Resumo Biologia Molecular

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Bioquímica e Biologia Molecular 
 
Biologia Molecular 
 
 
 
1º Semestre - 2009/2010 
2º ano - Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica 
Instituo Superior Técnico 
 
 
 
 
 
 
Baseado nas aulas e no livro The Cell, A Molecular Approach, 
Cooper & Hausman 
 
Resumo por Inês Amorim 
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Índice 
 
Ácidos Nucleicos ....................................................................................................................... 4 
Replicação de DNA .................................................................................................................... 8 
Reparação de DNA .................................................................................................................. 12 
Recombinação de DNA............................................................................................................ 17 
Transcrição de DNA................................................................................................................. 24 
Regulação da Transcrição .................................................................................................... 29 
Processamento de RNA ....................................................................................................... 36 
Tradução de RNA .................................................................................................................... 40 
Ciclo Celular ............................................................................................................................ 46 
Laboratório – Restrição de plasmídeos .................................................................................... 54 
 
 
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Biologia Molecular 
 
A informação genética de uma célula encontra-se armazenada no DNA, um ácido nucleico, e é 
expressa sob a forma de proteínas. Para que essa informação seja passada de geração em 
geração é necessário que ocorra replicação e, para garantir a fidelidade desse processo e 
evitar mutações, as células desenvolveram diversos mecanismos de reparação do DNA. 
A informação para a síntese de proteínas contida no DNA encontra-se nos genes. Os genes são 
transcritos em RNA, outro ácido nucleico, num processo denominado transcrição e que é 
regulado por diversos mecanismos. Uma vez sintetizado o RNA correspondente ao gene que se 
quer expressar, este vai sofrer processamento (apenas nos organismos eucariotas) e dar 
origem a mRNA (RNA mensageiro). De seguida, dá-se a sua tradução – a síntese da proteína. A 
tradução ocorre ao nível dos ribossomas, moléculas especializadas neste processo e 
constituídas por rRNA (RNA ribossomal) e proteínas, e requer a intervenção de RNA de 
transferência – tRNA, que transporta os aminoácidos que vão constituir a proteína final. 
 
 
 
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Ácidos Nucleicos 
 
Ácidos nucleicos são macromoléculas (polímeros de nucleótidos) onde é armazenada a 
informação genética de uma célula. Estão presentes em todos os seres vivos e podem surgir 
sob a forma de DNA (ácido desoxirribonucleico) ou RNA (ácido ribonucleico). O DNA é 
actualmente a forma dominante de informação genética , embora alguns organismos, como os 
retrovírus, utilizem apenas RNA. 
 
As unidades fundamentais dos ácidos nucleicos, os nucleótidos, são formadas por uma base 
azotada e um grupo fosfato ligados a uma pentose (ribose – RNA ou desoxirribose – DNA). A 
estrutura básica de um nucleótido compreende então: 
 Base azotada 
o Purinas: formadas por um anel duplo (penta-anel e hexa-anel) 
 Adenina (A) 
 Guanina (G) 
o Pirimidinas: formadas por um anel simples (hexa-anel) 
 Citosina (C) 
 Timina (T) – exclusiva do DNA 
 Uracilo (U) – exclusiva do RNA 
 Pentose – açúcar de 5 carbonos 
o Ribose - RNA 
o Desoxirribose – DNA (tem menos um grupo OH do que a ribose) 
 Grupo fosfato – responsável pelo carácter ácido das moléculas. Tem um pKa≈1, pelo 
que em condições fisiológicas (pH≈7) está sempre ionizado e com carga negativa. 
 
 
 
Na formação de cada nucleótido intervêm reacções de condensação: base azotada liga-se ao 
carbono 1’ da pentose, dando origem a nucleósidos. As bases azotadas têm a capacidade de 
rodar em torno do açúcar a que estão ligadas, podendo apresentar configuração syn ou anti, 
sendo a última a mais comum. 
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Com a ligação de um grupo fosfato ao carbono 5’ da pentose, forma-se um nucleótido. Os 
nucleótidos livres são tri-fosfatos - dNTP, perdendo dois grupos fosfato durante as reacções de 
polimerização - passam a dNMP (ex: dAMP – nucleótido de adenina monofosfato). No caso do 
RNA temos NTP e NMP, respectivamente. 
A polimerização de nucleótidos, que dá origem aos ácidos nucleicos propriamente ditos, 
requer a formação de ligações fosfodiesters entre o grupo hidroxilo do carbono 3’ de um 
nucleótido e o grupo fosfato do carbono 5’ do nucleótido seguinte. A cadeia polinucleotídica 
adquire assim uma direcção, apresentando no terminal 5’ um grupo fosfato e no terminal 3’ 
um grupo hidróxido, e a sua síntese é sempre feita na direcção 5’-3’. 
 
 
 
Em 1928, Fredrick Giffith descobre um factor genético nas bactérias e, em 1952, Rosalind 
Franklin obtém a primeira imagem de raio-X do DNA. Finalmente em 1953, com base nos 
resultados de experiências anteriores, James Watson e Francis Crick apresentam, na 
Universidade de Cambridge, o modelo de dupla hélice para o DNA. 
Segundo este modelo, a molécula de DNA é composta por duas cadeias polinucleotídicas, que 
se dispõem em sentidos inversos, designando-se, por isso, antiparalelas. No esqueleto da 
cadeia distinguimos duas cadeias laterais e degraus centrais: as bandas laterais são formadas 
por moléculas do grupo fosfato alternadas com pentoses e unidas por ligações fosfodiesters; 
os degraus centrais são pares de bases ligados por pontes de hidrogénio. A especificidade das 
ligações hidrogénio entre as purinas e pirimidinas é a chamada complementaridade de bases: 
a adenina liga-se à timina por uma ligação dupla (A = T) e a guanina liga-se à citosina através de 
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uma ligação mais forte, uma ligação tripla (G C) - a quantidade de adenina e timina, e de 
guanina e citosina numa célula é sensivelmente a mesma (Regra de Chargaff). 
O DNA de dupla-hélice (dsDNA – double-stranded DNA) adquire, geralmente, a forma β - uma 
dupla hélice de mão direita com aproximadamente 10 pares de bases (3.4 Å cada par) por 
volta, ou seja, tem um passo de 34 Å; 20 Å de diâmetro e uma rotação de 36° entre os 
resíduos. De um ponto de vista vertical, a distância entre as cadeias de DNA pode ser pequena 
– minor groove, ou grande – major groove. 
 
 
 
Já o RNA apresenta uma estrutura em cadeia simples e está presente em 3 formas: 
 RNA mensageiro (mRNA): cadeia de nucleótidos que transporta a informação para a 
síntese de proteínas aos ribossomas; 
 RNA de transferência (tRNA): transfere os aminoácidos para os ribossomas; 
 RNA ribossómico (rRNA): entra na constituição dos ribossomas. 
 
Nos seres procariontes, o DNA encontra-se no hialoplasma e é um molécula circular. Já nas 
células eucarióticas, 99% do material genético está no núcleo e apresenta-se sob a forma de 
cromatina - filamentos de DNA associados a proteínas, as histonas. 
 
