Genética molecular

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Genética molecular
Apresentação
Em 1869, o então recém-formado médico suíço Johann Friedrich Miescher realizou estudos que 
culminaram em um dos feitos mais importantes para a biociência: a descoberta do DNA. Utilizando 
leucócitos como material biológico, o jovem pesquisador primeiro investigou as proteínas, que, por 
sua vez, eram consideradas estruturas básicas da vida e hereditariedade. No entanto, durante seus 
experimentos, ele encontrou uma substância presente no núcleo que não tinha as mesmas 
propriedades e composição das proteínas. A essa substância ele deu o nome de nucleína, 
designação que permanece até os dias atuais para se referir ao DNA. Tal descoberta abriu 
caminhos para estudos posteriores que tiveram como finalidade elucidar a estrutura dos ácidos 
nucleicos e o papel destes dentro das células.
Nesta unidade de aprendizagem, você aprenderá sobre a estrutura dos ácidos nucleicos DNA e 
RNA, conhecerá os mecanismos de replicação e reparo do DNA, além de entender como a 
informação genética está codificada.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir a estrutura do DNA e do RNA.•
Reconhecer os mecanismos de replicação e reparo do DNA.•
Descrever a organização do código genético.•
Desafio
Os ácidos nucleicos são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação 
contida nos genes, de forma a obedecer ao dogma central da biologia molecular. Isso significa que a 
informação genética é armazenada no DNA, decodificada em RNA por meio do processo de 
transcrição e, por fim, traduzida em uma cadeia polipeptídica, a qual fará parte da constituição de 
uma proteína.
Considere o seguinte fragmento de fita molde de DNA:
3’ GCA TAC CCT TGA AAA CAA CGG AGA ACT GGG CTA 5’
1) Qual será o fragmento de RNA mensageiro transcrito a partir dessa fita molde de DNA?
2) Usando a tabela do código genético disponível a seguir, qual será a cadeia polipeptídica 
codificada pelo RNA mensageiro transcrito? Considere que o fragmento de DNA corresponde 
à extensão total de um gene. 
 
Infográfico
Antes da célula entrar em mitose, é necessário que haja a duplicação de todo o seu material 
genético. O DNA deve ser replicado em um processo de alta fidelidade, o qual garanta que a 
informação genética herdada pelas células-filhas seja exatamente igual à célula de origem. Durante 
a replicação, vários sistemas de reparo atuam para minimizar os danos. Entre eles, estão os 
mecanismos de reparo por excisão.
Veja no infográfico a seguir, como ocorre a correção dos erros por meio de três mecanismos 
incluídos no sistema de reparo por excisão.
Aponte a câmera para o 
código e acesse o link do 
conteúdo ou clique no 
código para acessar.
https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/e878b5eb-fe91-4ee8-a441-509614f32a7a/4a95b6a8-28c2-4554-a3c4-2b14c808cad2.jpg
Conteúdo do Livro
O DNA é a macromolécula responsável por carrear a informação genética dos organismos vivos. O 
conteúdo dos genes é repassado para o RNA e este, por sua vez, traduz a mensagem genética em 
um polipeptídeo. Dessa forma, a expressão da informação codificada pelo DNA determina as 
características fenotípicas dos seres vivos.
Na obra Genética básica, você vai ver o capítulo Genética molecular, base teórica desta Unidade de 
Aprendizagem, no qual você vai aprender sobre a estrutura dos ácidos nucleicos DNA e RNA, 
conhecer os mecanismos de replicação e reparo do DNA, além de entender como a informação 
genética está codificada.
BIOLOGIA
MOLECULAR
Genética molecular
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Reconhecer a estrutura do DNA e do RNA.
 � Identificar os mecanismos de replicação e o reparo do DNA.
 � Descrever a organização do código genético.
Introdução
Uma grande parte das características dos seres vivos é determinada pela 
informação genética contida nas sequências de bases do seu genoma. 
Essa informação genética é transformada em informação útil para a célula 
por intermédio de uma série de fatores. Na maioria dos organismos, a 
sequência contida em uma molécula de DNA é transmitida para uma 
molécula de RNA por meio do processo de transcrição, e a informação 
pode então ser aproveitada para a síntese de proteínas pelo processo de 
tradução, como descreve o dogma central da biologia. 
Assim, o DNA assume, na maioria dos organismos, o papel de mante-
nedor da informação genética. Por esse motivo, a informação (sequência) 
contida no DNA deve ser replicada e reparada de forma eficiente. Além 
disso, para que a informação genética possa ser convertida em proteí-
nas úteis às células, é necessária a tradução fiel de uma sequência de 
nucleotídeos em uma sequência de aminoácidos, o que é determinado 
pelo código genético. 
Neste capítulo, você receberá as ferramentas necessárias para com-
preender os mecanismos que permitem que as moléculas de DNA e RNA 
trabalhem pelo fluxo da informação genética.
Estrutura do DNA e RNA
O DNA e o RNA são ácidos nucleicos formados a partir da ligação em cadeia 
de diferentes nucleotídeos, tendo sua estrutura conservada entre todos os 
organismos. 
Na prática
Você sabe como o DNA é replicado e dá origem a novas moléculas? Veja por meio de 
um vídeo explicativo como funciona o processo de replicação da fita líder.
 Aponte para o QR code ou acesse o link
 https://goo.gl/wdRGe7 para ver o recurso.
Genética molecular2
Os nucleotídeos são formados por um açúcar de cinco carbonos (pentoses), 
um grupo fosfato e uma base nitrogenada. A base é o componente de maior 
variabilidade nos nucleotídeos e permite a formação de diferentes sequências. 
Observe os componentes dos ácidos nucleicos na Figura 1. 
Figura 1. Dogma central da biologia. O DNA é replicado e dá origem a novas molé-
culas de DNA. Além disso, ele também é transcrito em molécula de RNA por meio 
da transcrição, que, pelo processo de tradução, é utilizado na síntese de proteínas.
Fonte: Adaptada de Alberts et al. (2017, p. 4).
PROTEÍNA
RNA
DNA
DNA
Síntese de proteína
TRADUÇÃO
Síntese de RNA
TRANSCRIÇÃONucleotídeos
Síntese de DNA
REPLICAÇÃO
Aminoácidos
3Genética molecular
A ligação de diferentes nucleotídeos em cadeia se dá por ligações fosfo-
diéster entre:
 � o grupamento fosfato do carbono 5’ (5'-PO4) do primeiro nucleotídeo; 
 � o grupamento hidroxílico do carbono 3' (3'-OH) do nucleotídeo adjacente.
Essa característica da ligação fosfodiéster faz com que as cadeias dos ácidos 
nucleicos sejam direcionais (Figura 2). O nucleotídeo de uma extremidade 
da cadeia terá um carbono 5' com um grupamento fosfato livre, enquanto o 
nucleotídeo da outra extremidade terá um carbono 3' com um grupamento 
hidroxílico livre. Essa orientação tem consequências para as reações que 
envolvem ácidos nucleicos: o DNA e o RNA são sintetizados no sentido 5'→3' 
e o RNA é lido na síntese proteica também no sentido 5'→3'. Além disso, as 
cadeias de nucleotídeos que formam o DNA e o RNA são sempre representadas 
na orientação 5'→3' por convenção (ZAHA, 2014).
Figura 2. Detalhe de dois nucleotídeos ligados em cadeia — por meio de uma ligação 
fosfodiéster — em uma molécula de ácido nucleico. No caso, esse ácido nucleico é o 
DNA. Note que a pentose representada é uma desoxirribose e a timina é uma das bases 
nitrogenadas presentes na molécula. Perceba também a orientação 5'→3' da cadeia. 
Fonte: Adaptada de Biologia molecular básica (2014, p. 30).
Ligação
fosfodiéster
Extremidade
5'-fosfato
Extremidade
3'-hidroxila
O
PO O-
O
O
PO O-
O
O
C
C
C
C
H H H
H
H
C H2
2'
1'
3'
4'
5'
O
C
C
C
C
H H H
H
H
C H
OH
2
2'
1'
3'
4'
5'
Adenina
Timina
Grupo fosfato
Base
PentoseN
uc
le
ot
íd
eo
Ca
de
ia
 d
e 
nu
cl
eo
tíd
eo
s
Genética molecular4
DNA: ácido desoxirribonucleico
O DNA é uma macromolécula extremamente longa que, na maior parte dos 
seres vivos, armazena todo o genoma. Sua função é, essencialmente, manter o 
genomapreservado e replicá-lo para que ele possa ser expresso e transmitido 
ao longo das gerações. Além de conter as unidades genéticas denominadas 
genes, que comportam a informação precursora para a síntese de proteínas, as 
sequências intergênicas no genoma também atuam na regulação da expressão 
gênica.
