De-Robertis-Biologia-Celular-e-Molecular-16-Ed-241-260

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Figura 12.8Figura 12.8 Quatro pares de histonas que fazem parte do centro do nucleossomo.
Convém acrescentar que as extremidades amina – ou caudas – das histonas projetam-se em direção ao exterior 
do nucleossomo. O assunto será mais bem estudado naSeção 14.12, dedicada ao estudo da regulação da atividade
dos genes.
O octâmero de histonas tem o formato de um cilindro de menos de10 nm10 nm de diâmetro, envolvido por uma
 pequena porção de DNA que dá quase duas voltas em sua circunferência (Figura 12.9B). Cada volta equivale a 81
 pares de nucleotídios e, no total, o segmento de DNA associado ao nucleossomo contém 146 pares de
nucleotídios.
Conforme mostrado na Figura 12.9A, as duas voltas de DNA fixam-se ao núcleo do nucleossomo devido à
histona H1. O complexo formado pelo nucleossomo mais a histona H1 recebe o nome decromatossomocromatossomo (Figura
12.9C) e o segmento de DNA associado a ele é de 166 pares de nucleotídios, vinte a mais que o nucleossomo.
Figura 12.9 A.Figura 12.9 A. Cromatina intacta de 10 nm. B.B. Nucleossomo liberado após a digestão intensa por uma nuclease, com o núcleo
histônico e 146 pares de nucleotídios. C.C. Cromatossomo separado logo após a digestão moderada por uma nuclease, com o
núcleo do nucleossomo, a histona H1 e 166 pares de nucleotídios.
 Na cromatina existem duas proteínas acessórias – ambas ácidas – que auxiliam as histonas a ligarem-se entre
si. São denominadasproteína N1proteína N1 e nucleoplasminanucleoplasmina. A primeira associa a H3 à H4; a segunda a H2A à H2B.
Os nucleossomos encontram-se separados por porções deDNA espaçadoresDNA espaçadores de comprimento variável, que
contêm de 20 a 60 pares de nucleotídios. Conforme mostrado nas Figuras 12.9A, 12.10 e 12.12B, a alternância
dos nucleossomos com os segmentos espaçadores proporciona à cromatina a aparência de um colar de contas.
Como normalmente um gene contém cerca de 10.000 pares de nucleotídios, dispõe, então, de aproximadamente 50
nucleossomos separados por outros tantos DNA espaçadores.O tratamento da cromatina com enzimas que digerem o DNA (nucleases) provoca cortes somente nos DNA
espaçadores. Se o tratamento é moderado, os cromatossomos são separados e permanecem íntegros, tanto suas
histonas quanto o DNA associado a elas (Figura 12.9C). Porém, quando a digestão enzimática é intensa, obtêm-se
nucleossomos (Figura 12.9B).
Para que possa ser contida no pequeno espaço oferecido pelo núcleo, a cromatina de cada cromossomo passa
 por novos e sucessivos graus de enovelamento, cada vez maiores. Esses novos enovelamentos são induzidos por 
um complexo de proteínas nucleares denominadascondensinascondensinas.
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Primeiramente os cromossomos enrolam-se sobre si mesmos e formam uma estrutura helicoidal denominada
solenoidesolenoide, de 30 nm30 nm de diâmetro (Figuras 12.11 e 12.12C). Conforme mostrado na Figura 12.11, esse
enovelamento depende das histonas H1 – pois se unem entre si – e cada volta do solenoide contém seis
nucleossomos.
Deve-se salientar que, em intervalos mais ou menos regulares, o enovelamento das fibras de 30 nm é
interrompido, de modo que são observados – entre setores de 30 nm – porções de cromatina mais delgada. Neles,
o DNA encontra-se associado a proteínas não histônicas, em sua maioria reguladoras da atividade gênica (ver 
Seção 14.5).
Figura 12.10Figura 12.10 Cromatina estendida para microscopia eletrônica, com aparência de colar de contas e espessura de 10 nm.
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Figura 12.11 A.Figura 12.11 A. Cromatina de 30 nm de diâmetro. (De F. Thoma, T. Koller e A. Klug.) B.B. Eletromicrografia de uma fibra de
cromatina de 30 nm de diâmetro. (Cortesia de J. B. Rattner e B. A. Hamkalo.)
Figura 12.12Figura 12.12 Sucessivos graus de enovelamento da cromatina.
A cromatina é ainda mais compactada. Dessa maneira, a fibra de 30 nm formaalçasalças de comprimentos
variados, que nascem de um cordão proteico constituído por proteínas não histônicas (Figuras 12.12D e 12.13).
Como o conjunto de cordões proteicos forma uma espécie de andaime, nas extremidades de cada alça o DNA
associado ao cordão proteico recebe o nome deSAR SAR (de scaffold associated regions). As alças encontram-se
firmemente unidas ao cordão, mas não se sabe como as SAR fixam-se a ele.
Considera-se que cada alça constituiria uma unidade de replicação do DNA (verSeção 17.13) e,
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 provavelmente, uma unidade de transcrição, ou seja, um gene (ver Seção 14.12).