 Tipo de cadeia Pentose Bases Azotadas Localização Quantidade 
DNA Dupla hélice. Desoxirriobose 
Adenina (A) 
Guanina (G) 
Citosina (C) 
Timina (T) 
Principalmente 
no núcleo. 
Constante para 
todas as células 
da mesma 
espécie. 
RNA 
Simples, por 
vezes dobrada. 
Ribose 
Adenina (A) 
Guanina (G) 
Citosina (C) 
Uracilo (U) 
Forma-se no 
núcleo e migra 
para o 
citoplasma. 
Variável de 
célulapara 
célula e com a 
actividade 
celular. 
 
Uma vez que o DNA se encontra sob a forma de uma dupla hélice, a sua estrutura pode ser 
modificada por factores externos, como a temperatura ou acidez do meio. 
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O aquecimento do material genético enfraquece e quebra as ligações hidrogénio entre bases 
complementares, levando à desnaturação do DNA. A quantificação deste processo pode fazer-
se através da medição da absorvância a 260 nm (pico de absorção das bases azotadas), 
verificando-se que quanto maior for o valor medido maior é a desnaturação da cadeia – em 
cadeia simples, as bases outrora viradas para o interior da molécula estão mais sujeitas à 
radiação, absorvendo-a em maior quantidade. Registando os valores de absorvância à medida 
que se aumenta a temperatura do meio verifica-se que estes vão aumentando, o que indica 
que a elevação da temperatura actua como agente desnaturante. 
Representando graficamente a Abs em função de T obtém-se as curvas de melting, nas quais 
se distingue um ponto de inflexão. Este ponto corresponde à temperatura à qual 50% da 
cadeia dupla de DNA se encontra desnaturada e designa-se temperatura de melting (TM), ou 
de fusão. Esta temperatura depende directamente do conteúdo de citosina e guanina da 
molécula, pois quanto maior for o conteúdo CG maior é o número de ligações triplas. Como 
estas ligações são mais fortes, para que sejam quebradas e ocorra desnaturação é necessária 
uma temperatura mais elevada, pelo que a um maior conteúdo CG corresponde uma maior 
TM. 
Após a desnaturação, se a temperatura diminuir há hibridação do DNA, ou seja, restabelecem-
se as ligações hidrogénio entre as bases complementares e volta a formar-se uma cadeia 
dupla. 
 
As moléculas de RNA são cadeias simples não lineares que apresentam estrutura secundária, 
como ganchos e hélices, pelo que pode ocorrer desnaturação do RNA. Cada molécula possui 
uma curva de melting diferente, em função do seu tipo de estrutura secundária, que pode não 
estar associada a nenhum ponto de inflexão, pelo que não se define temperatura de melting 
para o RNA. 
 
 
 
 
 
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Replicação de DNA 
 
Durante a divisão celular é necessário copiar o material genético para que toda a informação 
possa ser transferida da célula-mãe para a célula-filha sem erros. A célula cria cópias do seu 
próprio DNA através de um processo de replicação semi-conservativa no qual 50% do DNA da 
célula-filha pertenceu anteriormente à célula-mãe – cria-se uma nova cadeia com base numa 
cadeia-molde original. 
 
Para que ocorra replicação é necessário que o DNA se encontre na forma de cadeia simples. 
Existem 3 enzimas responsáveis por esta tarefa (helicases, SSB e girases) que, embora não 
participem directamente no processo de replicação, são auxiliares de replicação. 
 
A replicação tem início em zonas específicas, denominadas origem de replicação (Ori). Nos 
procariotas existe apenas uma destas regiões, contrariamente ao que acontece nos eucariotas, 
que apresentam várias origens de replicação. As regiões Ori são ricas em timina e adenina – a 
natureza desta ligações é mais fraca que as de guanina e citosina o que facilita a abertura da 
cadeia dupla, e são reconhecidas por um par de enzimas, as helicases. Cada helicase envolve 
uma cadeia simples do DNA e move-se num dado sentido, quebrando as pontes de hidrogénio 
entre bases complementares. Essa quebra é bidireccional - existem duas forças de replicação 
para cada origem de replicação, e requer consumo de ATP. 
Quando já se encontra em cadeia simples o DNA tem tendência a voltar a estabelecer uma 
cadeia dulpa, uma vez que esta é a sua forma mais estável. Para impedir esse processo existe 
um conjunto de proteínas, as SSB (single-stranded DNA-binding proteins), que actuam 
estabilizando a cadeia simples. 
Há medida que ocorre a separação do DNA um outro tipo de enzimas, as DNA-girases ou 
topoisomerases, vão distorcendo a cadeia para que esta não se enrole em si própria e dificulte 
ou impeça o processo de replicação. 
 
 
 
 
Uma vez separada em cadeia simples a molécula de DNA pode finalmente ser replicada. Os 
dNTP’s existentes na célula vão sendo mobilizados e inseridos sequencialmente na cadeia 
(respeitando a complementaridade de bases) libertando um pirofosfato (dois fosfatos), por 
acção das DNA polimerases. Estas enzimas actuam apenas no sentido 5’-3’ e são incapazes de 
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colocar os primeiros nucleótidos, pelo que não dão início à replicação. Para isso existem as 
RNA polimeraes, ou primases. 
As RNA polimerases começam o processo de replicação adicionando alguns NTP’s à cadeia de 
DNA e formam os chamados primers, ou iniciadores, constituídos por cerca de 3 a 10 
nucleótidos de RNA. Uma vez sintetizados estes pedaços de RNA a DNA polimerase III (pol III) 
continua a replicação no sentido 5´-3’, agora já utilizando dNTP’s. 
 
 
 
A replicação dá-se em simultâneo nas duas cadeias do DNA. No entanto, enquanto na cadeia 
3’-5’ (leading strand) ocorre replicação contínua no sentido da abertura da cadeia, isto é, a pol 
III actua sem interrupções no sentido 5’-3’, na cadeia 5’-3’ (lagging strand) dá-se replicação 
descontínua. Como a polimerase só actua no sentido 5’-3’ e está acoplada a um complexo que 
se movimenta na direcção da abertura da cadeia dupla, o único modo de fazer com que a 
enzima vá nessa direcção é sintetizar a lagging strand por partes.1 Os fragmentos descontínuos 
são chamados fragmentos de Okasaki e estão associados, cada um, a um novo primer. 
Quando a polimerase chega ao final de um destes fragmentos e encontra o fragmento 
anterior, dissocia-se da cadeia e a replicação desse pedaço termina. 
À medida de ocorre a replicação, a polimerase I (pol I) percorre as cadeias formadas em busca 
de erros de síntese, corrigindo-os, e de primers, substituindo-os pelos nucleótidos de DNA 
correctos. Tem, por isso, actividade de exonuclease – hidrolisa DNA ou RNA nos sentidos 5’-3’ 
ou 3’-5’, para além de actividade de polimerase – adiciona novos nucleótidos. 
Também as DNA polimerases III actuam como exonucleases. No entanto, enquanto as DNA 
polimerases I são capazes de reconhecer e corrigir erros de inserção de nucleótidos em 
qualquer ponto da cadeia e em qualquer sentido, as pol III apenas detectam erros nos últimos 
nucleótidos adicionados – correcção in loco, e no sentido 5’-3’. 
 