O DNA tem como pentose uma desoxirribose e como bases nitrogenadas 
de uso a adenina, a guanina, a citocina e a timina. A molécula de DNA tem 
maior estabilidade que a molécula de RNA, tanto em função de suas caracte-
rísticas químicas como em função de sua estrutura molecular, caracterizada 
por uma dupla-fita bastante estável. Esse modelo tridimensional da molécula 
de DNA propõe duas cadeias distintas de nucleotídeos (fitas) unidas entre si 
por ligações de hidrogênio, as quais se enrolam em torno do próprio eixo, 
formando uma hélice, por isso a denominação de dupla-hélice de DNA. 
Como consequência, temos algumas propriedades importantes a respeito 
dessa estrutura molecular.
 � Pareamento de bases: a manutenção da dupla-hélice de DNA depende 
do fato de que cada base nitrogenada de uma das cadeias interaja com a 
base oposta na outra cadeia, o que é possível em função do pareamento 
de bases nitrogenadas complementares entre as cadeias do DNA, por 
meio de ligações de hidrogênio. Essas ligações são fortes o suficiente 
para manter a sua estrutura, mas também podem ser desnaturadas e 
renaturadas de acordo com as condições do meio ou com a presença 
de proteínas específicas.
 ■ Pareamento G-C — guaninas pareiam com citosinas, e vice-versa, 
por meio de três ligações de hidrogênio.
 ■ Pareamento A-T — adeninas pareiam com timinas (ou uracilas no 
RNA), e vice-versa, por meio de duas ligações de hidrogênio.
 � Fitas antiparalelas: as ligações fosfodiéster das duas fitas de DNA 
da molécula ocorrem sempre em orientações opostas — uma fita na 
direção 5'→3' e a outra na direção 3'→5'. 
 � Cavidades desiguais: o fato de as fitas girarem em torno do próprio eixo 
em hélice dupla faz com que existam cavidades na superfície do DNA. 
Formam-se então uma cavidade menor e uma maior em função de as 
5Genética molecular
ligações glicosídicas entre as pentoses e as bases nitrogenadas no DNA 
não estarem diretamente opostas na hélice dupla. Nessas cavidades — e 
em especial na cavidade maior —, as bases pareadas ficam mais expostas 
ao ambiente aquoso, o que permite o reconhecimento de sequência no 
DNA por proteínas, sem a necessidade de desnaturar as fitas.
RNA: ácido ribonucleico
O RNA tem como pentose uma ribose e como bases de uso alternativo 
a uracila em vez da timina. A molécula é mais instável que o DNA, boa 
parte em função de reflexos importantes em sua estrutura e da reatividade 
ocasionados pela substituição da desoxirribose por uma ribose (SCHRANK 
et al., 2015). 
Evolutivamente, isso ajuda a explicar por que a molécula assumiu, na 
maioria dos organismos, a função de expressar a informação genética e não 
de fazer a manutenção e a autorreplicação desta. No entanto, alguns vírus 
têm o RNA como material genético e representam uma exceção ao dogma 
do fluxo de informação genética (Quadro 1).
DNA RNA
Pentose: desoxirribose Pentose: ribose
Bases nitrogenadas: C, G, A, T Bases nitrogenadas: C, G, A, U
Maior estabilidade química Menor estabilidade química
Quadro 1. Diferenças químicas entre as moléculas de DNA e RNA
Além disso, a molécula se encontra frequentemente na forma de uma fita 
simples. Como consequência, no entanto, isso possibilita a formação de uma 
variedade de estruturas moleculares complexas, já que o RNA pode dobrar 
sobre si próprio para formar pequenas regiões de dupla-hélice entre sequências 
complementares. Por fim, as moléculas de RNA são alvos de muitas vezes 
extensas — e complexas — modificações pós-transcricionais, as quais variam 
de acordo com o tipo de RNA. 
Genética molecular6
Basicamente, temos três tipos de moléculas de RNA (Figura 3), descritos 
a seguir.
 � RNA mensageiro (mRNA): resultado da transcrição do DNA. É 
responsável pela transferência de informação genética do DNA aos 
ribossomos, no qual ocorre a síntese de proteínas. De maneira geral, 
esse RNA se mantém na forma de fita simples; no entanto, observa-se 
também a formação de estruturas secundárias por pareamento de bases, 
tanto intramolecularmente, como com outras moléculas de RNA. Além 
da formação dessas estruturas regulatórias, o processamento desses 
mRNAs também tem importante papel regulatório. Em eucariotos, 
o processo denominado splicing de mRNA remove as sequências de 
íntrons e une as sequências de exons, dando origem a um mRNA 
maduro, que é então destinado à tradução de proteínas. Em multicelu-
lares, ocorre ainda o splicing alternativo de mRNA, no qual diversas 
combinações de mRNAs maduros podem ser formadas a partir de um 
mesmo pré-mRNA.
 � RNA transportador (tRNA): fundamental para a tradução, transporta 
os resíduos de aminoácidos até o ribossomo e orienta a sua incorporação 
à cadeia polipeptídica em formação de acordo com o código genético. 
Esses RNAs formam estruturas secundárias bastante estáveis em forma 
de trevo, sendo estas fundamentais para a função da molécula na tradu-
ção: em uma extremidade da molécula, pode ser ligado um aminoácido, 
enquanto na outra extremidade ocorre o reconhecimento da sequência 
do mRNA por pareamento de bases.
 � RNA ribossomal (rRNA): também fundamentais para a tradução 
de proteínas a partir do mRNA, são os componentes majoritários 
dos ribossomos e representam cerca de 80% do RNA total da cé-
lula. Eles formam grandes e rígidas estruturas secundárias que, por 
meio da ligação com proteínas, formam os ribossomos e atuam no 
reconhecimento de sequências durante a tradução e na catálise da 
síntese proteica.
7Genética molecular
Figura 3. Representação das estruturas moleculares clássicas de RNAs: (A) RNAs mensageiros 
de procariotos (acima) e de eucariotos (abaixo); (B) RNA transportador; (C) RNA ribossomal.
Fonte: Adaptada de Zaha, Ferreira e Passaglia (2014, p. 42).
UAG
p 
RBS
AUG UGA
UAA
3'UTR5'UTR
mRNA de bactéria
UAG
m7Gppp
AUG
UGA
UAA
3'UTR5'UTR
A(~200)
mRNA de eucarioto
a)
b) c)
Nos últimos 20 anos, no entanto, foram descobertas inúmeras outras estru-
turas e funções para os RNAs. Muitos RNAs são comumente expressos em 
algumas células, sem que eles assumam algumas das três funções clássicas 
de mRNA, tRNA ou rRNA (WATSON et al., 2015). Principalmente em or-
ganismos multicelulares, esses RNAs são expressos a partir do DNA e estão 
associados ao processamento dos próprios RNAs ou à regulação da expressão 
gênica, como é o caso de RNAs pequenos (sRNA), micro RNAs (miRNA) 
e RNAs de interferência (siRNA). 
Genética molecular8
Replicação e reparo de DNA
A cada divisão celular, é necessário replicar o conteúdo do DNA para a geração de 
células-filhas. Apesar da ocorrência de erros durante esse processo — que acar-
retam mutações e são importantes para a geração de variabilidade genética —, 
as maquinarias de replicação do DNA realizam esse trabalho com enorme 
precisão (ALBERTS et al., 2017).
A propriedade do pareamento de bases entre fitas complementares é funda-
mental tanto para a replicação quanto para o reparo do DNA. Essencialmente, 
ambos os processos dependem do fato de que, a partir de uma fita-molde, 
seja possível copiar uma nova fita com sequência de bases complementares. 
Isso exige a desnaturação da dupla-hélice de DNA em duas fitas-simples, 
permitindo que as maquinarias sejam capazes de polimerizar uma nova fita 
a partir de pareamento de bases entre o nucleotídeo presente na fita-molde 
com um nucleotídeo complementar livre. 
A DNA-polimerase é a enzima que catalisa a reação de polimerização de 
desoxirribonucleotídeos a partir do pareamento de bases com uma fita-simples 
de DNA. Ou seja, ela possibilita a formação de novas fitas de DNA a partir de 
um DNA-molde. As DNA-polimerases de todos os organismos realizam a mesma 
reação enzimática, que consiste na formação de uma ligaçãofosfodiéster entre 
a extremidade 3’-OH de uma cadeia preexistente com o grupo 5'-PO4 de um 
nucleotídeo livre, sintetizando a fita sempre no sentido 5’3’ (SAHA, 2014). Essa 
é a reação que o sítio catalítico com atividade de replicase realiza na duplicação 
do DNA. No entanto, polimerases também exercem — em um sítio catalítico 
distinto — a atividade de exonuclease, a qual provoca a degradação de DNA 
a partir de uma extremidade 3’ de DNA. Essa última atividade é fundamental 
para o reparo de incorporações de nucleotídeos incorretos durante a replicação.
Replicação do DNA
Na década de 1960, algumas análises de cromossomos em replicação revelaram 
que a região em que ocorria a reação de duplicação do DNA se deslocava 
progressivamente ao longo da dupla-hélice do DNA original, provocando a 
abertura das fitas em uma estrutura em forma de Y, sendo esta chamada de 
forquilha de replicação (ALBERTS et al., 2017). 
É nessa região que um complexo multienzimático — no qual a DNA-
-polimerase se inclui — permite a abertura das fitas e a síntese de duas novas 
fitas. As características da reação de polimerização têm algumas implicações. 
Veja a seguir.
9Genética molecular
 � Primeiramente, a síntese é semiconservativa. A partir de uma dupla-
-hélice original, ela gera duas novas moléculas de DNA fita-dupla, 
contendo, cada uma delas, uma fita do DNA parental e uma fita do 
DNA recém-sintetizado.
 � A maquinaria de replicação não é capaz de polimerizar uma fita de DNA 
unicamente a partir de nucleotídeos livres e uma fita-molde. A DNA-
-polimerase necessita da presença de uma fita iniciadora (ou primer) 
preexistente, que nada mais é do que um pequeno fragmento de RNA 
com sequência complementar à fita-molde. A partir desta, a síntese da 
nova fita pode ser iniciada e, posteriormente, é substituída por DNA.
 � Na síntese semidescontínua, apenas uma das fitas é sintetizada de 
forma contínua (fita-líder), enquanto a outra é polimerizada de forma 
descontínua (fita retardada). Em função de a síntese ocorrer apenas no 
sentido 5’3’, uma das reações de síntese pode ocorrer na mesma direção 
da abertura da forquilha de replicação sobre a dupla-hélice de DNA 
original, enquanto a outra reação ocorre no sentido oposto e precisa ser 
continuamente reiniciada a cada trecho de DNA fita-simples liberado 
pela desnaturação do DNA. Dessa forma, a forquilha de replicação é 
assimétrica (Figura 4).
Figura 4. Forquilha de replicação do DNA. Enquanto a forquilha se desloca e abre a dupla-
-hélice de uma extremidade à outra da molécula de DNA, uma das fitas (fita-líder) pode 
ser copiada continuamente no sentido do deslocamento da forquilha e gerar uma fita 
complementar com orientação 5’3’. A outra fita da hélice (a retardada), com orientação 
antiparalela, precisa ser duplicada no sentido contrário ao da abertura da forquilha. Essa 
fita tem sua replicação constantemente reiniciada, dando origem a pequenos fragmentos 
(denominados fragmentos de Okazaki em homenagem ao pesquisador que os descobriu) 
que, apenas depois da síntese, são unidos entre si.
Fonte: Adaptada de Alberts et al. (2017, p. 243).
5'
5'
5'
5'
5'
3'
3'
5'
5'
5'
3'
3'
5'
5'
3'
3' 3' 3' 3'
3'
DNA 
sintetizado 
mais 
recentemente
Fita retardada 
com fragmentos de Okazaki
Fita-líder
Genética molecular10
Além de a síntese de DNA ocorrer de forma contínua ou descontínua, 
a forma como os sistemas biológicos realizam a dinâmica da duplicação do 
DNA também varia. 
Os organismos procarióticos duplicam seu genoma circular, geralmente a 
partir de uma única origem de replicação, enquanto nos organismos euca-
rióticos (com genomas muito maiores) são, em geral, formadas forquilhas a 
partir de múltiplas origens de replicação. A partir da origem, o deslocamento 
da replicação pode ocorrer de forma unidirecional, com uma forquilha se 
deslocando em uma só direção na dupla-hélice, ou ainda de forma bidirecional, 
com duas forquilhas se locomovendo em direções opostas no DNA
Reparação de erros no DNA
A fidelidade da síntese de DNA pela maquinaria de replicação é tão grande que 
um erro é cometido apenas a cada 1010 nucleotídeos (ALBERTS et al., 2017). 
Essa eficiência em gerar cópias idênticas de DNA, no entanto, não depende 
apenas do pareamento entre bases complementares, mas, sim, da capacidade 
da própria maquinaria de replicação e de sistemas de reparo em corrigir os 
erros de incorporação durante a síntese (Quadro 2). Na verdade, incorporações 
errôneas são frequentes, principalmente em função do pareamento padrão de 
bases não ser o único possível. 
Fonte: Adaptado de Alberts et al. (2014, p. 244).
Etapa de replicação Erros por nucleotídeo adicionado
Polimerização 5’3’ 1 a cada 106
Correção exonucleolítica 5’3’ 1 a cada 102
Reparo de pareamento incorreto 1 a cada 103
Combinação 1 a cada 1010
Quadro 2. Etapas do reparo que garantem a alta fidelidade na replicação do DNA
11Genética molecular
A primeira etapa da correção de erro na incorporação de um nucleotí-
deo ocorre durante a própria polimerização 5’-3’, imediatamente após o 
pareamento, mas antes que a ligação fosfodiéster seja formada entre o novo 
nucleotídeo e a cadeia. No mesmo sítio catalítico com o qual se realiza a 
síntese, a DNA-polimerase verifica se a geometria do pareamento de bases é 
exata antes de catalisar a reação de ligação do nucleotídeo à cadeia. 
A segunda etapa ocorre depois da incorporação do nucleotídeo à cadeia, 
ou seja, após a catálise da ligação fosfodiéster entre a extremidade 3’-OH da 
cadeia preexistente ao 5'-PO4
 de um nucleotídeo incorreto, mas em outro sítio 
catalítico da DNA-polimerase com atividade de exonuclease 3’5’. As DNA-
-polimerases corrigem erros na cadeia preexistente, removendo nucleotídeos 
não pareados ou mal pareados, até que a extremidade 3’-OH esteja corretamente 
pareada para que a síntese prossiga. Dessa forma, a DNA-polimerase é capaz 
de autocorrigir eventuais erros de incorporação enquanto se desloca pelo DNA.
Ainda assim, a DNA-polimerase pode deixar passar erros durante a síntese. 
O denominado sistema de reparo de pareamento incorreto remove erros 
inseridos durante a replicação que escaparam à atividade de exonuclease. 
Para isso, esse sistema identifica e remove alterações apenas na fita recém-
-sintetizada em que o erro ocorreu e não na fita original. Em organismos 
procarióticos, modificações epigenéticas no DNA auxiliam esse sistema a 
identificar a fita recém-sintetizada, enquanto em eucariotos a presença de 
quebras temporárias nas fitas retardadas auxilia o sistema. O sistema de 
reparação não detecta somente substituições de bases mal pareadas, mas 
também adições e deleções de pares de bases.
Código genético
A informação necessária para a produção dos diferentes tipos de proteínas que 
o organismo deve formar ao longo de sua vida está no seu genoma. O código 
que define como essa informação, disponível na forma de sequências de nucle-
otídeos no DNA, deve ser transformada em sequências de aminoácidos para a 
formação das proteínas é chamado de código genético. É importante ressaltar 
que, com pouquíssimas exceções, os mais variados organismos com as mais 
diferentes informações no seu genoma empregam o mesmo código genético.
O mRNA transmite a informação do genoma para a síntese de proteínas por 
meio de unidades de informação genética (denominadas códons) compostas 
por uma trinca de bases na sua cadeia (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 
2013). A sequência das bases nitrogenadas presentes nos nucleotídeos dos 
Genética molecular12
ácidos nucleicos determina a composição desses códons e cada um deles, por 
sua vez, determina a incorporação de um dos 20 aminoácidos na cadeia da 
proteína — ou ainda o fim ou o início da tradução (Figura 5). 
Figura 5. Código genético. Os códons no mRNA (que são gerados a partir das sequências 
no DNA) se encontram acompanhados da notação dos aminoácidos codificados por eles. 
Os códons de início e fim de tradução não codificam para aminoácido algum, enquantodois 
aminoácidos (Asx e Glx) não são codificados por códon algum e dependem de modificações 
em aminoácidos previamente incorporados à cadeia peptídica.
Fonte: Borges-Osório e Robinson. (2013, p. 23).
Código genético no mRNA para todos os aminoácidos 
Início AUG
Fim UAA
UAG
UGA
A (Ala) GCU
GCC
GCG
GCA
R (Arg) CGU
CGC
CGG
CAA
AGG
AGA
D (Asp) GAU
GAC
N (Asn) AAU
AACC (Cys) UGU
UGC
E (Glu) GAG
GAA
Q (Gln) CAG
CAA
G (Gly) GGU
GGC
GGG
GGA
H (His) CAU
CAC
I (Ile) AUU
AUC
AUA
L (Leu) CUU
CUC
CUG
CUA
UUG
UUA
K (Lis) AAG
AAA
M (Met) AUG
F (Phe) UUU
UUC
P (Pro) CCU
CCC
CCG
CCA
S (Ser) UCU
UCC
UCG
UCA
AGU
AGC
T (Thr) ACU
ACC
ACG
ACA
W (Trp) UGG
Y (Tyr) UAU
UAC
V (Val) GUU
GUC
GUG
GUA
B (Asx) Asn
ou
Asp
Z (Glx) Gln
ou
Glu
O mediador desse processo é o tRNA, que reconhece o códon no RNA 
mensageiro, por meio do anticódon presente na sua sequência, e direciona o 
aminoácido adequado para a incorporação na cadeia polipeptídica.
Uma característica marcante a respeito do funcionamento do código ge-
nético consiste no fato de ele ser degenerado, ou seja, mais de um códon 
pode codificar um mesmo aminoácido na síntese proteica (ZAHA, 2014). Os 
códons que representam os mesmos aminoácidos são denominados códons 
sinônimos, os quais, em geral, variam apenas na sua terceira base. A carac-
terística de degeneração, além de minimizar os efeitos de possíveis mutações, 
explica-se pelo fato de que os 20 aminoácidos disponíveis para a tradução 
precisam ser codificados por 20 ou mais possibilidades de arranjos de bases 
nos códons. É importante ressaltar que, por mais que um aminoácido possa 
ser codificado por mais de um códon, o inverso não é verdadeiro: cada códon 
só pode codificar um único aminoácido, caso contrário, o código genético 
13Genética molecular
permitiria a incorporação de aminoácidos variáveis na síntese de proteínas 
para uma mesma composição de códons no DNA. 
ALBERTS, A. et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
BORGES-OSÓRIO, M. R.; ROBINSON, W. M. Genética humana. 3. ed. Porto Alegre: Art-
med, 2013. 
WATSON, J. D. et al. Biologia molecular do gene. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
ZAHA, A.; FERREIRA, H. B.; PASSAGLIA, L. M. P. (Org). Biologia molecular básica. 4. ed. 
Porto Alegre: Artmed, 2014.
Genética molecular14
Dica do Professor
Os ácidos nucleicos são macromoléculas essenciais para o armazenamento, a transmissão e a 
tradução da informação genética. O DNA e RNA têm características únicas que os distinguem 
entre si.
Nesta Dica do Professor, você vai ver as diferenças estruturais entre o DNA e o RNA.
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Exercícios
1) Em 1953, Watson e Crick desvendaram a estrutura molecular do DNA. 
Assinale a alternativa que descreve corretamente essa estrutura. 
A) Macromolécula de fita dupla em formato de escada retorcida, em que as bases nitrogenadas 
formam os degraus da escada, e a pentose e o grupo fosfato formam o corrimão.
B) Macromolécula de fita dupla formato de escada retorcida, em que a pentose e o grupamento 
fosfato formam os degraus da escada, e as bases nitrogenadas formam o corrimão.
C) Macromolécula de fita dupla em formato linear, em que a pentose e o grupamento fosfato 
formam os degraus da escada, enquanto as bases nitrogenadas formam o corrimão. 
D) Macromolécula de fita dupla em formato linear, em que as bases nitrogenadas formam os 
degraus da escada, enquanto a pentose e o grupo fosfato formam o corrimão.
E) Macromolécula de cadeia simples em formato helicoidal.
2) Os ácidos nucleicos são formados por unidades menores, os nucleotídeos.
Assinale a alternativa que indica corretamente a composição dos nucleotídeos de RNA.
A) Um grupo fosfato, um açúcar ribose e bases nitrogenadas ATCG.
B) Um grupo fosfato, um açúcar ribose e bases nitrogenadas AUCG.
C) Um grupo fosfato, um açúcar desoxirribose e bases nitrogenadas ATCG.
D) Um grupo fosfato, um açúcar desoxirribose e bases nitrogenadas AUCG.
E) Um grupamento fosfato, um açúcar ribose e bases nitrogenadas ACG. 
3) O ciclo celular tem cinco fases, e em cada uma delas ocorrem eventos importantes para a 
correta divisão da célula. 
Em qual fase ocorre a replicação do DNA? 
A) Fase G0. 
B) Fase G1.
 
C) Fase S. 
D) Fase G2. 
E) Mitose. 
4) Para assegurar que o DNA herdado pelas células-filhas sejam cópias idênticas da molécula 
de DNA da célula-mãe, há a atuação de vários sistemas de reparo durante o ciclo celular.
Assinale a alternativa que representa corretamente o sistema de reparo responsável por 
corrigir erros que geram grandes distorções na dupla-hélice.
A) Reparo por excisão de base.
B) Reparo por excisão de nucleotídeo.
C) Reparo de pareamento incorreto.
D) Reparo por recombinação homóloga.
E) Reparo por junção das extremidades não homólogas.
5) O código genético descreve a relação entre a sequência de nucleotídeos em um gene e a 
uma cadeia de peptídeo. 
Em relação ao código genético, assinale a alternativa correta. 
A) O código genético é organizado em trincas de nucleotídeos.
B) Cada espécie tem o próprio código genético.
C) A sequência de RNAm que codifica um aminoácido é chamada de anticódon.
D) O aminoácido é incorporado à cadeia polipeptídica sem necessidade de uma molécula 
adaptadora.
E) Existem três sequências de nucleotídeos que sinalizam o início da tradução.
Na prática
Tanto organismos eucariontes quanto procariontes apresentam o DNA como a molécula que 
carrega a informação genética, porém, há diferenças significantes entre a estrutura e a organização 
do material genético entre tais seres vivos.
A estrutura do DNA e a forma de organização dos genes em eucariotos e procariotos têm 
diferenças significantes. Uma dessas diferenças é a organização dos genes em operons, o que 
permite a expressão simultânea de vários genes envolvidos em uma mesma rota metabólica. Além 
disso, as bactérias costumam apresentar uma molécula de DNA extra, a qual tem singular 
importância no mecanismo de resistência a antibióticos e em engenharia genética.
Veja a seguir os principais aspectos estruturais do genoma de bactérias. 
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
 
Saiba mais
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Mecanismos gerais para replicação do DNA
A duplicação do DNA constitui um dos eventos mais importantes durante o ciclo celular. Reforce os 
conceitos gerais sobre a replicação do DNA assistindo ao vídeo a seguir.
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Ácidos nucleicos: DNA e RNA
O DNA e o RNA são ácidos nucleicos que apresentam diferentes composições e funções entre si. 
Aprofunde seus conhecimentos sobre eles acessando o site a seguir.
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Código genético
A relação entre a informação genética presente no DNA e nas proteínas é chamada de código 
genético. Aprenda a interpretar a tabela do código genético, assistindo ao vídeo a seguir.
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