Figura 12.13Figura 12.13 Eletromicrografia de um cromossomo humano, do qual foram retiradas as histonas. Algumas proteínas não
histônicas formam uma estrutura de sustentação, da qual emergem alças ou anéis de DNA de diferentes comprimentos,
conforme ilustrado no esquema do canto superior. (Cortesia de U. Laemmli.)
12.10 A cromatina pode ser eucromática ou heterocromática
Em alguns setores a cromatina passa por um grau de enrolamento ainda maior, conforme observado na Figura
12.12E. Durante a interfase, a cromatina condensada dessa forma recebe o nome deheterocromatinaheterocromatina e a menos
compacta recebe o nome deeucromatinaeucromatina (Figura 12.12).
De modo geral, existe uma relação direta entre o grau de enovelamento e a atividade de transcrição do DNA, já
que a cromatina menos compacta é a que dispõe do DNA transcricionalmente ativo – ou seja, o DNA que srcina
moléculas de RNA – e a cromatina mais condensada é a que contém DNA inativo do ponto de vista transcricional.
Entretanto, existem diversos setores de DNA pertencentes à eucromatina que não são transcritos e outros que
 pertencem à heterocromatina que são transcritos.
As regiões eucromáticas passam por ciclos de contração e extensão. NaSeção 14.12, serão analisados os
mecanismos que regulam o enovelamento da cromatina e o papel que desempenham no controle da atividade
genética.
12.11 A heterocromatina pode ser constitutiva ou facultativa
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Durante a interfase recebe o nome deheterocromatina constitutivaheterocromatina constitutiva a cromatina altamente condensada e que é
encontrada de maneira constante em todos os tipos de células, ou seja, um componente estável do genoma, que
não pode ser convertido em eucromatina. A esta categoria pertence a cromatina dos setores cromossômicos que
têm o DNA repetitivo satélite – como o dos centrômeros, o do braço longo do cromossomo Y etc. (verSeção
12.7 ), a cromatina dos telômeros e a maior parte da cromatina que forma os braços curtos dos cromossomos
acrocêntricos (verSeção 12.12).
Por outro lado, denomina-se heterocromatina facultativaheterocromatina facultativa aquela encontrada em sítios que variam nos
diferentes tipos de células ou nas sucessivas diferenciações de uma célula, de modo que setores que aparecem
como heterocromatina em um tipo de célula ou em uma etapa de sua diferenciação, em outros tipos de células e
em outras etapas aparecem como eucromatina.
O principal exemplo de heterocromatina facultativa corresponde a um dos cromossomos X da mulher, o qual
se encontra totalmente compactado (com exceção de alguns setores) e é conhecido comocromatina sexualcromatina sexual ou
corpúsculo de Barrcorpúsculo de Barr. Esta heterocromatina ocorre durante toda a vida da mulher (exceto no início do
desenvolvimento embrionário), em todas as células do organismo (exceto nas ovogônias).
Figura 12.14Figura 12.14 Eletromicrografia de um cromossomo em metáfase. (Cortesia de E. J. Dupraw.)
12.12 No cariótipo os cromossomos estão ordenados de acordo com seus tamanhos e as posições de
seus centrômeros
Conforme será descrito nos Capítulos 18 e 19, durante o ciclo celular, dependendo se a célula está passando
 pela interfase, ou se está se dividindo – por mitose ou por meiose –, os cromossomos passam de estados de
menor para maior compactação. O maior grau de enovelamento é alcançado na etapa da divisão denominada
metáfasemetáfase, na qual a cromatinados cromossomos tem um estado de condensação semelhante ao da
heterocromatina interfásica (Figura 12.14).
Esse grau de compactação faz com que os cromossomos sejam observados como estruturas individuais, as
quais, uma vez fixadas e fotografadas, podem ser isoladas, classificadas e ordenadas com relativa facilidade. O
conjunto de cromossomos ordenados de acordo com um critério preestabelecido recebe o nome decariótipocariótipo
(Figura 12.15).
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Figura 12.15Figura 12.15 Cariótipos humanos normais. A.A. Masculino. B.B. Feminino. (Cortesia de M. Drets.)
As 46 unidades normalmente presentes nas células humanas consistem em 23 pares de homólogos. Conformevimos, 22 deles estão presentes tanto na mulher quanto no homem e recebem o nome deautossomosautossomos. O par 
restante (conhecido comopar sexualpar sexual), na mulher, é composto por dois cromossomos idênticos, os cromossomos
X; e, no homem, por dois cromossomos bastante diferentes, pois um deles é um cromossomo X e o outro é o
 pequeno cromossomo Y.
Os cromossomos metafásicos apresentam morfologia característica. São compostos por dois componentes
filamentosos – as cromátidescromátides – unidos pelo centrômerocentrômero (ou constrição primária).
Será descrito na Seção 18.9 que o centrômero desempenha um papel essencial na separação das cromátides-
irmãs durante a anáfase, que segue a metáfase. Como consequência dessa separação, uma vez segregadas nas
respectivas células-filhas, cada uma das cromátides converte-se em um cromossomo.