1 A separação da cadeia original de DNA dá origem a duas cadeias complementares, uma 5’-3’ (leading strand) e 
outra 3’-5’ (lagging strand). No sentido da abertura da cadeia pelas helicases a replicação contínua da cadeia 3’-5’ 
dá-se no sentido 5’-3’, pois as cadeias complementares são anti-paralelas. Já a replicação da cadeia 5’-3’ se fosse 
por replicação contínua dar-se-ia no sentido oposto, ou seja, no sentido 3’-5’. Como a polimerase III não actua neste 
sentido a replicação da lagging strand tem que ser descontínua. 
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Como a pol I não consegue estabelecer a ligação entre os nucleótidos que substitui e os que se 
encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo 
fosfato de um nucleótido e o carbono 3' do outro. Essas falhas são posteriormente corrigidas 
pelas DNA ligases através do estabelecimento de uma ligação covalente. 
 
 
 
Como as DNA polimerases apenas estendem os primers na direcção 5’-3’ são incapazes de 
copiar a extremidade 5’ (onde ocorre replicação descontínua) de cromossomas lineares, pelo 
que se torna necessária a intervenção de mecanismos especializados nesta tarefa. Existem 
então projecções de nucleótidos na extremidade 3’, os chamados telómeros, que nãosão mais 
do que sequências repetidas de nucleótidos nos terminais dos cromossomas. Estas sequências 
são replicadas à custa de enzimas, as telomerases, que catalisam a síntese dos telómeros 
mesmo na ausência da DNA polimerase. 
As telomerases são transcriptases reversas, ou seja, sintetizam DNA a partir de um molde de 
RNA, e cada telomerase tem um molde complementar da sequência do telómero. As 
telomerases ligam-se então ao telómero e prolongam-no, sintetizando uma cadeia simples de 
DNA a partir do RNA complementar. Findo este processo, a telomerase “desconecta-se” e a 
replicação de mais uma porção da cadeia de DNA pode dar-se por replicação descontínua 
convencional. Forma-se um novo telómero que pode ser prolongado de novo. 
 
A maioria das células somáticas não tem níveis de telomerases suficientemente altos para 
manter o comprimento dos seus telómeros por um número indefinido de divisões celulares. 
Deste modo, à medida que a célula envelhece verifica-se o desaparecimento progressivo dos 
telómeros e o encurtamento dos cromossomas, o que pode levar à morte ou senescência 
celular. 
Algumas patologias humanas, como o envelhecimento precoce, têm vindo a ser associadas a 
mutações nas telomerases. Por outro lado, verifica-se que células cancerígenas apresentam 
níveis anormalmente altos destas enzimas, o que lhes permite dividirem-se indefinidamente. 
 
O problema da existência e replicação dos telómeros não se põe nos organismos procariotas 
pois estes têm um cromossoma circular. Neste caso, não existe nenhuma “ponta solta” e, 
portanto, todo o DNA é replicado sem problemas. 
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É importante referir que a replicação do DNA mitocondrial é feita por enzimas específicas e 
que as enzimas mencionadas anteriormente, nomeadamente as polimerases, são responsáveis 
pelo processo de replicação em E.coli. Nos mamíferos intervêm outros complexos, como 
exemplificado na imagem seguinte: 
 
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Reparação de DNA 
 
Alterações no DNA são de grande importância visto esta molécula guardar uma cópia 
permanente do genoma da célula. Se uma alteração não for corrigida antes da replicação 
então vai ser perpetuada para todas as gerações seguintes. 
Apesar de a replicação ser muito fiável podem verificar-se algumas modificações do DNA no 
final deste processo devido à inserção de bases incorrectas. E não só nesta fase da vida célula, 
mas em todas as fases do ciclo celular, podem ocorrer alterações na sequência e estrutura do 
DNA, espontâneas ou induzidas por diversos factores externos como químicos e radiação. 
Alterações ao nível da molécula de DNA podem impedir os processos de replicação e 
transcrição, bem como aumentar a frequência de mutações. Para manter a integridade dos 
seus genomas as células desenvolveram mecanismos de reparação que actuam no sentido de 
reverter reacções químicas responsáveis pela alteração do DNA e/ou substituir bases 
incorrectas ou danificadas. 
 
As alterações espontâneas dos nucleótidos manifestam-se de duas formas principais: 
deaminação (remoção de um grupo amina de uma base) e depurinação (remoção da base 
purina de um nucleótido). Pode ainda ocorrer metilação (adição de grupos metilo) que 
embora seja um processo normal nos nucleótidos se se der de forma incontrolada é 
prejudicial. 
 
A deaminação ocorre principalmente nos nucleótidos de citosina e adenina e é o resultado da 
substituição, na base, de um grupo amina (NH2) por um átomo de oxigénio. A deaminação da 
adenina dá origem a hipoxantina, uma base modificada, e da alteração da citosina resulta 
uracilo pelo que esta base, considerada exclusiva do RNA, pode surgir em DNA danificado. 
 
Durante a replicação de uma região que sofreu deaminação vai formar-se uma cadeia mutada 
e outra cadeia intacta pois apenas uma das cadeias originais está modificada. Na deaminação 
da citosina, por exemplo, um dos moldes terá um nucleótido de uracilo pelo que a cadeia 
complementar irá apresentar uma adenina no local de guanina - ocorre uma mutação. A outra 
cadeia molde, como tem um nucleótido de guanina que é complementar da citosina, vai 
manter-se inalterada. 
 
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Na depurinação há remoção total da base de um nucleótido, por clivagem da ligação entre 
essa base e a desoxirribose. No local do nucleótido fica apenas a base associada ao grupo 
fosfato e designa-se esse local por local AP - local apurínico ou apirimidínico. 
 
 
 
À semelhança do que acontece na deaminação, a replicação de uma região danificada vai dar 
origem a uma cadeia mutada e outra cadeia intacta. Só que neste caso, a cadeia mutada tem 
um nucleótido a menos no local em que ocorre depurinação pois não apresenta nenhuma base 
que permita a ligação de uma base complementar. Esta mutação pode ter consequências 
gravíssimas para a célula, visto que se ocorrer numa região codificante pode modificar 
completamente a proteína resultante. 
 
 
 
Das alterações induzidas por radiação ou químicos, podemos destacar a formação de dímeros 
de timina e de aductos de DNA, e a alquilação. 
 
A exposição à radiação UV induz a formação de ligações entre timinas de nucleótidos 
adjacentes, dando origem a um dímero de timina. As duas bases de timina ligam-se entre si 
formando um anel de ciclobutano e deixam de estabelecer ligações com as adeninas da cadeia 
complementar (ligação T-T é mais forte que a ligação A-T). Consequentemente há distorção da 
estrutura das cadeias de DNA, o que pode bloquear a transcrição ou replicação. 
A reparação directa dos dímeros de timina dá-se através de fotoreactivação. Nesta reacção, 
inversa à dimerização, é utilizada energia da luz visível para quebrar o anel de ciclobutano e 
permitir que as timinas se liguem de novo às adeninas complementares. Apesar de as bactérias 
utilizarem este processo muito frequentemente os mamíferos e, nomeadamente, os seres 
humanos não são capazes de corrigir os dímeros de timina directamente, estando por isso 
mais sujeitos aos efeitos noviços da radiação UV. 
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Muitos agentes químicos são agentes alquilantes, isto é, são agentes reactivos que transferem 
grupos metilo ou etilo para bases do DNA, modificando-as quimicamente. A alquilação da 
guanina em particular dá origem a O6-metilguanina, uma base complementar da timina em vez 
da citosina, pelo que a cadeia complementar desta molécula virá alterada. Este tipo de 
alteração do DNA pode ser reparada directamente por acção de enzimas (O6 metilguanina 
metiltransferase) que transferem o grupo metilo, adicionado à posição O6 da guanina, por um 
resíduo de cisteína presente no sítio activo da enzima. 
 
 
 
 
Muitos agentes carcinogénicos danificam o DNA pela introdução de grandes grupos aos 
nucleótidos, os aductos de DNA, que alteram a configuração normal das cadeias e, por vezes, 
até da própria molécula de DNA. 
 
 
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Nem todas as alterações do DNA podem ser reparadas directamente, como acontece com os 
dímeros de timina e a alquilação, pelo que as células têm mecanismos que permitem reparar 
vários tipos de danos. Os mecanismos mais importantes, tanto em procariotas como em 
eucariotas, são os métodos de reparação por excisão - excisão de base, excisão de nucleótido 
e mismatch repair. Estes mecanismos reconhecem a zona danificada e eliminam a base ou 
nucleótido alterados permitindo depois a síntese de uma nova cadeia de DNA a partir da 
cadeia complementar intacta. 
 
A reparação por excisão de base permite corrigir problemas em bases individuais, quer estas 
tenham sido danificadas por oxidação ou ionização quer sejam o resultado de deaminação ou 
depurinação. Neste processo de reparação a base danificadaé reconhecida e por acção de 
enzimas específicas é clivada a ligação entre a pentose e a base, formando-se um local AP. Este 
local é posteriormente reconhecido por uma AP endonuclease que quebra a ligação 
fosfodiester entre o fosfato do local AP e a pentose do nucleótido adjacente, deixando um nick 
(interrupção) na cadeia. O que resta do nucleótido a ser reparado é então removido e, por 
acção da DNA polimerase e DNA ligase, é adicionada uma nova base. 
 
A reparação por excisão de nucleótidos corrige dímeros de timina e aductos de ADN através 
da remoção de uma porção da cadeia de DNA que contém a lesão. Em E.coli existe um sistema, 
o sistema Uvr, constituído por 3 proteínas (UvrA, UvrB e UvrC) que actua neste sentido. 
A zona danificada é reconhecida por uma proteína (UvrA) e outras proteínas, as nucleases, 
clivam ligações fosdiesters na extremidade 3’ e 5’ da lesão (UvrB e UvrC, respectivamente). 
Por acção de helicases, são quebradas as pontes hidrogénio entre as bases complementares e 
é removido um oligonucleótido (com cerca de 12 a 13 bases) que contém a região alterada. 
DNA polimerase I e ligases actuam, de seguida, no sentido de sintetizar correctamente o 
pedaço da cadeia excisado. 
 
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O sistema mismatch repair reconhece e corrige bases não complementares adicionadas à nova 
cadeia de DNA durante o decorrer da replicação. Em E.coli esse sistema, designado sistema 
MUT, é formado por um conjunto de 3 proteínas (MutS, MutL e MutH) que reconhecem a 
cadeia-filha por esta ainda não estar metilada (a metilação ocorre nos resíduos de adenina de 
sequências GATC). 
MutS reconhece a base alterada e forma um complexo com as restantes proteínas. De seguida, 
a MutH, uma endonuclease, cliva a nova cadeia (ainda não metilada) no local da sequência 
GATC e a MutS e MutL, juntamente com uma helicase e uma endonuclease, removem a cadeia 
de DNA entre o local de clivagem e a base mal colocada. Posteriormente, polimerases e ligases 
procedem à síntese do DNA em falta. 
 
 
 
Existem diversas polimerases, tanto nos procariotas como nos eucariotas, que podem 
participar na replicação ou na reparação do DNA. Na tabela seguinte sumarizam-se algumas 
características de certas polimerases de eucariotas: 
 
Enzima Localização Função 
Pol α 
(tem actividade da RNA primase – inicia a replicação 
do DNA) 
Núcleo Replicação de DNA 
Pol δ 
(substitui a pol α para continuar a replicação e 
também tem actividade correctora) 
Núcleo Replicação de DNA 
Pol ε 
(similar a pol δ, existe em leveduras) 
Núcleo Replicação de DNA 
Pol β Núcleo Reparação de DNA 
Pol ζ Núcleo Reparação de DNA 
Pol γ Mitocôndria Replicação de DNA mitocondrial 
 
 
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Recombinação de DNA 
 
O genoma de um organismo tem uma enorme plasticidade, facto para o qual contribui a 
recombinação genética - troca de material genético. Podem distinguir-se 2 tipos de 
recombinação: 
 Recombinação homóloga: entre sequências de DNA semelhantes - homólogas; 
o Site-specific: requer homologia localizada e pode ser considerada um 
subgrupo da recombinação homóloga; 
 Recombinação não homóloga ou heteróloga: entre sequências de DNA não 
homólogas; 
o Transposão: elementos genéticos (transposões) movem-se ao longo do 
genoma, sendo inseridos e/ou retirados de diferentes locais. 
 
Do ponto de vista biológico, a recombinação têm diversos papéis importantes, dos quais 
podemos destacar: 
 Gerar novas combinações de genes/alelos. Ex: crossing-over da meiose; 
 Gerar novos genes. Ex: rearranjo de imunoglobulinas; 
 Integrar elementos de DNA específicos. Ex: virús; 
 Reparar DNA. 
Relativamente à utilidade prática deste fenómeno, em biologia molecular utiliza-se 
recombinação para, por exemplo, mapear genes em cromossomas e criar células e organismos 
transgénicos. 
 
A recombinação homóloga requer extensa homologia genética, ou seja, é necessário que haja 
uma extensa complementaridade entre os nucleótidos de 2 cadeias de cromossomas 
diferentes, ou mesmo de zonas do mesmo cromossoma que estejam repetidas ou invertidas. 
Usualmente a recombinação envolve a quebra de duas moléculas de DNA na mesma região, 
onde as sequências são muito semelhantes, e a junção de um DNA ao outro, o que resulta num 
processo de "cross-over". 
Neste tipo de recombinação o local de troca pode estar localizado em qualquer zona da região 
homóloga e não implica a alteração do arranjo dos genes nos cromossomas. O processo é 
mediado por enzimas e pode dar-se segundo dois modelos: 
 Recombinação por copy choice dá-se durante a replicação, quando duas cadeias de 
DNA próximas e homólogas estão a ser replicadas simultaneamente e, a dada altura, 
trocam de cadeia molde; 
 Recombinação por breakage and rejoining não se dá durante o decorrer da replicação 
e requer que as duas cadeias de DNA homólogas sofram um nick no mesmo local. A 
partir desses nicks, uma das cadeias de cada molécula é parcialmente separada e 
emparelha com a cadeia da outra molécula que lhe é complementar. 
Em ambos os casos, há o cruzamento de duas cadeias de DNA e a formação de 
heteroduplexes, regiões da molécula de DNA formadas por cadeias de origens diferentes. À 
zona de cruzamento dá-se o nome de junção de Holliday e da sua resolução pode resultar uma 
recombinação com ou sem alteração de genes. 
 
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Após a formação da junção de Holliday, que pode migrar ao longo da cadeia, as duas 
moléculas rodam em torno do seu ponto de ligação. Dependo do sentido dessa rotação, as 
cadeias cruzam em direcções diferentes e o produto final deste processo pode resultar em 
heteroduplexes recombinantes ou não recombinantes. 
Para separar as duas moléculas é então necessário cortar as cadeias cruzadas ao nível da 
junção. Se o corte for horizontal (imagem à esquerda) então, após a ligação das cadeias 
obtém-se moléculas iguais às originais – heteroduplexes não-recombinantes. Por outro lado, 
se o corte for vertical (imagem à direita) verifica-se a recombinação propriamente dita, pois só 
neste caso há alteração na composição da cadeia – as moléculas resultantes são 
heteroduplexes recombinantes. 
 
 
 
 
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Tomemos como exemplo as seguintes sequência A, B e as suas sequências complementares 
a,b, respectivamente: 
 
 
 
 
As moléculas de DNA originais, que são iguais entre si, têm a seguinte sequência de 
nucleótidos: 
 
(1) (2) 
 
 
Após um corte horizontal, obtivemos moléculas de DNA com sequência AB e ab, iguais às 
moléculas originais. Logo, embora tenha ocorrido troca de informação não se verificou 
recombinação porque não houve alteração dos genes. 
Já no caso do corte vertical, as moléculas obtidas têm sequências Ab e aB. Apesar de B e b, e A 
e a, serem complementares, Ab (3) é diferente de AB (1) e aB (4) não é igual a ab (2), pelo que 
as sequências resultantes são diferentes da original – deu-se recombinação. Caso esta região 
seja codificante, o gene pode deixar de ser transcrito ou a sua tradução pode resultar numa 
proteína completamente diferente da proteína original. 
 
(3) (4) 
 
 
No processo de recombinação homóloga intervêm enzimas e proteínas específicas, como as 
DNA polimerase e ligase e proteínas SSB. Em E.coli, existem dois sistemas principais que têm 
um papel fundamental na regulação dos mecanismos de recombinação – sistema Rec e 
sistema Ruv. 
O Sistema Rec é constituído por 4 proteínas – RecA e complexo RecBCD, e está envolvido nos 
passos centrais da recombinação homóloga. O complexo RecBCD liga-se ao DNAde cadeia 
dupla (dsDNA) e processa-o, transformando-o em cadeias simples (ssDNA) prontas a serem 
utilizadas pela RecA. A proteína RecA tem três locais específicos de ligação ao DNA, pelo que 
começa por se ligar a ssDNA (1), formando um filamento de DNA-proteínas, e, de seguida, 
associa-se também a dsDNA (2). Segue-se o alinhamento das cadeias homólogas e a RecA, à 
custa de ATP, catalisa o emparelhamento da cadeia simples com a sua cadeia complementar 
proveniente do dsDNA (3), dando origem a um heteroduplex. 
 
AATCGGTCTTCTGACCC 
TTAGCCAGAAGACTGGG 
AATCGGTCTTCTGACCC 
TTAGCCAGAAGACTGGG 
AATCGGTCTTGACTGGG 
TTAGCCAGAACTGACCC 
AATCGGTCTTGACTGGG 
TTAGCCAGAACTGACCC 
A: AATCGGTCTT 
a: TTAGCCAGAA 
B: CTGACCC 
b: GACTGGG 
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O Sistema Ruv é responsável pela resolução das junções de Holliday. A proteína RuvA 
reconhece a junção e recruta a proteína RuvB. O complexo RuvAB, que tem actividade de 
helicase, catalisa a migração da junção, promovendo a variação da extensão do heteroduplex, 
e RuvC, que tem actividade de endonuclease, cliva as cadeias cruzadas. DNA ligases actuam no 
sentido de ligar as cadeias das moléculas recombinantes, e termina o processo recombinação. 
 
A recombinação site-specific apenas requer homologia de pequenas regiões específicas e 
permite a introdução ou perda de informação genética. A grande variedade de 
imunoglobulinas do organismo humano deve-se a fenómenos de recombinação site-specific 
durante a maturação de linfócitos B e a construção de organismos geneticamente modificados 
pode ser feita utilizando este processo. 
Na criação de OGM’s e também em processos de recombinação, por exemplo, entre 
cromossomas de bactérias e plasmídeos, o que acontece é que existem genes flanqueados por 
informação genética homóloga a uma região do DNA. Por recombinação, essa informação é 
inserida na molécula. Por outro lado, recombinação entre sequências homólogas de uma 
mesma molécula pode levar à perda da região entre essas sequências. 
 
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Os eventos recombinantes podem ser classificados em dois grupos: 
 Recombinação intermolecular: entre moléculas diferentes; 
o Cross-over simples: forma-se uma única junção de Holliday; 
o Cross-over duplo: formam-se duas junções de Holliday; 
 Recombinação intramolecular: entre regiões da mesma molécula; 
o Repetições directas: as sequências homólogas são exactamente iguais. Implica 
a perda irreversível de DNA; 
o Repetições invertidas: as sequências homólogas estão invertidas. Pode 
resultar na perda de funcionalidade de um gene mas é um processo reversível. 
Este tipo de recombinação é muito utilizada por bactérias patogénicas que, ao 
inverterem as suas sequências, baralham o sistema imunitário do hospedeiro. 
 
 
 
A produção de flagelina, um agente virulento, por parte das salmonelas é um bom exemplo de 
recombinação intramolecular com repetições invertidas. As bactérias podem produzir, 
alternadamente, flagelina H1 ou H2 conforme a orientação de uma das suas sequências, o 
chamado segmento H. Este segmento é flanqueado por duas sequências invertidas, podendo 
sofrer inversão por recombinação, e contém o promotor do gene da flagelina H2 e de um 
repressor do gene da flagelina H1. Quando o segmento H se encontra numa orientação que 
permite a sua transcrição, é produzida H2 e silenciado o gene da H1. Quando ocorre 
recombinação, o gene de H2 deixa de ser transcrito e passa a ser produzida H1. 
A alteração do tipo de flagelina produzida pela salmonela permite-lhe resistir mais tempo num 
organismo pois assim que o sistema imunitário do hospedeiro já está preparado para 
combater um tipo de virulência ela altera o tipo de flagelina produzida, desencadeando uma 
nova resposta imunitária. 
 
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A recombinação não homóloga não requer qualquer semelhança entre sequências de DNA, 
estando antes associada ao movimento de sequências – transposões, ao longo do genoma. Os 
transposões são encontrados tanto em procariotas como em eucariotas e, em algumas 
leveduras e protozoários, fazem parte de mecanismos de regulação de genes. 
A unidade fundamental dos transposões são as sequências de inserção (IS), sequências de 
entre 800 a 2000 nucleótidos que contém um gene que codifica a proteína transposase 
flanqueado por curtas sequências invertidas – repetições invertidas (IR). 
 
 
 
 A transposase é responsável por encontrar sequências específicas de DNA e cortar a molécula 
nessa zona, separando a dupla-cadeia e deixando as sequências complementares por 
emparelhar. Ao nível dos transposões, esta proteína cliva as extremidades da sequência de 
inserção e junta a IS à cadeia previamente cortada. As falhas no DNA resultantes deste 
processo são reparadas por DNA polimerase e ligase. 
 
 
 
Podemos destacar 2 tipos de mecanismos de transposição: 
 Transposição mediada por DNA: 
o Transposição conservativa: o transposão move-se do sítio dador para o local alvo; 
o Transposição replicativa: uma cópia do transposão é inserida no local alvo, 
mantendo-se o elemento original; 
 
 
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 Transposição mediada por RNA: é feita uma cópia de RNA do retrotransposão que é 
depois traduzida em DNA e inserida no genoma. Este tipo de transposição ocorre, por 
exemplo, nos retrovírus como o HIV. 
 
 
 
A inserção de transposões em locais não específicos do genoma pode interferir com a 
expressão de genes, o que pode ter consequências negativas para a célula. No entanto, em 
algumas leveduras e protozoários, transposões fazem parte de mecanismos de regulação 
genética. 
 
Alguns transposões mais complexos, como os transposões compostos, são formados por 
genes flanqueados por sequências de inserção. Esses genes, por exemplo de resistência a anti-
biótico, podem ser copiados para vários locais do genoma e contribuir para uma maior 
resistência por parte desse organismo. 
 
 
 
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Transcrição de DNA 
 
Transcrição é o processo através da qual se sintetiza RNA a partir da informação contida nos 
genes da molécula de DNA. Este processo apresenta algumas diferenças nos organismos 
procariotas e eucariotas e está sujeito a mecanismos de regulação, verificando-se que os genes 
são transcritos de acordo com as necessidades da célula. 
 
O genoma de procariontes é constituído maioritariamente por regiões codificantes, isto é, 
regiões que contém genes e codificam a síntese de RNA. Já nos eucariotas, a maior parte do 
seu genoma está sob a forma de regiões intergénicas – regiões não codificantes (cerca de 98% 
do genoma humano são regiões não codificantes). Sabe-se actualmente que estas regiões, 
anteriormente sem qualquer função atribuída e designadas por junk-DNA, têm um papel 
importante na transcrição. 
Os genes contêm informação para a síntese de vários tipos de RNA, cujo processo de 
transcrição é o mesmo: 
 RNA mensageiro, mRNA: molde utilizado pelos ribossomas para a síntese de 
proteínas; 
 RNA de transferência, tRNA: intermediário entre mRNA e os aminoácidos durante a 
síntese proteica ao nível dos ribossomas; 
 RNA ribossomal, rRNA: um dos constituintes dos ribossomas. 
 
Um gene apresenta 3 regiões: 
 Região promotora: onde se encontra o promotor, é o local onde a RNA polimerase se 
liga para iniciar a transcrição - é essencial ao início da transcrição mas não é transcrito. 
Tem sequências específicas em determinados locais – as zonas consenso, que são 
reconhecidas pela polimerase e que têm que ser semelhantes para todos os genes pois 
nos procariotas só existe uma RNA polimerase (apesar de se verificar a existência de 
vários factores σ que direccionam a transcrição paralocais diferentes, de acordo com 
as condições a que a célula é sujeita). 
Nos procariotas existem duas zonas consenso de 6 nucleótidos cada uma, uma na 
região -10 e outra na região -35, respectivamente 10 e 35 nucleótidos antes do inicio 
da transcrição propriamente dita, em +1 . A região -10, também designada caixa TATA, 
é rica em adenina e timina e, devido à natureza mais fraca das suas ligações, é mais 
sensível à acção das helicases pelo que a cadeia dupla se abre preferencialmente nesta 
zona. 
 
Os promotores dos eucariotas são maiores e mais complexos. A sua caixa TATA 
encontra-se na posição -25 e outras zonas consenso localizam-se em -50, -75 e -100. 
 
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 Parte estrutural: zona transcrita. Encontra-se apenas numa das cadeias e a sua região 
complementar, não codificante, denomina-se zona nonsense. 
 Zona de terminação: onde a transcrição é terminada. 
 
Na transcrição intervém uma enzima específica, a RNA polimerase. Esta enzima transcreve a 
informação contida no DNA para RNA e, à semelhança das DNA polimerases, catalisa o 
crescimento de cadeias de RNA no sentido 5’-3’. No entanto, não necessita de um primer para 
iniciar o processo. A RNA polimerase, assim como o processo de transcrição de procariotas e 
eucariotas apresenta algumas diferenças: 
 A RNA polimerase de E.coli é um complexo enzimático formado por 5 subunidades 
(duas α, β, β’, ω e σ). O factor σ é essencial para o reconhecimento da região 
promotora do gene e para a correcta ligação da RNA polimerase ao DNA mas não tem 
actividade catalítica, libertando-se da enzima quando já se encontram sintetizados 
alguns nucleótidos de RNA; 
 
 
 Nos eucariotas existe uma polimerase diferente para cada tipo de RNA (mensageiro, 
de transferência e ribossomal) mas todas são complexos formados por 12 a 17 
subunidades e partilham algumas características, tanto entre si como com a 
polimerase dos procariotas. 
 
Tipo de RNA sintetizado RNA polimerase 
Genes nucleares 
 mRNA II 
 miRNA II 
 tRNA III 
 rRNA 
 5.8S, 18S, 28S I 
 5S III 
 snRNA e scRNA II e III 
Genes mitocondriais Mitocondrial Semelhantes à RNA 
polimerase bacteriana. Genes dos cloroplastos Cloroplastos 
 
O processo de transcrição pode ser dividido em 3 fases: 
 Iniciação: RNA polimerase liga-se a uma zona não específica do DNA e migra ao longo 
da cadeia até encontrar o promotor. Aí liga-se especificamente às zonas -35 e -10 e, ao 
nível da caixa TATA, helicases e girases promovem a abertura da cadeia dupla de DNA 
ao longo de 12-14 nucleótidos. A transcrição é iniciada na posição +1 pela adição de 2 
NTP’s à cadeia molde e, após a polimerização de cerca de 10 nucleótidos no sentido 5’-
3’, o factor σ é libertado e dá-se inicio à proxima fase. 
Nota: os nucleótidos livres encontram-se na forma de trifosfatos - NTP’s, pelo que 
durante a sua polimerização são libertadas moléculas de pirofosfato (dois fosfato); 
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 Elongação: o crescimento da cadeia de RNA continua. A polimerase mantém-se ligada 
ao DNA e vai desenrolando a cadeia dupla à sua frente e hibridizando a cadeia que 
deixa para trás, ficando apenas uma região com cerca de 15 pares de nucleótidos na 
forma de cadeias simples. A transcrição continua até que a polimerase encontre um 
sinal de terminação; 
 
 
 
 Terminação: quando a RNA polimerase encontra a zona de terminação dissocia-se do 
DNA e o processo de transcrição termina. Existem dois mecanismos diferentes 
responsáveis pela terminação: 
o Dependente de factor ρ, independente da sequência: a terminação está 
dependente de uma proteína, o factor ρ, que se liga a longos segmentos 
(cerca de 60 nucleótidos) no final da molécula de RNA; 
o Independente de factor ρ, dependente da sequência: a zona de terminação é 
formada por duas sequências invertidas de citosina e guanina, intercaladas por 
outras bases e seguidas de nucleótidos de adenina. A transcrição das zonas 
ricas em CG leva à associação das bases complementares e à formação de uma 
estrutura secundária - um gancho de terminação, que destabiliza a ligação da 
RNA polimerase ao DNA e leva à sua dissociação. 
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Para além do seu papel na terminação da transcrição, os ganchos de 
terminação desempenham também um papel protector: o RNA mensageiro 
tem um tempo de vida muito curto, sendo rapidamente digerido por RNAses 
no sentido 3’-5’. A formação de ganchos de terminação nos terminais do 
mRNA dificulta a sua digestão por parte dessas enzimas e funciona como uma 
forma de protecção, permitindo que o RNA se mantenha integro o tempo 
suficiente para que ocorra tradução. 
 
 
 
O processo de transcrição acima descrito diz respeito aos organismos procariotas. Nos 
eucariotas, como já vimos anteriormente, a estrutura dos promotores e das RNA polimerases é 
diferente, pelo que vão existir algumas diferenças nos mecanismos de transcrição. 
O reconhecimento do promotor e a ligação da RNA polimerase não estão associados a um 
factor σ mas dependem de diversos factores de transcrição - factores gerais, comuns à 
transcrição de todos os genes, ou específicos para determinados genes. Os factores de 
transcrição são, geralmente, proteínas que têm uma região que se liga ao DNA e outra região 
que interage com outras proteínas e estimula a transcrição. 
Na iniciação da transcrição, a RNA polimerase II associa-se ao promotor, ao mediador e a 
outros factores de transcrição, dando origem ao complexo RNA polimerase II/Mediador - o 
complexo de iniciação. A este complexo podem ligar-se ainda estimuladores (enhancers), que 
são sequências de DNA que se associam a factores de transcrição que regulam a actividade da 
RNA polimerase. Os estimuladores situam-se em regiões intergénicas que podem estar 
localizadas em qualquer ponto dos cromossomas, sendo a sua ligação possível devido à 
existência de loops na molécula de DNA. 
 
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A transcrição é iniciada quando se dá a fosforilação dos resíduos de serina e trionina do CDT 
(carboxi terminal domain), uma sequência de aminoácidos que faz parte da RNA polimerase. 
Iniciada a transcrição, o complexo de iniciação dissocia-se e o CDT fosforilado permite a ligação 
de factores de transcrição que intervêm na elongação e no processamento de RNA. 
 
 
 
Na terminação da transcrição em eucariotas, a RNA polimerase reconhece uma sequência de 
terminação e é libertada cerca de 10-35 nucleótidos depois. As sequências de terminação, por 
exemplo AAUAAA, são sempre semelhantes, embora possam não ser exactamente iguais em 
todos os genes. 
 
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Regulação da Transcrição 
 
O genoma de um organismo contém milhares de genes que não são todos transcritos em 
simultâneo. Existem mecanismos de regulação, tanto em procariotas como em eucariotas, 
que actuam ao nível da iniciação ou da elongação no sentido de silenciar ou promover a 
transcrição de determinados genes, de acordo com as necessidades da célula. 
Em organismos procariotas a regulação dá-se principalmente na etapa da iniciação e pode 
envolver diversos mecanismos, dos quais iremos estudar dois exemplos: a regulação do 
operão da lactose e do operão do triptofano em E.coli. (operão – ver capítulo Tradução) 
 
Operão da lactose 
A lactose pode ser degrada em glicose e galactose, moléculas de onde é extraída energia 
metabólica, por acção de uma enzima específica, a β-galactosidase. Esta e outras enzimas 
envolvidas no metabolismo da lactose só são sintetizadas quando existe lactose disponível na 
célula, evitando assim a síntese de proteínas e RNA desnecessárias, pelo que se diz que há 
regulação da transcrição por indução do substrato. Essa indução pode ser positiva ounegativa, como veremos de seguida. 
 
Os genes responsáveis por esse metabolismo distribuem-se por uma estrutura monocistrónica 
e por uma estrutura tricostrónica. O operão da lactose, a estrutura tricistrónica, é constituído 
um promotor, um operador e por 3 genes que são transcritos em conjunto: 
 Promotor (P): sequência promotora, local de ligação da polimerase; 
 Operador (O): sequência à qual se pode ligar uma proteína reguladora (LacI), que 
impede a transcrição dos genes do operão; 
 Gene LacZ: codifica a β-galactosidase, enzima responsável pela quebra da ligação 
glicosídica entre a glucose e a galactose. É o gene mais importante, apresentando 
maior afinidade na região RBS (RBS - ver capítulo Tradução), e o facto de estar na 
extremidade 5’ protege o seu transcrito de mRNA de uma degradação demasiado 
precoce; 
 Gene LacY: codifica a permease, uma proteína de membrana específica para o 
transporte de lactose para o interior das células; 
 Gene LacA: codifica a transacetilase, uma proteína que modifica a galactose mas que 
não é essencial ao seu metabolismo. É o gene menos importante. 
A estrutura monocistrónica consiste em: 
 Promotor (Pi): promotor do gene LacI; 
 Gene LacI: gene repressor que codifica uma proteína reguladora (LacI). Na ausência de 
lactose LacI liga-se ao operador do operão da lactose e impede a transcrição dos seus 
genes. 
 
Quando há lactose disponível na célula, esta liga-se à proteína reguladora LacI, alterando a sua 
configuração tridimensional. Consequentemente, deixa de existir afinidade entre esta proteína 
e o operador pelo que os genes dos operão podem ser transcritos. São sintetizadas as 
proteínas LacZ, LacY e LacA e a lactose é degradada. Este tipo de regulação diz-se por indução 
negativa visto a presença de LacI impedir a transcrição. 
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Apesar de a lactose ser uma fonte de energia, como a glicose é um açúcar mais simples o seu 
metabolismo é mais rápido. Como tal, quando existe glucose disponível na célula esta vai ser 
utilizada primeiro e, só quando a glucose se tiver esgotado, é que a lactose começa a ser usada 
como fonte de energia. 
Na presença apenas de um açúcar, um gráfico do crescimento populacional de uma colónia de 
bactérias é do tipo (1). Mas na presença de dois açúcares, digamos glucose e lactose, o 
crescimento é do tipo (2) e diz-se um crescimento diauxico. Em (2) verifica-se que as bactérias 
se dividem exponencialmente para depois o seu crescimento estabilizar (a) à medida que o 
açúcar mais simples, neste caso a glucose, é consumido. Segue-se uma nova etapa de 
crescimento e estabilização (b) quando é consumido o açúcar restante, a lactose. Se 
representássemos os níveis de β-galactosidade na célula ao longo do tempo obteríamos uma 
curva do tipo (c). 
 
 
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Verifica-se então que a o operão da lactose é reprimido na presença de glucose. Esta 
repressão catabólica pela glucose é mediada por um mecanismo de indução positiva 
associado aos níveis de AMP cíclico (cAMP – adenosina monofosfato ciclica): cAMP associa-se 
a uma proteína reguladora, CAP (catabolic activator protein), que se liga a uma sequência de 
DNA perto do promotor do operão da lactose. A CAP actua interagindo com a subunidade α da 
RNA polimerase e facilita a sua ligação ao promotor, promovendo a transcrição. 
Quando os níveis de glucose na célula são baixos há maior produção de cAMP, pelo que é 
favorecido o metabolismo da lactose. Por outro lado, em condições de elevada disponibilidade 
de glucose, a produção de cAMP é baixa e o operador da lactose é silenciado. 
 
 
 
Resumindo, a regulação da transcrição do operão da lactose é uma regulação por indução do 
substrato: 
 Indução negativa: LacI impede a transcrição. Na presença de glucose LacI é 
desactivado e a lactose é degrada; 
 Indução positiva: CAP promove a transcrição do operão. Na presença de glucose cAMP 
não activa o CAP e não há degradação da lactose. 
 
Lactose Lactose + Glucose 
LacI inactivado LacI inactivado 
cAMP-CAP funcional cAMP-CAP não funcional 
Elevada transcrição do operão Baixa transcrição do operão 
 
 
Em engenharia genética é comum utilizar-se o promotor do operão da lactose (Plac) para 
clonar genes de interesse em plasmídeos, pois para iniciar a transcrição basta fornecer lactose 
à célula. No entanto, em vez de lactose utiliza-se uma molécula sintética análoga à lactose mas 
não metabolizável, IPTG (IsoPropilTrioGalactosídeo), que inibe o repressor LacI mas não é 
consumida pela célula, o que torna o processo mais rentável e igualmente eficaz. 
 
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Operão do Triptofano 
A regulação da transcrição do operão do triptofano pode ser generalizada para os restantes 
aminoácidos e é uma regulação por repressão do produto final pois, ao contrário do operão 
da lactose que está sempre silenciado na ausência do substrato, o operão do triptofano está 
sempre activo, sendo reprimido apenas quando este aminoácido abunda na célula. 
A repressão da transcrição requer dois elementos: 
 Apo-repressor: proteína que por si só não é capaz de se ligar ao operador e inibir a 
transcrição. Necessita de um co-repressor para adquirir a sua forma activa; 
 Co-repressor: elemento que se liga ao apo-repressor, activando o complexo repressor 
e inibindo a transcrição. Neste caso, o co-repressor é o próprio triptofano. 
 
O operão do triptofano é uma estrutura pentacistrónica que apresenta regiões específicas: 
 Promotor (P): região promotora, local de ligação da polimerase; 
 Operador (O): tal como no operão da lactose, é uma sequência à qual se podem ligar 
proteínas reguladoras que impedem a transcrição dos genes do operão; 
 Região R (R): codifica o apo-repressor; 
 Região Líder (L) e região do Atenuador (A): localizadas entre o promotor/operador e 
os genes. Participam na regulação da transcrição por um mecanismo diferente do 
repressor, o mecanismo de atenuação; 
 Genes E, D, C, B, A: codificam as proteínas que intervêm na síntese de triptofano. 
 
 
 
 
 
Para além da regulação por um complexo repressor existe um outro mecanismo que controla a 
transcrição de triptofano. Este mecanismo, associado às regiões L e A, é de regulação por 
atenuação e permite que a transcrição seja inibida mesmo quando a quantidade de triptofano 
na célula não é suficiente para activar o apo-repressor ou quando este mecanismo não é 
eficaz. 
Se não houve repressão ao nível do operador inicia-se a transcrição das regiões L e A. O RNA 
resultante pode ser dividido em 4 zonas – 1 (L) e 2, 3 e 4 (A), ricas em conteúdo CG e que 
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tendem a formar ganchos. Dependo dos ganchos que se formam pode ou não ocorrer 
transcrição: 
 Gancho 2-3, gancho de anti-terminação: este gancho forma-se relativamente longe da 
RNA polimerase, não a destabilizando, pelo que a transcrição dos genes continua; 
 Gancho 3-4, gancho de terminação: a sua formação destabiliza a RNA polimerase e 
provoca a sua dissociação do DNA, interrompendo a transcrição. 
A quantidade de triptofano disponível na célula é que vai determinar o tipo de gancho que se 
forma. 
 
 
 
Logo após a transcrição inicia-se a tradução da região L no chamado péptido Líder. Este 
péptido é formado por 14 aminoácidos e na posição 11 e 12 requer a introdução do aa 
triptofano. De acordo com a quantidade de Trp disponível duas situações são possíveis: 
 Se a concentração de Trp é elevada a tradução é rápida, o que apenas permite a 
formação de um gancho 3-4. A transcrição pára e não é sintetizado Trp, que existe em 
abundância; 
 Se existe carência de Trp a tradução é mais demorada e as zonas 2, 3 e 4 ficam livres 
para se associarem entresi. Como o gancho 2-3 é mais forte forma-se 
preferencialmente, implicando a continuação da transcrição e a posterior síntese de 
triptofano. 
 
 
 
A regulação por atenuação é exclusiva dos procariotas pois implica que a transcrição e a 
tradução ocorram em simultâneo, o que não se verifica em organismos eucariotas. 
 
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Regulação em eucariotas 
Como nos organismos eucariotas não existem estruturas policistrónicas nem ocorre 
transcrição e tradução em simultâneo, os mecanismos reguladores já descritos só se aplicam a 
seres procariotas. Nos eucariotas existem inúmeros factores de transcrição e estimuladores, 
como já foi visto anteriormente, e vários mecanismos, como a metilação, que regulam o 
processo de transcrição. 
 
Metilação é a adição de grupos metilo no carbono-5 de resíduos de citosina que precedem 
uma guanina, as chamadas ilhas CpG. As enzimas responsáveis pela metilação são as metilases 
e as deacetilases catalisam o processo inverso. 
A regulação da transcrição dá-se pela presença ou ausência de metilação do promotor de um 
gene: quando o promotor se encontra metilado verifica-se que a transcrição é inibida; se o 
promotor não está metilado então a transcrição decorre normalmente. 
 
 
 
Nos eucariotas é necessária a interacção com várias proteínas e entre diferentes regiões do 
cromossoma para que ocorra a transcrição. No entanto, o DNA encontra-se muito compactado 
e associado a proteínas, as histonas, o que pode comprometer a sua disponibilidade para a 
transcrição. O DNA precisa então de ser uma estrutura compacta, para que se possa 
concentrar no núcleo da célula, mas simultaneamente dinâmica, de modo a permitir a 
transcrição. 
O genoma dos eucariontes está concentrado no núcleo e organizado em cromossomas. Os 
cromossomas só se encontram individualizados durante a divisão celular, chamando-se 
cromatina à sua forma indiferenciada. A unidade básica da cromatina são os nucleossomas, 
sequências de cerca de 200 nucleótidos enroladas em torno de um conjunto de proteínas, as 
histonas (H1, H2A, H2B, H3 e H4). A cadeia dupla de DNA dá duas voltas em torno de dois 
discos de 4 histonas (H2A, H2B, H3 e H4) empilhados e ligados lateralmente por uma outra 
histona (H1). Os nucleossomas são depois compactados e, no seu conjunto, podem 
apresentar-se na forma de: 
 Eucromatina: contém genes e sequências que participam na transcrição. Não está 
demasiado compactada; 
 Heterocromatina: contém apenas regiões não codificantes (por exemplo, a região do 
centrómero) e está extremamente compactada. 
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A descompactação da cromatina está associada à acetilação (adição de grupos acetil - Ac) da 
histonas e à demetilação do DNA. Por outro lado, a compactação da cromatina é 
acompanhada pela metilação do seu DNA e pela desacetilação das histonas. 
 
 
 
 
 
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Processamento de RNA 
 
Após a sua transcrição, os RNA’s sofrem processamento antes de adquirirem a sua forma 
funcional. rRNA’s e tRNA’s de procariotas e eucariotas são processados, em contraste com os 
mRNA’s, em que os únicos sujeitos a este processo são provenientes de organismos 
eucariotas. 
 
Processamento de tRNA 
Os aminoácidos são adicionados às proteínas durante a tradução por intermédio de RNA de 
transferência. Como existem 20 aminoácidos têm que existir, pelo menos, 20 tRNA’s. