação ocorre naturalmente no organismo humano, mas já foram
detectados níveis anormais de metilação do DNA em doenças, como o câncer. Por isso, a análise da metilação
de DNA em regiões onde se encontram genes importantes para funcionamento e regulação das células é alvo
de diversas pesquisas. 
VÍDEO RESUMO
Olá, querido aluno! Nesse vídeo, você aprenderá sobre as diferentes formas que o DNA nuclear se apresenta e
seus graus de compactação, como também a de�nição, a estrutura e a classi�cação dos cromossomos.
Compreenderá de que forma podemos analisar o conjunto de cromossomos das nossas células com o uso de
diferentes técnicas. Por �m, verá como aplicar todo o conhecimento adquirido de forma prática.
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 Saiba mais
Aprendemos que a cromatina é uma estrutura dinâmica, apresentando diferentes pontos de compactação
e relaxamento da �ta de DNA. Através desse mecanismo é possível realizar o controle da expressão gênica.
No entanto, outros mecanismos também podem afetar a expressão dos genes, sendo estudados pela
epigenética. Neste artigo, intitulado Epigenética: conceito, mecanismos e impacto em doenças humanas,
publicado na revista Genética na Escolha, em 2019, pela autora Maria Prates Rivas e colaboradores, você
poderá aprender sobre esses mecanismos e entender como eles podem in�uenciar diversas doenças e
características humanas.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível
em: https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/311/280 . Acesso em 16 nov. 2022.
O cariótipo é uma das principais ferramentas de análise dos cromossomos, podendo ser detectados vários
tipos de alterações na estrutura normal dos cromossomos. Essa técnica auxilia no diagnóstico e na
pesquisa de várias doenças genéticas. No capítulo Estudo do cariótipo humano e principais
cromossomopatias”, do livro Genética Baseada Em Evidências - Síndromes e Heranças, dos autores Zan
Mustacchi e Sergio Peres, do Centro de Estudo e Pesquisas Clínicas de São Paulo, você poderá aprender
um pouco mais sobre essa técnica. A publicação encontra-se disponível para leitura on-line no próprio site
do Centro de Estudo e Pesquisas Clínicas de São Paulo.
Disponível em: http://www.sindromededown.com.br/wp-content/uploads/2015/05/capitulo06.pdf . Acesso
em 16 nov. 2022.
INTRODUÇÃO
Querido aluno!
Nesta aula, você poderá aplicar seus conhecimentos de organização do genoma e estrutura dos cromossomos,
uma vez que você aprenderá algumas formas como a informação genética é passada através das gerações.
Iniciaremos aprendendo sobre a classi�cação dos diferentes padrões de herança dos genes e entenderemos os
principais achados dos estudos de Gregor Mendel com relação à herança mendeliana. Você aprenderá os
principais conceitos utilizados em genética. Em seguida, você aprenderá sobre a classi�cação dos padrões de
Aula 3
MECANISMOS MENDELIANOS E NÃO MENDELIANOS DE
TRANSMISSÃO
Nesta aula, você poderá aplicar seus conhecimentos de organização do genoma e estrutura dos
cromossomos, uma vez que você aprenderá algumas formas como a informação genética é
passada através das gerações.
33 minutos
https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/311/280
http://www.sindromededown.com.br/wp-content/uploads/2015/05/capitulo06.pdf
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herança e como cada uma delas expressa uma característica ou patologia. Por �m, você poderá compreender
como aplicar todo esse conhecimento em questões práticas dentro da área da saúde. Então, vem comigo
entender mais sobre herdabilidade e como ela nos ajuda a entender mais sobre diferentes doenças genéticas!
CONCEITOS GERAIS DE GENÉTICA CLÁSSICA
As células humanas possuem 23 pares de cromossomos que contêm a informação genética para formar as
características do organismo humano. Cada par de cromossomo homólogo possui os mesmos genes, sendo
herança do pai e da mãe, e promovem a transmissão de características ao longo das gerações. Aforma como
ocorre esse processo pode seguir diferentes padrões e podemos dividir da seguinte forma:
• Padrões de herança mendeliano ou monogênico: forma características ou doenças determinadas por
apenas um gene.
• Padrões de herança não mendelianos: forma características ou doenças determinadas por mais genes, além
de ter efeito de fatores como epigenética ou serem extracromossômicas.
A herança mendeliana é descrita a partir dos resultados dos estudos de Gregor Mendel, um monge austríaco
que deduziu vários princípios genéticos importantes a partir de experimentos com ervilhas de jardim. A partir
desses resultados, foi possível descrever vários conceitos e princípios sobre a maneira que alguns genes serão
transmitidos. Os conceitos descritos são:
• Existe um fator que é transmitido pelas gerações e que é responsável por formar uma característica: o gene.
• Podem existir várias versões desse fator (ou gene). Eles são os alelos, que são variações de um gene, podendo
existir diversas. Ex.: Alelo A e alelo a.
• Como temos dois pares de cromossomos homólogos (diploide), podemos apresentar até duas versões de um
gene (cada uma herdada de um pai), que é denominada genótipo.
• Quando o indivíduo possui duas versões iguais (alelos) do gene, ele é denominado homozigoto (Ex.: AA ou aa).
Já quando possui duas versões diferentes, ele é denominado heterozigoto (Ex.: Aa).
• Cada gene é capaz de determinar uma característica ou doença que é chamada de fenótipo. Ex.: cor verde, cor
amarela, aspecto liso, aspecto rugoso etc.
• Durante a formação dos gametas (Figura 1), esse par de genes se separa de forma igual entre as células
(Princípio da segregação igual).
• Dois ou mais pares de genes diferentes se separarão de forma independente (Figura 1) entre as células
gaméticas (Princípio da segregação independente).
Figura 1 | Princípios da segregação igual e independente
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Fonte: elaborada pelo autor.
• Alguns alelos possuem um padrão de dominância sobre outros. O alelo será dominante (designado pela
letra maiúscula, ex.: A) quando ele expressa o seu fenótipo tanto quando se encontra em homozigose (AA)
quanto em heterozigose (Aa). Já o alelo recessivo (designado pela letra minúscula, ex.: a) só expressará seu
fenótipo quando estiver em homozigose (aa).
A partir desses conceitos gerais sobre a herança mendeliana, você poderá entender como alguns genes são
transmitidos e compreender, assim, a herdabilidade de diferentes patologias ou características. Isso será de
grande utilidade, principalmente, para o aconselhamento genético de famílias. O método de estudo dessas
doenças envolve a avaliação de famílias, sendo utilizada uma ferramenta denominada heredograma.
O heredograma é uma representação grá�ca de uma árvore genealógica usando uma série de símbolos
padronizados. Nele são indicados todos os indivíduos por geração, identi�cando-se aqueles que são ou não são
afetados pela patologia. A partir da análise do heredograma, é possível determinar o padrão de herança
envolvido em uma patologia ou característica e determinar a possibilidade de ela afetar a prole. Na Figura 2,
você poderá ver um exemplo de heredograma, assim como os principais símbolos utilizados.
Figura 2 | Exemplo de heredograma
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Fonte: elaborada pelo autor.
A determinação do genótipo de cada indivíduo e seus possíveis cruzamentos é realizado com o uso do Quadro
de Punnett, que permite uma simulação do cruzamento dos gametas.
PADRÕES DE HERANÇA E SUAS VARIAÇÕES
Os padrões de herança de genes podem ser classi�cados de acordo com a região ou o cromossomo em que
esse gene se localiza:
• Herança autossômica: referente a genes que estão presentes nos cromossomos autossômicos (1 a 22). Ela
pode ser do tipo dominante, quando o fenótipo é causado pela presença de um ou dois alelos dominante de
um gene (AA ou Aa). Ao analisarmos um heredograma desse tipo de herança, veremos que: ela está presente
em todas as gerações; pode afetar tanto homens quanto mulheres; pode ser transmitida de pai para �lho
homem e só é transmitida à prole através de um indivíduo afetado. Quando for do tipo recessiva, o fenótipo
será causado pela presença de dois alelos recessivos de um gene (aa). A análise do seu heredograma permite a
visualização das seguintes características: não está presente em todas as gerações (saltos de gerações); afeta
tanto homens quanto mulheres; pode ser transmitida de pai para �lho homem e indivíduos normais podem ter
�lhos afetados.
• Herança ligada ao X (ou ao sexo): referente a genes presentes no cromossomo X. Nas mulheres, como
possuem duas cópias de cromossomos X, o padrão de herança será parecido com o autossômico, enquanto nos
homens será diferente em razão de apresentarem somente um cromossomo X (hemizigotos). Essa herança
também pode se apresentar de forma dominante e recessiva. A principal característica nos heredogramas é que
a distribuição de indivíduos afetados não é igual entre os sexos, assim como a transmissão de pai para �lho
homem.
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• Herança holândrica: referente a genes presentes no cromossomo Y. Por isso, somente homens serão
afetados, sendo que pais afetados transmitem a característica para 100% dos seus �lhos homens.
• Herança pseudoautossômica: referente a genes presentes nos cromossomos sexuais (X e Y), mas que
possuem um padrão de herança parecido com o autossômico.
Além disso, os princípios das Leis de Mendel também podem apresentar variações, nas quais os genes podem
existir em mais de dois estados alélicos, e cada alelo pode ter um efeito diferente no fenótipo.
• Genes letais: nesse caso, uma combinação de alelos de um gene é capaz de provocar algum defeito ou
deformidade no indivíduo que causa sua morte. Ex.: nos genótipos AA ou AA , indivíduo é saudável; mas, caso
ele possua o genótipo A A , o indivíduo morre.
• Alelos múltiplos: nesse caso, temos a presença de mais de dois alelos possíveis para um gene. E as diferentes
combinações de alelo controlam diferentes características. Ex.: os grupos sanguíneos (A, B, AB e O) podem ser
formados pela combinação de pares dos três alelos possíveis (I , I e i).
• Herança codominante: nesse caso, o genótipo heterozigoto (Aa) codi�cará para um fenótipo que apresenta
características do genótipo homozigoto dominante (AA) e homozigoto recessivo (aa) ao mesmo tempo. Ex.: AA
codi�ca para o fenótipo pelagem vermelha e o aa para pelagem branca. O indivíduo Aa terá pelagem malhada
(vermelho com manchas brancas).
• Herança semidominante ou dominância incompleta: nesse caso, o genótipo heterozigoto (Aa) codi�cará
para uma característica intermediária daquelas codi�cadas pelos genótipos homozigotos. Ex.: AA codi�ca para
coloração vermelha, aa para coloração branca, e o indivíduo Aa terá coloração rosada. 
APLICAÇÃO PRÁTICA DAS HERANÇAS GENÉTICAS
Querido aluno, agora você é capaz de compreender o que são e onde se encontram os genes além de entender
como é a estrutura e organização dos cromossomos humanos. Você aprendeu a forma como a informação
genética é transmitida de pai para �lho através dos cromossomos e entendeu que a herdabilidade de algumas
características difere entre si.
Com esse conhecimento, você poderá compreender que existem diferentes mecanismos de expressão de uma
característica ou patologia e que eles podem ser causados por um oumais genes. Dessa forma, quando você for
estudar diferentes doenças genéticas, você poderá entender melhor os mecanismos que a envolvem. Por
exemplo, agora você entende que algumas patologias são causadas por um genótipo ou variação (alelo) de um
gene especí�co, e que isso está ligado a alterações na sequência de DNA, as quais, por sua vez, podem estar
relacionadas à alteração de uma proteína especí�ca. Essa proteína, por sua vez, pode ter papel-chave em uma
via bioquímica, que é essencial para o funcionamento normal de um órgão ou sistema. E, com isso, você poderá
compreender melhor os sintomas ou as consequências causadas por aquela patologia.
Por exemplo, a anemia falciforme, patologia que se caracteriza pela morfologia anormal (em foice) das
hemácias dos pacientes afetados, é uma doença genética caracterizada como uma herança autossômica
recessiva. Isto é, ela é uma doença causada por alteração em um gene em um cromossomo autossômico
x
x x
A B
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(cromossomo 11), que se manifestará quando o indivíduo possuir dois alelos recessivos (SS) para a doença.
Como você pode ver na Figura 3, a mutação na sequência de DNA causará uma mudança no aminoácido
traduzido, que, por sua vez, causará uma alteração estrutural na hemoglobina e na hemácia. No entanto, para
que essa patologia seja expressa, é necessário que a mutação ocorra nos dois cromossomos homólogos. Por
isso, para que um indivíduo herde essa patologia, é necessário que ambos os pais possuam o alelo recessivo (S),
ou seja, os pais devem ser heterozigotos (AS x AS) ou um heterozigoto e outro homozigoto recessivo (AS x SS).
Os possíveis cruzamentos podem ser conferidos utilizando-se o Quadro de Punnett.
Figura 3 | Alterações genéticas da anemia falciforme
Fonte: Wikimedia Commons.
Além disso, agora você sabe que existe uma forma de análise de uma doença genética ao longo de gerações: o
heredograma. Com ele, é possível identi�car como uma doença genética é transmitida de pais para �lhos e,
assim, analisar que tipo de herança genética está sendo apresentada. Dessa forma, casais que desejam ter mais
�lhos poderão entender a probabilidade do aparecimento da mesma patologia em sua prole. Em alguns casos,
a chance pode ser pequena e, em outros casos, todos os �lhos serão afetados. O heredograma é útil, inclusive,
para a identi�cação do padrão de herança de novas patologias, sendo, portanto, também utilizado no âmbito da
pesquisa.
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VÍDEO RESUMO
Olá, querido estudante! Neste vídeo, você aprenderá sobre as diferentes formas de como a informação genética
é passada através das gerações. Além disso, compreenderá os principais conceitos derivados dos achados dos
estudos de Gregor Mendel com relação à herança mendeliana. Em seguida, verá sobre a classi�cação dos
padrões de herança e como aplicar todo esse conhecimento em questões práticas dentro da área da saúde.
 Saiba mais
Os conceitos descritos por Gregor Mendel explicam a herdabilidade de várias doenças e características e
revolucionaram a maneira como o ser humano entende o DNA, o gene e os cromossomos. O processo de
ensino e aprendizagem desses conceitos, no entanto, nem sempre é tão fácil. Neste artigo, intitulado
Geneticats: Jogo Digital para Ensino de Genética, publicado na revista SBC – Proceedings of SBGames, em
2018, pelo autor Arthur Robinson de Oliveira Madureira e colaboradores, você poderá encontrar a
descrição de um aplicativo desenvolvido pelos autores que lhe auxiliará, de forma mais lúdica, na
compreensão das leis de Mendel.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema e busque o aplicativo em sua
loja de apps. Disponível em:
https://www.sbgames.org/sbgames2018/�les/papers/EducacaoShort/188193.pdf. Acesso em 16 nov. 2022.
Uma série de doenças genéticas apresentam um padrão de herança já estudado, sendo alvo de estudos de
famílias que buscam entender a forma como essa patologia é passada ao longo das gerações. O
aconselhamento genético é uma ação que busca auxiliar essas pessoas a atingirem seu objetivo. Nesse
artigo, intitulado Aconselhamento genético: será que eu preciso?, publicado na revista Genética na Escola,
em 2019, por Regina Célia Mingroni Netto, você poderá aprender um pouco mais sobre o aconselhamento
genético, como é realizado e para quais famílias é indicado.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:
https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/308/277 . Acesso em 16 nov. 2022.
Aula 4
METODOLOGIAS LABORATORIAIS E MOLECULARES EM
GENÉTICA
Agora que você já conhece mais sobre o genoma humano e a herdabilidade, que tal aprender
sobre como analisamos o DNA? Nesta aula, você conhecerá algumas técnicas que podem ser
utilizadas para a análise de DNA.
34 minutos
https://www.sbgames.org/sbgames2018/files/papers/EducacaoShort/188193.pdf
https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/308/277
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INTRODUÇÃO
Querido aluno!
Agora que você já conhece mais sobre o genoma humano e a herdabilidade, que tal aprender sobre como
analisamos o DNA? Nesta aula, você conhecerá algumas técnicas que podem ser utilizadas para a análise de
DNA. Começará entendendo como obtemos o DNA de amostras e o preparamos para análise através das
metodologias de extração de DNA e eletroforese. Depois, compreenderá como podemos ampli�car sequências
especí�cas de DNA com a técnica de Reação em Cadeia da Polimerase. Por �m, aprenderá sobre diferentes
metodologias para detectar sequências especí�cas do DNA e como podemos sequenciar um genoma. Vem
comigo entender o funcionamento dessas técnicas e aprender como podemos utilizá-las em diferentes áreas
das ciências biológicas!
ANÁLISE DO DNA: COMO É FEITA?
Querido aluno, imagine que você é um pesquisador e deseja detectar mutações presentes no DNA de um
indivíduo. Você se pergunta: de que forma isso pode ser feito? De onde você pode retirar o DNA? Como fazer
isso e como analisá-lo?
Para isso, ao longo dos anos, foram desenvolvidas diferentes técnicas de análise do DNA, cada qual com suas
vantagens e desvantagens, mas todas com utilidade dentro das ciências biológicas. Vamos conhecer algumas
delas!
Primeiro passo para analisar o DNA é retirá-lo das células (lembre-se de que a maior parte do genoma se
encontra no núcleo celular). Para isso, você terá que escolher qual seria a melhor amostra a ser coletada do
indivíduo a ser analisado. Podemos dividir os tipos de amostras em dois:
• Fontes abundantes: permitem a obtenção de grande quantidade de DNA. Ex.: sangue.
• Fontes escassas: de difícil extração e permitem obtenção de pouca quantidade de DNA. Ex.: �o de cabelo com
bulbo, raspado da mucosa bucal.
A escolha da amostra dependerá da disponibilidade do tecido para análise, sabendo-se que a qualidade e a
abundância do DNA diferirão entre elas, assim como a técnica de extração utilizada. A escolha também
dependerá do tipo de análise que será feita no DNA (PCR, sequenciamento, hibridização).
O segundo passo é extrair o DNA. As técnicas de extração de DNA são metodologias que possuem a
capacidade de isolar o DNA de outras substâncias da célula. A�nal de contas, o DNA encontra-se dentro do
núcleo, isolado pela carioteca e, ainda, empacotado junto a proteínas, como as histonas. Esses métodos, através
de processos químicose/ou físicos, conseguem fazer a separação de cada componente. Existem diferentes
técnicas, cada uma indicada para um tipo de amostra, mas, de modo geral, a extração consistirá em três passos:
Quadro 1 | Etapas da extração de DNA
1-Lise das membranas celulares 2-Descomplexação das proteínas 3-Separação do DNA
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Adição de agentes que causam a
ruptura da membrana plasmática e
nuclear. Ex.: detergentes e agentes
caotrópicos.
Adição de agentes que degradam
as proteínas. Ex.: detergentes (SDS)
e enzimas proteolíticas
(proteinases).
Adição de substâncias (ex.: sal
altamente concentrado) que
precipitará as proteínas,
separando-as do DNA.
Fonte: elaborado pelo autor.
A terceira etapa é ampli�car o DNA. Como a molécula de DNA é microscópica, a multiplicação desse DNA (fazer
várias cópias) facilitará a detecção da sequência de interesse. Para isso, em 1983, um pesquisador chamado
Kary Mullis desenvolveu uma técnica que “imita” a replicação do DNA in vitro. Nasceu, então, a técnica de
Reação em Cadeia da Polimerase. Nesse método são utilizadas pequenas sequências sintéticas de DNA
(primers) que se ligarão no início e no �nal da sequência de DNA que se quer ampli�car. A partir da inclusão de
uma enzima DNA polimerase e o uso de ciclos com diferentes temperaturas (etapas de desnaturação,
anelamento e extensão), essa enzima faz a replicação dessa sequência-alvo repetidamente, utilizando-se
nucleotídeos sintéticos chamados de desoxirribonucleotídeos trifosfato ou dNTPs (Figura 1). Com isso, ao
�nal do experimento, é possível obter várias cópias dessa sequência.
Figura 1 | Reação em Cadeia da Polimerase (PCR)
Fonte: Wikimedia Commons.
Os próximos passos dependerão do tipo de sequência a ser analisada e do objetivo do pesquisador. A PCR
descrita anteriormente é denominada PCR convencional. Ela pode servir de início para diferentes técnicas,
como de separação de fragmentos do DNA ou de hibridização.
Por sua vez, a própria PCR possui modi�cações que permitem não só a ampli�cação mas também a detecção
simultânea de uma sequência de interesse. Ex.: PCR em tempo real. Já outras permitem a análise RNA (RT-
PCR), a detecção de múltiplas sequências-alvo (PCR multiplex) ou ampli�cação de uma sequência interna a
outro fragmento que já havia sido ampli�cado (Nested-PCR).
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Além disso, em alguns casos, é necessária a análise de uma longa sequência de DNA, na qual o pesquisador
deseja saber a sequência exata de bases nitrogenadas no DNA de uma amostra. Para isso, é realizado o
sequenciamento do DNA.
METODOLOGIAS DE ANÁLISE DO DNA
Durante um processo de análise do DNA, após a extração e ampli�cação dele pela técnica de PCR, uma série de
outras técnicas podem ser realizadas de acordo com o objetivo do pesquisador.
Uma das técnicas que é realizada posteriormente à PCR é a eletroforese em gel de agarose. Nessa técnica, o
DNA ampli�cado é injetado em um gel que serve como um tipo de “rede”, limitando a passagem das sequências
de DNA por tamanho. À medida que uma corrente elétrica é gerada (Figura 2), o DNA (uma molécula negativa)
migrará através em direção ao polo positivo. Desse modo, as sequências maiores terão mais di�culdade de
passar pelo gel e migrarão mais lentamente do que as sequências menores. Com isso, a eletroforese permite a
separação do DNA em tamanhos conhecidos (comparáveis a uma escala padrão).
Figura 2 | Eletroforese em gel de agarose
Fonte: Wikimedia Commons.
O produto de uma eletroforese, por sua vez, pode ser associado a uma técnica de hibridização chamada
Southern blot. Nessa técnica, os fragmentos de DNA separados pela eletroforese são transferidos para uma
membrana e, posteriormente, submetidos a uma sonda (sequência de DNA especí�ca marcada com uma
substância sinalizadora), a qual se ligará a uma sequência-alvo de interesse. Em seguida, é feita uma impressão
em �lme fotográ�co do sinal (geralmente, �uorescente) emitido pela sonda ligada à região-alvo.
Além disso, como explicado anteriormente, a PCR possui alguns tipos de variações, como:
• PCR em tempo real (qPCR): essa técnica combina a ampli�cação de fragmentos já descrita no PCR
convencional conjuntamente com a detecção simultânea de �uorescência. Dessa forma, a ampli�cação, a
detecção e a quanti�cação do DNA são realizadas em uma única etapa. Nesse método, além dos ingredientes
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básicos da PCR, também é adicionada uma molécula repórter �uorescente, que permite monitorar a reação de
PCR a cada ciclo. Isso permite uma maior sensibilidade e especi�cidade de análise.
• PCR Multiplex: essa técnica utiliza mais de um par de primers em uma única reação, permitindo a detecção
de mais de uma sequência de DNA em uma única amostra.
• Nested-PCR: nessa técnica, em vez de se usar uma amostra diretamente extraída, utiliza-se o produto de uma
PCR anterior. Então, utiliza-se um par de primers que sejam internos ao par utilizado na primeira reação, ou
seja, é a PCR do produto de outra PCR. É utilizada para aumentar a sensibilidade e a especi�cidade em amostras
utilizadas cuja qualidade não é muito boa.
• RT-PCR: essa técnica permite a detecção de amostras de RNA ou análise de expressão gênica. Nesse caso,
partimos de uma amostra de RNA que será submetida ao processo de transcrição reversa pelo uso de uma
enzima chamada transcriptase reversa. O produto desse processo é chamado de DNA complementar ou cDNA.
A partir daí é realizada uma PCR para a detecção de uma sequência ou quanti�cação do RNA original através do
cDNA.
Caso o objetivo do pesquisador seja descobrir a sequência de bases nitrogenadas no material genético de um
organismo, como foi realizado para o vírus SARS-CoV-2 (Covid-19), é necessário realizar o sequenciamento de
DNA. Um dos métodos mais conhecidos de sequenciamento foi desenvolvido por Sanger em 1977. Nessa
técnica, o DNA é ampli�cado em várias cópias, como em uma PCR. No entanto, no sequenciamento de Sanger
é utilizado um desoxirribonucleotídeo modi�cado (ddNTP), que �naliza a formação da cadeia de DNA pela
enzima quando ele é utilizado (Figura 3). Isso permite a geração de várias sequências de tamanhos diferentes,
as quais, posteriormente, serão separadas por eletroforese. A partir do resultado da eletroforese, consegue-se
determinar a sequência de DNA.
Figura 3 | Sequenciamento de Sanger
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Fonte: Wikimedia Commons.
Atualmente, novas técnicas de sequenciamento surgiram, denominadas Sequenciamento de Nova Geração
(NGS), que apresentam mais automatização e alto rendimento.
APLICAÇÃO PRÁTICA DA ANÁLISE DE DNA
Querido aluno, agora que você já compreende de que forma obtemos o DNA de diferentes tipos de amostra,
como o ampli�camos e o analisamos, vamos entender como podemos aplicar as diferentes técnicas no
contexto da saúde?
As metodologias de análise do DNA poderão ser utilizadas tanto no âmbito de diagnóstico quanto de pesquisa.
A PCR em tempo real, por exemplo, pode ser utilizada na detecção de mutações ou outras alterações genéticas
na sequência de DNA de uma amostra. Isso permite o diagnóstico de algumas doenças genéticas, por exemplo,
a anemia falciforme. Comessa técnica, é possível realizar a genotipagem, isto é, detectar o genótipo do
indivíduo e, no caso da anemia falciforme, veri�car a ausência ou presença do alelo associado à patologia. Da
mesma forma, a genotipagem pode ser utilizada na pesquisa quando se procura associar um alelo de alguma
alteração genética (ex.: polimor�smo de nucleotídeo único ou SNP) com o risco aumentado de desenvolver uma
doença ou apresentar um mau prognóstico.
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Quando a qPCR é associada à RT-PCR, podemos detectar a presença do RNA de microrganismos que estejam
infectando um indivíduo. É dessa forma, por exemplo, que é feita a detecção do vírus SARS-CoV-2 em pacientes
com suspeita de Covid-19. Por sua vez, a RT-PCR também pode ser utilizada na pesquisa quando se quer
comparar a expressão de genes em diferentes amostras. Por exemplo, quando se quer veri�car se um gene
especí�co está sendo mais ou menos expresso em amostras normais versus amostras tumorais. Desse modo,
os pesquisadores podem conhecer mais sobre as alterações que as células tumorais possuem e pensar no
desenvolvimento de métodos diagnósticos ou na formulação de prováveis alvos terapêuticos.
O sequenciamento de DNA, por sua vez, é aplicado com o objetivo de conhecer parte ou todo o genoma de um
organismo. Ele pode ser utilizado para se conhecer a genética de um novo microrganismo, como foi feito com o
sequenciamento do SARS-CoV-2. Isso, por sua vez, foi essencial para o desenvolvimento de medicamentos e
vacinas contra ele.
O sequenciamento pode ser utilizado para a análise de produtos de biotecnologia e o controle de qualidade de
alimentos. Um exemplo desse caso é veri�car se a carne que está sendo vendida como bovina é composta
apenas por isso ou se compõe uma mistura de carnes de outros animais. Outra aplicação é na análise de
microbioma no ambiente, para que se entenda a população de microrganismos que nos cercam e como eles
podem in�uenciar a saúde humana.
Uma das aplicações mais importantes do sequenciamento foi o Projeto Genoma Humano. Ele foi desenvolvido
em um consórcio internacional, que tinha como objetivo sequenciar todo o DNA humano para que
conhecêssemos toda a sequência de bases nitrogenadas que possuímos. A partir daí foi possível começar a
compreender mais sobre o funcionamento do nosso corpo. Os resultados desse projeto foram publicados em
2003, nas revistas Nature e Science, e permitiram que conhecêssemos melhor a composição dos nossos genes,
possibilitando uma melhor compreensão do mecanismo de doenças, assim como o desenvolvimento de testes
genéticos, metodologias de análise e medicamentos.   
VÍDEO RESUMO
Olá, querido estudante! Neste vídeo, você aprenderá sobre diferentes metodologias de análise do DNA;
compreenderá como extraímos o DNA de amostras e como podemos ampli�cá-lo; conhecerá diferentes
técnicas de detecção de sequências especí�cas de DNA e como podemos sequenciar o DNA e, por �m, saberá
de que forma podemos aplicar cada uma das técnicas em diferentes contextos dentro das ciências biológicas.
 Saiba mais
A reação em cadeia da polimerase (PCR) é uma das principais técnicas de análise na área da genética,
permitindo a ampli�cação de sequências-alvo de DNA. Neste artigo, intitulado A Reação em Cadeia da
Polimerase (PCR), publicado na revista Genética na Escola, pelos autores Ernna Hérida Domingues de
Oliveira e Tiago Campos Pereira, você poderá conhecer mais detalhadamente sobre essa técnica, assim
como aprender sobre outras aplicações práticas.
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Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:
https://www.geneticanaescola.com/revista/article/view/318/286 . Acesso em 16 nov. 2022.
O sequenciamento de DNA é uma ferramenta muito útil, sendo utilizada para a detecção da sequência de
bases nitrogenadas de um genoma ou parte dele. Neste artigo, intitulado Sequenciamento de DNA:
métodos e aplicações, publicado no XIII Safety, Health and Environment World Congress, pela autora
Welika Faria Santos e colaboradores, você poderá aprender um pouco mais sobre os diferentes tipos de
sequenciamento de DNA e suas aplicações.
Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:
https://copec.eu/congresses/shewc2013/proc/works/33.pdf . Acesso em 16 nov. 2022.
Aula 1
STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.
WATSON, J. et al. Biologia Molecular do Gene. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2015.
Aula 2
DOMINGOS, P. P. Genética. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017.
STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.
WATSON, J. et al. Biologia Molecular do Gene. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2015. 
Aula 3
BORGES-OSÓRIO, M. R. L.; ROBINSON, W. M. Genética Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.
DOMINGOS, P. P. Genética. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017.
JORDE, L. B. Genética Médica. Rio de Janeiro, RJ: Grupo GEN, 2017. 
Aula 4
LIPAY, M. V. N.; BIANCO, B. Biologia Molecular: métodos e interpretação. São Paulo, SP: Grupo GEN, 2015.
SIMI, L. D. Biologia celular e molecular. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2018.
STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013. 
REFERÊNCIAS
1 minutos
https://storyset.com/
https://www.shutterstock.com/pt/
https://www.geneticanaescola.com/revista/article/view/318/286
https://copec.eu/congresses/shewc2013/proc/works/33.pdf
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INTRODUÇÃO
Nesta aula, abordaremos os conceitos e os diferentes mecanismos que envolvem a mutação, a recombinação e
o reparo. Também, falaremos sobre os principais efeitos e consequências que essas situações podem causar,
incluindo as patologias que os pacientes podem apresentar, como o câncer. Ao �m dessa aula, você será capaz
de entender os mecanismos que causam determinadas patologias com as quais um pro�ssional da saúde
poderá ter que lidar. Dessa maneira, você terá um conhecimento mais sólido e abrangente, para que consiga
auxiliar seu paciente. Esse é um tema sempre atual, pois ainda existe uma grande parte da genética que
possuímos apenas um conhecimento super�cial, e a publicação de novos estudos nos auxilia no entendimento,
no diagnóstico e no tratamento de diversas doenças. 
TIPOS DE MUTAÇÕES
As mutações são de�nidas como alterações que ocorrem na sequência de DNA, de maneira aleatória, e são uma
fonte importante de variabilidade genética. Podem ser classi�cadas em mutações gênicas (ou pontuais),
causando alteração em apenas um gene, ou mutações cromossômicas, alterando o número ou a estrutura dos
cromossomos (o que afeta múltiplos genes) (Figura 1) (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). Abordaremos os dois tipos
de mutações gênicas.
Aula 1
MUTAÇÃO, REPARO E RECOMBINAÇÃO GÊNICA
Nesta aula, abordaremos os conceitos e os diferentes mecanismos que envolvem a mutação, a
recombinação e o reparo.
26 minutos
PRINCÍPIOS DA CITOGENÉTICA CLÍNICA
 Aula 1 - Mutação, reparo e recombinação gênica
 Aula 2 - Epigenética e controle da expressão gênica
 Aula 3 - Epigenética e sua correlação clínica
 Aula 4 - Elementos de transposição (transposons)
 Referências
104 minutos
22/05/2023, 12:58 wlldd_231_u2_gen_med
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As substituições de bases consistem na substituição de um par de bases por outro, e são subdivididas em
transições e transversões. Na transição, temos a substituição de uma purina por outra purina (por exemplo,
mutação de A para G), ou de uma pirimidina por outra pirimidina (T para C, por exemplo). Já na transversão,
temos a substituição de uma purina para pirimidina, ou vice-versa: A para T ou C para G, por exemplo. Nas
mutações indel, temos a inserção e a deleção de bases, em que ocorre a inserção ou a deleção de um par de
bases na sequência de DNA, respectivamente (SNUSTAD; SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
As mutações cromossômicas podem ser estruturais (foco da próxima unidade) e numéricas, em que há
modi�cação do número de moléculas de DNA. São divididas em poliploidia e aneuploidia. Considerando que
euploides são organismos que possuem conjuntos completos (normais) de cromossomos, organismos que
possuem conjuntos adicionais de cromossomos são chamados de poliploides: diploides possuem dois
conjuntos de cromossomos (2n), triploides possuem três, tetraploides possuem quatro, e assim por diante. Os
organismos que possuem excesso ou ausência de determinado cromossomo (não do conjunto inteiro) são
chamados de aneuploides e possuem um desequilíbrio genético (GRIFFITHS, 2022).
Figura 1 | Tipos de mutações
Fonte: elaborada pela autora.
Com relação às consequências das mutações gênicas na codi�cação de aminoácidos, as mutações de
substituição de bases podem ser divididas em três tipos (Figura 2): silenciosa (ou sinônima), de troca de sentido
(não sinônima) ou sem sentido. A mutação silenciosa muda a sequência do códon, mas não muda o aminoácido
codi�cado (devido à degeneração do código genético). As mutações de troca de sentido mudam a sequência de
um códon para outra que codi�ca um aminoácido diferente; podem ser mutações conservadoras, codi�cando
um aminoácido quimicamente similar (não afeta a estrutura nem a função da proteína), ou mutações não
conservadoras, quando codi�cam um aminoácido quimicamente diferente. A mutação sem sentido altera a
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sequência de um códon que codi�ca um aminoácido para uma sequência de parada, geralmente tornando a
proteína inativa. Já as mutações indel alteram a fase de leitura de todos os códons posteriores à mutação,
inativando a proteína (SNUSTAD; SIMMONS, 2013).
Figura 2 | Consequências das mutações gênicas
Fonte: elaborada pela autora.
Os novos alelos que surgiram através de mutações são alvos de um segundo processo causador de variação: a
recombinação, que agrupa os alelos em novas combinações. Ocorre através de dois mecanismos durante a
meiose: distribuição independente e crossing over (quebra dos cromossomos parentais e reunião das partes
em novas combinações), de acordo com a Figura 3 (SNUSTAD; SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
Figura 3 | Crossing over
Fonte: elaborada pela autora.
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Devido à importância de manter a integridade do material genético, nosso organismo possui diversos
mecanismos de reparo do DNA, para abranger todos os tipos de dano.
As mutações podem causar diversas patologias, entre elas, o câncer (NUSSBAUM; MCINNES; WILLARD, 2016).
SURGIMENTO DAS MUTAÇÕES E PROCESSO DE RECOMBINAÇÃO
Com relação ao surgimento das mutações, pode ser espontâneo ou induzido. As mutações espontâneas surgem
porque a estrutura do DNA não é estática, e os átomos de hidrogênio das bases podem mudar de posição e
alterar o pareamento. Já as mutações induzidas são causadas por agentes externos (mutágenos) (SNUSTAD;
SIMMONS, 2013).
As mutações espontâneas são causadas por erros na replicação do DNA ou provocadas pelo próprio ambiente
celular (Figura 4). Dentre os erros na replicação do DNA, encontra-se a tautomerização: mudança da forma das
bases de acordo com a posição dos seus átomos. A forma mais frequente e estável das bases é a forma ceto,
mas, raramente, pode mudar para formas imino ou enol, alterando o padrão de pareamento e causando uma
mutação. Também pode ocorrer a derrapagem na replicação, que causa a repetição de trinucleotídeos
(SNUSTAD; SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
A expansão de trinucleotídeos é a causa da Doença de Huntington. A intensidade da doença varia
conforme o número de repetições e, devido à instabilidade dos trinucleotídeos nas células somáticas e
entre gerações, ocorre o fenômeno da antecipação: a doença �ca mais grave ou tem início mais cedo em
gerações sucessivas conforme aumenta a quantidade de cópias de trinucleotídeos.
O ambiente celular também pode causar mutações espontâneas: reações químicas do DNA com a água podem
levar à despurinação (perda de uma purina) e desaminação (remoção do grupo amina, convertendo citosina em
uracila, adenina em hipoxantina e guanina a xantina, o que altera o pareamento das bases). As espécies reativas
de oxigênio podem causar diversos danos ao DNA, como conversão da timina em timina glicol (que não faz par
com nenhum nucleotídeo) (SNUSTAD; SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
Figura 4 | Mutações espontâneas
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Fonte: elaborada pela autora.
As mutações induzidas podem ocorrer pela ação de métodos químicos ou físicos (Figura 5). Dentre os químicos,
os agentes alquilantes adicionam grupos alquil, metil ou etil às bases, alterando o pareamento. Os adutos
volumosos ligam-se à guanina e provocam sua liberação, criando um sítio apurínico, enquanto os análogos de
base incorporam-se à sequência de DNA e geram erros de pareamento. Os agentes intercalantes distorcem a
forma do DNA e prejudicam o funcionamento da DNA polimerase. Considerando os agentes físicos, a luz
ultravioleta forma dímeros de timina (as bases ligam-se na mesma cadeia, ao invés de se ligar na �ta
complementar), que bloqueiam a DNA polimerase. Por �m, a radiação ionizante gera espécies reativas de
oxigênio, que alteram o pareamento das bases e quebram ligações glicosídicas gerando sítios abásicos
(apurínicos ou apirimidínicos) (GRIFFITHS, 2022).
Figura 5 | Mutações induzidas
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Fonte: elaborada pela autora.
As mutações nos genes que controlam o ciclo celular podem causar câncer, pois as células passam a se dividir
descontroladamente. De maneira geral, dois grupos de genes são afetados: os oncogenes e os genes
supressores tumorais. Mutações nos oncogenes promovem ativamente a divisão celular, enquanto mutações
nos genes supressores tumorais impedem a repressão do ciclo celular (NUSSBAUM; MCINNES; WILLARD, 2016).
Considerando o processo de recombinação, abordaremos dois modelos. O Modelo de Holliday propõe a quebra
de �lamentos únicos da molécula de DNA parental através de uma endonuclease, sendo que esses segmentos
são deslocados pela DNA helicase e proteínas de ligação uni�lamentares. Esses �lamentos trocam de par (com a
participação da RecA) e emparelham-se com o �lamento complementar. Por �m, o DNA ligase solda os novos
�lamentos. Caso as quebras não ocorram exatamente no mesmo lugar dos dois cromossomos, os ajustes são
feitos por exonucleases e DNA polimerases. Durante o processo, são formados intermediários de recombinação
com o formato da letra X, chamados de formaschi (Figura 6). Já o modelo de quebra bi�lamentar de crossing
over propõe que as quebras não são uni�lamentares; ocorrem quebras bi�lamentares iniciais que se alargam,
originando lacunas nos dois �lamentos. As terminações uni�lamentares produzidas invadem a dupla hélice
intacta e deslocam os segmentos do �lamento homólogo (SNUSTAD; SIMMONS, 2013).
Figura 6 | Esquema do Modelo de Holliday
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Fonte: elaborada pela autora.
PROCESSO DE REPARO E AS CONSEQUÊNCIAS DA MUTAÇÃO
As mutações cromossômicas numéricas são a principal causa genética de aborto, defeitos de nascença e
de�ciências de desenvolvimento. Dentre as aneuploidias, temos diversos tipos de manifestações, como as
trissomias, em que ocorre a triplicação de um dos cromossomos (2n + 1) (Síndrome de Down é um exemplo,
com a trissomia do cromossomo 21). Na monossomia, ocorre a ausência de um cromossomo (2n – 1), sendo
que nos humanos o único monossômico viável é o cariótipo 45, X (em que o indivíduo apresenta apenas um
cromossomo X e possui a Síndrome de Turner) (GRIFFITHS, 2022).
Considerando os mecanismos de reparo, são classi�cados em vários tipos (Figura 7). O reparo direto consiste
em retornar à base original, como a reversão da alquilação de bases pelas alquiltransferases. No reparo por
excisão de bases, a base dani�cada é detectada por uma DNA glicosilase, que cliva a ligação glicosídica entre a
base e o açúcar, criando um sítio abásico (AP). Então, a AP endonuclease corta a cadeia dani�cada, a DNA
polimerase b preenche o espaço e a DNA ligase solda. Quando o dano no DNA é mais robusto, abrangendo
mais de uma base ou distorcendo a hélice do DNA (como os dímeros de timina), é necessário o reparo por
excisão de nucleotídeo. Nesse caso, duas vias podem ocorrer: as proteínas XPC e XPE detectam o DNA
dani�cado (reparo por excisão de nucleotídeo no genoma global), ou a RNA polimerase é paralisada durante a
transcrição e recruta as proteínas CSA e CSB (reparo por excisão de nucleotídeo acoplado à transcrição). Ambas
as vias ativam helicases (que separam as cadeias do DNA ao redor do dano), endonucleases (que clivam as
ligações fosfodiéster envolvidas no dano), DNA polimerases e DNA ligase. Já o reparo por erros de pareamento
corrige os erros que ocorrem durante a replicação do DNA, através da ligação de proteínas ao local do erro: a
incisão da cadeia é ativada, assim como as DNA polimerases e a DNA ligase. Existe também a síntese translesão,
em que a DNA polimerase paralisa durante a replicação ao encontrar uma lesão e, então, recruta a DNA
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polimerase translesão (TLS). Entretanto, a TLS polimerase só consegue adicionar uma quantidade pequena de
nucleotídeos e não possui atividade de revisão, sendo mais propensa a erros (SNUSTAD; SIMMONS, 2013;
GRIFFITHS, 2022).
Os processos de reparo analisados anteriormente baseiam-se na complementaridade de bases do DNA.
Algumas situações, como a exposição ao raio X, podem quebrar as duas cadeias de DNA, de maneira que não
há como se basear na complementaridade das �tas. Nesses casos, ativa-se o reparo de quebras de cadeias
dupla. Existem dois caminhos que podem ser seguidos: o primeiro se chama junção de extremidades não
homólogas, em que proteínas se ligam às extremidades quebradas e recrutam diversas proteínas e enzimas,
como nucleases, DNA polimerases e DNA ligase; o segundo chama-se recombinação homóloga, em que o
cromossomo homólogo é usado como molde para sintetizar a cadeia de DNA após a quebra (SNUSTAD;
SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
Figura 7 | Métodos de reparo do DNA
Fonte: elaborada pela autora.
Defeitos nos mecanismos de reparo podem causar diversas doenças, como o Xeroderma pigmentosum (XP). Os
pacientes acometidos por essa patologia são muito sensíveis à luz solar e possuem aumento da frequência de
câncer de pele. Os genes afetados são necessários para o reparo por excisão de nucleotídeos, de maneira que
os pacientes não possuem um reparo de lesões causadas por UV (dímeros de timina). Diversos tipos de câncer
(como o câncer colorretal hereditário sem polipose ou Síndrome de Lynch) também possuem defeitos no
reparo do DNA entre suas causas (SNUSTAD; SIMMONS, 2013; GRIFFITHS, 2022).
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VIDEOAULA
Olá, caro estudante! Neste vídeo, abordaremos as consequências dos diferentes tipos de mutações, assim como
veremos sobre os mecanismos de reparo e recombinação do DNA e sobre a importância desses processos no
funcionamento do corpo humano. Também, discutiremos alguns efeitos do mau funcionamento desses
mecanismos, como a presença de algumas patologias (entre elas, o câncer).
 Saiba mais
No livro disponível na Biblioteca Virtual, Genética, da autora Priscila Perez Domingos, a Seção 3.2, presente
na página 100, traz mais informações a respeito de mutação e recombinação gênica. 
No trabalho de conclusão de curso de Carizy Ranna Sousa Aquino Cortez, intitulado Os mecanismos de
reparo do DNA face à mutação proposta por fatores endógenos e exógenos: revisão integrativa de
literatura, podemos encontrar mais informações sobre os mecanismos de reparo do DNA no referencial
teórico, das páginas 13 a 29. 
Videoaula
Para visualizar o objeto, acesse seu material digital.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante! Na aula de hoje, aprenderemos o motivo de existir tantos mecanismos de regulação da
expressão gênica e os detalhes do funcionamento desses processos. Trataremos dos níveis em que ocorre a
regulação, como as etapas da transcrição, processamento e tradução, e falaremos sobre os principais
mecanismos da epigenética, como a acetilação de histonas e a metilação de DNA. Também, compreenderemos
os pequenos RNA, sua função na regulação da expressão gênica e como podem ser utilizados na pesquisa
clínica, como a técnica de RNA de interferência (RNAi), em que é possível direcionar o silenciamento de
determinados RNAm alvo. Acompanhe-me neste aprendizado!
IMPORTÂNCIA DA REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
Por que precisamos regular a expressão dos genes?
Aula 2
EPIGENÉTICA E CONTROLE DA EXPRESSÃO GÊNICA
Na aula de hoje, aprenderemos o motivo de existir tantos mecanismos de regulação da
expressão gênica e os detalhes do funcionamento desses processos.
28 minutos
https://biblioteca-virtual-cms-serverless-prd.s3.us-east-1.amazonaws.com/ebook/835-genetica.pdf
http://bia.ifpi.edu.br:8080/jspui/bitstream/123456789/223/2/2018_tcc_crsacortez.pdf
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Os seres humanos possuem uma grande quantidade de genes, mas nem todos eles precisam estar sendo
expressos a todo momento e em todas as células. Como a produção de proteínas demanda muita energia, o
controle da expressão gênica faz-se necessário (NELSON; COX, 2011).
Quando a regulação ocorre?
Essa regulação pode ocorrer em diversos níveis: na transcrição, no processamento ou na tradução. Entretanto,
os processos que agem a nível da transcrição são os mais conhecidos, visto que a transcrição é o primeiro
processo da expressão gênica. Além disso, a regulação no início da transcrição permite o controle da expressão
de vários genes (NELSON; COX, 2011; SNUSTAD; SIMMONS, 2013).
Relembrando: transcrição é o processo de produção