O centrômero divide as cromátides do cromossomo metafásico em dois braços, em geral um mais longo que o
outro. O braço curto é identificado com a letra p e o longo com a letra q. As extremidades dos braços são
denominas telômeros. De acordo com a posição do centrômero, os cromossomos são classificados em três grupos
(Figura 12.16):
(1) Os metacêntricosmetacêntricos têm o centrômero em uma posição mais ou menos central, de modo que existe pouca ou
nenhuma diferença no comprimento dos braços das cromátides
(2) Nos submetacêntricossubmetacêntricos o centrômero localiza-se longe do ponto central, de modo que as cromátides têm
um braço curto e um longo
(3) Nos acrocêntricosacrocêntricos o centrômero localiza-se próximo a uma das extremidades do cromossomo; desse
modo, os braços curtos das cromátides são muito pequenos.
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Figura 12.16Figura 12.16 Tipos de cromossomos de acordo com a posição do centrômero.
 Na Figura 12.15 está ilustrado um cariótipo humano no qual os cromossomos aparecem ordenados conforme o
tamanho e o comprimento de suas cromátides. Os membros de cada par estão identificados com números relativos
a eles.
Os cromossomos acrocêntricos correspondem aos números 13, 14, 15, 21 e 22 (Figura 12.17). Têm uma
 pequena massa de cromatina denominada satélitesatélite – não deve ser confundida com DNA satélite – posicionada na
extremidade livre do braço curto. O satélite está ligado ao restante do braço curto por uma fina haste de cromatina
denominada constrição secundáriaconstrição secundária (para diferenciá-la da constrição primária ou centrômero) (Figura 12.16).Com exceção da cromatina correspondente à constrição secundária – na qual estão localizados os genes do RNA
ribossômico 45S (ver Seção 13.8) –, o braço curto dos cromossomos acrocêntricos é composto de
heterocromatina.
12.13 Técnicas de bandeamento cromossômico revelam detalhes estruturais dos cromossomos
Quando os cromossomos metafásicos são submetidos a determinadas técnicas de coloração, exibem bandas
claras e escuras intercaladas em seus eixos longitudinais (Figura 12.17). A distribuição dessas bandas é constante
em cada cromossomo, o que, quando um cariótipo é analisado, facilita sua identificação. Além disso, nos casos
em que as posições não coincidem com os padrões normais, as bandas constituem uma orientação muito
importante para diagnosticar distúrbios genéticos, como, por exemplo, deleções, duplicações, inversões e
translocações cromossômicas (verSeção 20.10). As técnicas de bandeamento cromossômicobandeamento cromossômico mais utilizadas são
as seguintes:
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Figura 12.17Figura 12.17 Representação esquemática do cariótipo humano com bandeamento, que mostra os 22 autossomos e os
cromossomos X e Y. p, braço curto; q, braço longo. Os setores de heterocromatina constitutiva (inclusive os dos centrômeros)aparecem na cor vermelha. Os números correspondem às regiões e às bandas. Os cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22 contêm
satélites e constrições secundárias. Nestas últimas estão localizados os genes do rRNA 45S.
(1) Bandeamento GBandeamento G. Os cromossomos são tratados com tripsina (para desnaturar suas proteínas) e tingidos
com o corante de Giemsa. As bandas G, que são escuras, contêm DNA rico em pares de nucleotídios A-T
(2) Bandeamento QBandeamento Q. Se os cromossomos são tratados com quinacrina desenvolvem um padrão específico de
 bandas escuras intercaladas com outras brilhantes (Q), as quais são identificadas com a ajuda do
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microscópio de fluorescência (verSeção 23.25). As bandas Q coincidem quase exatamente com as bandas
G e, portanto, são também ricas em pares de nucleotídios A-T
(3) Bandeamento R Bandeamento R . Neste caso, os cromossomos recebem calor antes de serem tingidos com o corante de
Giemsa, o que provoca um padrão de bandas escuras (bandas R) e claras, ao contrário do obtido com os
 bandeamentos G e Q. A análise molecular das bandas R mostra maior proporção de pares de nucleotídios
G-C
(4) Bandeamento CBandeamento C. Este método cora de maneira específica as seções de cromatina que permanecem
condensadas na interfase, como, por exemplo, a heterocromatina constitutiva dos centrômeros.
12.14 Os componentes nucleares encontram-se ordenados espacialmente
 No núcleo não existe um sistema de filamentos equivalente ao do citosol, delineado para sustentar oscromossomos e os demais componentes nucleares. No entanto, durante a interfase pode ser observado que os
cromossomos ocupam sítios especiais, denominadosterritórios cromossômicosterritórios cromossômicos, os quais estão separados por 
áreas conhecidas como domínios intercromossômicosdomínios intercromossômicos, em que são encontradas moléculas de RNA sendo
 processadas ou dirigindo-se aos poros nucleares (ver Capítulo 15).
Conforme mencionado naSeção 12.2, a organização e distribuição espacial da maioria dos elementos presentes
no núcleo são estabelecidos pelalâmina nuclearlâmina nuclear. O componente da lâmina nuclear que viabiliza essa organização
é a lamina Alamina A (ver Seção 5.3).
A localização dos genes que codificam os RNA ribossômicos é o caso mais interessante da organização
nuclear, pois se agrupam em um setor do núcleo facilmente identificável, que é o nucléolo (verSeção 13.8). Por 
outro lado, os padrões de distribuição dos centrômeros e da heterocromatina variam nos diferentes tipos de
células e são modificados no decorrer do ciclo celular, ainda que, de maneira geral, tendam a agrupar-se próximo
ao envoltório nuclear e ao nucléolo.
Os telômeros estão localizados invariavelmente junto ao envoltório nuclear, porque estão ligados às laminas Ada lâmina nuclear. NaSeção 17.10 será analisada a importância destas ligações na preservação dos telômeros.
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Genes 13
13.1 Os genes são os segmentos funcionais do DNA
Dependendo de qual seja o objetivo do estudo, osgenesgenes podem ser analisados por três pontos de vista
diferentes: o molecular, o mendeliano e o populacional. A biologia celular, que os estuda do ponto de vista
molecular, define o gene como “a sequência de DNA que contém a informação necessária para produzir uma
molécula de RNA e, se esta molécula for um RNA mensageiro, construir uma proteína a partir dele”.
Calcula-se que existam cerca de 20.000 genes distribuídos nos 46 cromossomos humanos, valor muito inferior 
aos 100.000 que haviam sido propostos anteriormente às análises mais recentes do genoma.
Cada gene está localizado em um sítio específico do cromossomo, chamadolócuslócus. Na Seção 12.9 vimos que
cada alça formada com o dobramento da cromatina, de 30 nm, poderia corresponder a um gene. Ao todo os genes
compreendem cerca de 10% do DNA nuclear, e ainda não se sabe o significado da maior parte do DNA restante.
Os genes têm outras funções além de comandar a síntese das moléculas de RNA. Assim como o DNA
restante, antes que as células somáticas dividam-se, eles replicam-se, ou seja, sintetizam moléculas de DNA
complementares que são repartidas nas células-filhas com a finalidade de se autoperpetuar. Além disso, pelo
modo como as moléculas de DNA se replicam durante a meiose e são distribuídas nas células germinativas, os
genes constituem as entidades biológicas por meio das quais as características físicas são transmitidas dos pais
 para os filhos. As mutações acumuladas pelos genes com o passar do tempo podem ter um resultado benéfico
 para a evolução da espécie.
Já que a informação genética depositada nas moléculas de DNA está localizada no núcleo (com exceção do
DNA mitocondrial, descrito naSeção 8.26 ), e que a síntese proteica, com base neste dado, ocorre no citoplasma, é
necessário que essa informação seja transferida do núcleo ao citosol (Figura 13.1).Esta transferência é um
 processo complexo que requer a intervenção de uma molécula intermediária. Trata-se do RNA mensageiro
(mRNA), que copia a informação contida no DNA e dirige-se ao citosol, no qual conduz a síntese de proteína.
Dessa maneira, no núcleo, o DNA determina a sequência dos nucleotídios do mRNA; e no citoplasma, o mRNA
estabelece a sequência de aminoácidos da proteína (Figura 13.2).
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Figura 13.1Figura 13.1 Fluxo da informação genética em uma célula eucarionte.
Figura 13.2Figura 13.2 Transferência da informação genética contida na sequência de nucleotídios do DNA, que passa ao mRNA
(transcrição) e deste à proteína ( tradução).
Figura 13.3Figura 13.3 Fluxo da informação genética.
A síntese de RNA, que, conforme acabamos de ver, utiliza como molde o DNA, é denominadatranscrição dotranscrição do
DNADNA, enquanto a síntese de proteína, cujo molde é o mRNA, recebe o nome detradução do mRNAtradução do mRNA. Esse fluxo
de informação é conhecido como “dogma central” da biologia molecular (Figura 13.3).
As metáforas utilizadas para definir esses passos são bastante coerentes, já que transcrição significa “cópia ou
reprodução literal de um srcinal” (o RNA parece-se com o DNA) e tradução significa “escrita ou expressão em
um idioma daquilo que anteriormente foi escrito ou expresso em outro” (é o que acontece entre a proteína e o
mRNA). Com relação ao termoreplicação do DNAreplicação do DNA, ele significa “cópia que reproduz com exatidão o srcinal”,
que é o que o DNA faz quando duplicado (verSeção 17.1).
Ao definir o gene como uma região do DNA que proporciona uma característica física hereditária, pode-se
 pensar que cada gene produza somente um tipo de proteína. No entanto, isso não é o que ocorre, pois, ainda que
em alguns genes que produzem mRNA isso aconteça, na maior parte dos casos um único gene é capaz de srcinar 
diversos tipos de proteínas, podendo chegar a cinco, seis ou mais. Os mecanismos que explicam a maneira como
um gene é capaz de produzir mais de um tipo de proteína serão analisados nasSeções 15.7 e 16.24.
13.2 A célula produz diversos tipos de RNA
Existem três tipos de RNA principais: os já mencionadosRNA mensageirosRNA mensageiros, ou mRNAmRNA, que recolhem a
informação dos genes e comandam a síntese das proteínas; osRNA ribossômicosRNA ribossômicos, ou rRNArRNA, que são
fundamentalmente estruturais; e osRNA transportadoresRNA transportadores, ou tRNAtRNA, que agem como adaptadores.
A síntese proteica (ou tradução do mRNA) ocorre no interior de pequenas estruturas citosólicas denominadas
ribossomosribossomos, que são compostos por quatro rRNA diferentes entre si e numerosas proteínas (Figura 16.5). Sob o
comando de um mRNA, ocorrem nos ribossomos as reações químicas que ligam os aminoácidos de cada proteína.
A tradução requer a participação dos tRNA, que podem ser de diferentes tipos, porém, todos de tamanho
reduzido. São encarregados de transportar os aminoácidos ao ribossomo de acordo com a ordem encontrada na
informação genética do mRNA.
Além desses três tipos de RNA, existem os seguintes (o primeiro e o último localizados no citosol e os
restantes no núcleo):
(1) O RNA pequeno citosólicoRNA pequeno citosólico, ou pcRNApcRNA (em inglês, scRNAscRNA, de small cytosolic RNA ), que, conforme
visto na Seção 7.12, pertence à partícula PRS
(2) Os RNA pequenos nuclearesRNA pequenos nucleares, ou pnRNApnRNA (em inglês, snRNAsnRNA, de small nuclear RNA), que fazem parte
de ribonucleoproteínas denominadas pnRNP (em inglês, snRNP). Será descrito naSeção 15.5 que essas
moléculas desempenham importantes funções durante o processamento dos mRNA
(3) Os RNA pequenos nucleolaresRNA pequenos nucleolares, ou pnoRNApnoRNA (em inglês, snoRNAsnoRNA, de small nucleolar RNA ), que fazem
 parte de ribonucleoproteínas denominadas pnoRNP. Será descrito na Seção 15.8 que essas moléculas
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atuam no processamento dos rRNA
(4) O RNA de inativação do cromossomo XRNA de inativação do cromossomo X, ou xistRNAxistRNA (em inglês, xist-RNAxist-RNA, de X-inactivation specific
transcript RNA), cujas funções estão descritas naSeção 14.12
(5) O RNA da telomeraseRNA da telomerase, ou teRNAteRNA (em inglês, teRNAteRNA, de telomerase RNA), que faz parte de um
complexo ribonucleoproteico cujas funções são analisadas naSeção 17.9
(6) Os miRNAmiRNA, ou microRNAmicroRNA, cujas funções são analisadas nasSeções 16.20, 23.44 e 23.45.
13.3 Os transcritos primários são processados no núcleo
As moléculas de RNA que surgem da transcrição do DNA são denominadastranscritos primáriostranscritos primários.
Convertem-se em RNA funcionais antes de sair do núcleo, ao término de diversas modificações que serão
analisadas no Capítulo 15, conhecidas pelo nome deprocessamento do RNAprocessamento do RNA.O processamento mais estudado é o dos transcritos primários dos mRNA, que contêm segmentos não
funcionais intercalados aos segmentos que contêm informação genética que codifica a proteína. Os primeiros são
denominados íntronsíntrons; os segundos, éxonséxons (Figura 15.1).
O processamento remove os íntrons e une os éxons entre si, produzindo um mRNA com informação genética
contínua, apto a comandar a síntese de proteína.
13.4 Cada aminoácido é codificado por um trio de nucleotídios
Como um gene é um segmento de DNA que contém a informação necessária para produzir um RNA ou uma
 proteína, considera-se que ele codifica essas duas moléculas. Usa-se o termo “codifica” porque as instruções
transmitidas do DNA ao RNA (no caso, do mRNA) e deste à proteína são transmitidas em forma de códigos.
As características químicas das moléculas que fazem parte dos processos genéticos foram analisadas no
Capítulo 2. Lembremos que tanto os ácidos nucleicos (DNA, RNA) quanto as proteínas são moléculas compostas por sequências de monômeros (nucleotídios nos ácidos nucleicos e aminoácidos nas proteínas) dispostos em fila.
O sistema de códigos baseia-se na disposição ordenada dos nucleotídios no DNA, que determinam a ordem
dos nucleotídios no RNA. Por sua vez, os nucleotídios do mRNA determinam a ordem dos aminoácidos na
 proteína (Figura 13.2).
Como no processo de transmissão da informação genética cada nucleotídio é representado por uma letra (A, G,
C ou T no DNA; A, G, C ou U no RNA), o alfabeto contido nas moléculas de DNA ou de RNA – pelo fato de
conter somente quatro letras – não é suficiente para simbolizar os 20 tipos de aminoácidos que podem ser 
encontrados em uma proteína.
As células resolvem o problema utilizando grupos de três nucleotídios – com diferentes combinações – para
codificar cada aminoácido. Essestripletstriplets (ou trincastrincas) de nucleotídios são denominadoscódonscódons. Como existem
quatro tipos de nucleotídios, o número detriplets possível – ou seja, de códons – é de 64 (43 = 64). O conjunto de
64 códons recebe o nome decódigo genéticocódigo genético (Figura 13.4).
13.5 Há 61 códons para codificar os 20 tipos de aminoácidos
Como são utilizados 61 dos 64 códons para codificar os 20 tipos de aminoácidos, a maior parte deles pode ser 
codificada por mais de um códon, condição que faz com que se diga que existe uma“degeneraçãodegeneração” no código
genético. Os códons que codificam um mesmo aminoácido são denominados “sinônimos”. Somente a metionina e
o triptofano, que são os aminoácidos menos comuns nas proteínas, são especificados por apenas um códon. Os
três códons que não codificam aminoácidos (UAA, UGA e UAG) têm como função – já que a cadeia polipeptídica
incorporou o último aminoácido – sinalizar a conclusão da síntese da molécula proteica. Recebem o nome de
códons de finalizaçãocódons de finalização (Figura 13.4).
Essencialmente, as instruções do código genético que provêm do DNA consistem em uma série detriplets de
nucleotídios, cuja sequência determina o alinhamento dos códons no RNA, que, por sua vez, especificam a ordem
dos aminoácidos na proteína. Já que na maior parte dos transcritosprimários existem segmentos de nucleotídios
supérfluos que são suprimidos, estes – e, portanto, os do DNA também – não estão representados no RNA
 processado nem na molécula proteica.
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Figura 13.4Figura 13.4 Código genético. O códon AUG define o começo da síntese proteica (códon de iniciação) e codifica as restantes
metioninas da proteína.
Com exceção desses segmentos supérfluos, a partir de tudo o que foi mencionado até aqui, pode ser deduzido
que, em cada série DNA→RNA→proteína, as unidades que integram essas moléculas (códons no DNA e no RNA
e aminoácidos na proteína)são colinearessão colineares, uma vez que os códons do DNA correspondem aos do RNA e esses
aos dos aminoácidos da proteína.
13.6 O gene tem diversas partes funcionais
Até o momento, ao falar sobre o gene, referimo-nos exclusivamente ao seusegmento codificadorsegmento codificador. Entretanto,
o gene tem outros componentes alheios a esse segmento. São eles:
(1) O promotorpromotor, que dá início à transcrição e aponta a partir de qual nucleotídio o gene deve ser transcrito.
Costuma estar localizado próximo à extremidade 5′ do segmento codificador, onde começa a síntese do
RNA
(2) Sequências reguladorasSequências reguladoras, que determinam quando o gene deve ser transcrito e quantas vezes isso deve ser 
feito. Na maior parte dos genes, esses segmentos estão localizados longe do codificador. Existem dois
tipos de reguladores, os amplificadoresamplificadores e os inibidoresinibidores. Os primeiros são mais numerosos e, por isso,
são os mais estudados. Cada gene tem uma combinação particular de vários amplificadores e vários
inibidores. Algumas sequências amplificadoras e inibidoras repetem-se em genes diferentes, porém, dois
genes distintos nunca têm a mesma combinação dessas sequências reguladoras. Foi comprovado que,
quando uma sequência amplificadora é eliminada de um gene, a velocidade de transcrição diminui. Por 
outro lado, quando uma sequência inibidora é eliminada, a velocidade aumenta
(3) Finalmente nas proximidades da extremidade 3′ do segmento codificador, o gene tem um segmento de
DNA denominadosequência de finalizaçãosequência de finalização (não deve ser confundida com o códon de finalização do
mRNA), que determina o término da síntese de RNA.
A seguir analisaremos – separadamente – a composição dos genes que codificam os diferentes tipos de RNA.
Composição dos genes
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13.7 Estrutura dos genes que codificam os RNA mensageiros
A Figura 13.5 mostra os diferentes componentes dos genes que codificam osmRNAmRNA.
Geralmente o promotorpromotor tem dois elementos. A combinação mais comum inclui as sequências denominadas
TATATATA e CAATCAAT, situadas próximo ao codificador.
A sequência TATA localiza-se cerca de 25 nucleotídios “correnteza acima” do primeiro nucleotídio do
codificador. A sequência CAAT situa-se no mesmo lado, mas um pouco mais distante, aproximadamente 75
nucleotídios, ou seja, a 50 nucleotídios da sequência TATA.
A sequência de nucleotídios mais encontrada na TATA é a TATAAAA, ainda que dois T costumem substituir 
os A nas quinta e sétima posições. A sequência da CAAT é, normalmente, a GGCCAATCT. Muitos promotores
contêm a sequência TATA, porém, não dispõem da CAAT. Às vezes as duas estão ausentes. Nesse caso, o
 promotor costuma apresentar sequências com uma concentração incomumente alta de citosinas e guaninas,
denominadas regiões CGregiões CG.
Os reguladoresreguladores – amplificadores e inibidores – também são normalmente encontrados “correnteza acima”
referente à extremidade 5′ do segmento codificador, porém, muito distante, frequentemente a milhares de
nucleotídios. Diferentemente do promotor, nos reguladores a sequência de nucleotídios – tanto em número quanto
em qualidade – é específica, ou seja, varia nos diferentes genes.
 No segmento codificadorsegmento codificador alternam-se segmentos de DNA utilizáveis e segmentos não funcionais. Assim
como nos transcritos primários, denominam-se éxonséxons e íntronsíntrons, respectivamente (verSeção 13.3). A maior parte
dos genes que codificam mRNA contém entre 1 e 60 íntrons, e são muito poucos os genes que não têm esta
espécie de sequências.
A sequência de finalizaçãosequência de finalização não pode ser identificada. Entretanto, em um setor anterior a ela, é comum a
sequência AATAAA, que é necessária para o término da síntese do transcrito primário (verSeção 15.4).
Figura 13.5Figura 13.5 Estrutura geral dos genes que codificam os RNA mensageiros, com seus diferentes componentes.
A maioria dos genes que codificam mRNA é representada por cópias únicas (mais exatamente por duas cópias,
dada a condição diploide das células somáticas). Uma das exceções corresponde aos genes que codificam as cinco
histonas (ver Seção 12.9). Os cinco genes localizam-se no cromossomo, alinhados um após o outro, separados
entre si por segmentos de DNA que não são transcritos, denominadosDNA espaçadoresDNA espaçadores (Figura 13.6). Desse
 jogo de cinco genes, existem entre 20 e 50 cópias dispostas em tandem, separadas entre si por novos DNA
espaçadores.
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Figura 13.6Figura 13.6 Eletromicrografia de um segmento de DNA parcialmente desnaturado que contém os cinco genes das histonas.
Esses genes são separados por segmentos espaçadores ricos em A-T. A molécula foi clonada em um plasmídio de Escherichia
coli. (Cortesia de M. L. Birnstiel e R. Portman.)
13.8 Estrutura do gene que codifica o RNA ribossômico 45S
Os ribossomosribossomos são formados por duas subunidadesduas subunidades, cada uma composta por RNA ribossômicosRNA ribossômicos
combinados com proteínasproteínas. Os rRNA são identificados levando-se em consideração seus tamanhos, expressos
como coeficientes de sedimentação (verSeção 16.9). Desse modo, existem quatro tipos de rRNA, denominados
28S28S, 18S18S, 5,8S5,8S e 5S5S (Figura 15.9). Os três primeiros derivam de um transcrito primário comum designadorRNArRNA
45S45S (Figura 15.9). Existem, portanto, dois genes codificadores de rRNA, correspondentes ao rRNA 45S (Figura
13.7) e ao que codifica orRNA 5SrRNA 5S. Aqui trataremos do primeiro.
A célula tem cerca de 200 cópias do gene do rRNA 45S. Estão localizadas nas constrições secundárias dos
cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22, situadas no nucléolonucléolo. Em média, cada constrição secundária tem cerca de 20
cópias do gene. Conforme observado nas Figuras 13.7 e 14.13, as cópias do gene do rRNA 45S encontram-se
alinhadas em tandem, separadas entre si porsequências espaçadorassequências espaçadoras de DNA que não são transcritas. Em cada
um desses espaçadores, encontram-se o regulador e a maior parte do promotor. Na Figura 13.8, vemos os
elementos encontrados em cada cópia do gene.
Assim como nos genes dos mRNA, opromotorpromotor do gene do rRNA 45S está localizado “correnteza acima” com
relação à extremidade 5′ do segmento codificador. Trata-se de uma sequência de cerca de 70 nucleotídios, 20 dos
quais são também os 20 primeiros nucleotídios do setor codificador. Por isso, quando lida na direção 5′→3′, a
última parte do promotor é a inicial do segmento codificador.
Figura 13.7Figura 13.7 Sucessão de cópias do gene do rRNA 45S. Observe os espaçadores que são transcritos ( barras claras) e os que não
são (linhas).
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Figura 13.8Figura 13.8 Estrutura geral do gene que codifica o RNA ribossômico 45S.
O reguladorregulador, que age como amplificador, é uma sequência de aproximadamente100 nucleotídios. Está
localizado a cerca de 50 nucleotídios “correnteza acima” do promotor, ou seja, a 100 nucleotídios
aproximadamente da extremidade 5′ do segmento codificador.
 No segmento codificadorsegmento codificador as sequências de DNA correspondentes aos rRNA 18S, 5,8S e 28S – nessa ordem – 
encontram-se separadas entre si porespaçadoresespaçadores. Esses, diferentemente das sequências espaçadorasintercaladas
entre as cópias do gene do rRNA 45S, são transcritos, de modo que aparecem no transcrito primário ou rRNA
45S (Figura 15.9).
A sequência de finalizaçãosequência de finalização, na extremidade 3′ de cada cópia, aparece após o setor que codifica o rRNA 28S.
Caracteriza-se por conter vários T seguidos.
13.9 Estrutura do gene que codifica o RNA ribossômico 5S
Existem cerca de 2.000 cópias – uma seguida da outra – do gene doRNA 5SRNA 5S, separadas por segmentos
espaçadoresespaçadores de DNA. Todas as cópias localizam-se na extremidade distal do braço longo do cromossomo 1;
 portanto, não pertencem ao nucléolo.
Cada cópia do gene tem duas sequências especiais de nucleotídios que constituem opromotorpromotor, situadas no
interior do segmento codificadorsegmento codificador, do qual também fazem parte (Figura 13.9). Por essa razão, as duas sequências
do promotor são transcritas. Além disso, tem uma sequência situada “correnteza acima” do codificador – ou seja,
no espaçador precedente – cuja função parece ser reguladora.
A sequência de finalizaçãosequência de finalização, na extremidade 3′ de cada cópia, apresenta vários T seguidos, assim como no
gene do rRNA 45S.
Figura 13.9Figura 13.9 Estrutura geral do gene que codifica o RNA ribossômico 5S.
13.10 Estrutura dos genes que codificam os RNA transportadores
Existem entre 10 e 100 cópias de cada um dos genes que codificam os diferentestRNAtRNA, alguns dos quais se
encontram alinhados em tandem – cópia seguida de cópia –, como nos genes do rRNA 5S.
O promotorpromotor desses genes é composto por duas sequências de nucleotídios separadas, ambas no interior do
segmento codificadorsegmento codificador, do qual também fazem parte (Figura 13.10). Dessa maneira, tais sequências, além de
terem a função de promotor, são transcritas.
Alguns genes dos tRNA apresentam um íntron de 4 a 15 nucleotídios no meio do segmento codificador e,
como consequência, dois éxons. Não foram descritas sequências reguladoras.
A sequência de finalizaçãosequência de finalização é similar à das cópias dos genes dos rRNA 45S e 5S.
Figura 13.10Figura 13.10 Estrutura geral dos genes que codificam os RNA transportadores.
13.11 Estrutura dos genes que codificam os RNA pequenos
Existem múltiplas cópias do gene dopcRNApcRNA, que se encontram dispersas nos cromossomos. Cada cópia teria
seu próprio promotorpromotor, aparentemente em meio ao segmento codificadorsegmento codificador. Conforme descrito na Seção 12.7 , o
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gene do pcRNA tem uma extensa homologia com o DNA repetitivo disperso da família Alu.
A maior parte dospnRNApnRNA deriva de genes independentes que têm umpromotorpromotor composto por três sequências
separadas, situadas “correnteza acima” em relação aosegmento codificadorsegmento codificador (Figura 13.11). A sequência mais
 próxima ao segmento codificador é a TATATATA, e as outras duas são identificadas com as siglasPSEPSE (de proximal 
 sequence element ) e OCTOCT (de octamer sequence).
O restante dos pnRNApnRNA e todos os pnoRNApnoRNA não derivam de genes convencionais, e, sim, da informação
contida em alguns íntrons dos genes de diversas proteínas ribossômicas (o que desmente a classificação como
“DNA não funcional” aplicada a todos os íntrons). Evidentemente, esses íntrons são segmentos de DNA sem
 promotor nem reguladores e são transcritos com o gene ao qual pertencem.
Figura 13.11Figura 13.11 Estrutura geral dos genes que codificam os RNA pequenos nucleares.
13.12 Estrutura dos genes que codificam o xistRNA, o teRNA e os miRNA
O gene que codifica oxistRNAxistRNA tem um tamanho relativamente grande e está localizado no braço longo do
cromossomo X, em uma região próxima ao centrômero chamadaXicXic (de X-inactivation center ). Descobriu-se que
contém numerosas sequências repetidas dispostas em tandem, consta de, pelo menos, oito éxons e apresenta
outras características que o tornam semelhante aos genes dos mRNA.
Com relação ao gene que codifica oteRNAteRNA, localiza-se no braço longo do cromossomo 3. Somente se conhece
seu segmento codificadorsegmento codificador, que tem cerca de 450 nucleotídios.
Os genes que codificam osmiRNAmiRNA são cerca de 500 e diferentes entre si. O comprimento de cada gene supera
o do correspondente miRNA, pois contém umsegmento codificadorsegmento codificador de mais de cem nucleotídios que inclui,
entre outras sequências, uma que dá srcem ao miRNA e outra igual (ou quase igual), porém invertida (Figura
13.12). Conforme será descrito na Seção 17.25, esta característica também é encontrada nos genes dos
transpósons (Figura 17.21).
Cabe acrescentar que a maior parte dos genes de miRNA costuma estar agrupada em tandem, tempromotorespromotores
 próprios e localiza-se entre genes de mRNA. Em compensação, os restantes, por localizarem-se em íntrons de
genes de mRNA, utilizam os promotores desses últimos.
Figura 13.12Figura 13.12 Estrutura do gene de um miRNA, com suas duas sequências iguais e invertidas.
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Transcrição do DNA 14
14.1 Definição
Recebe o nome detranscriçãotranscrição a síntese de moléculas de RNA sobre a base de moldes de DNA. A síntese
ocorre pela união dos nucleotídios, U, C e G, entre si, que são alinhados seguindo a ordem definida pelos
nucleotídios complementares do DNA. Essa complementaridade determina que as bases A, U, C e G do RNA
formem pares, respectivamente, com as bases T, A, G e C do DNA. Conforme veremos, consegue-se o
 pareamento mediante o estabelecimento de ligações transitórias (não covalentes) das bases do DNA às bases do
RNA em formação, o que possibilita que ocorram as verdadeiras reações sintéticas, ou seja, a união dos
nucleotídios do RNA entre si.
Figura 14.1Figura 14.1 Ligação fosfodié ster entre os nucleotídios do RNA durante a transcrição do DNA.
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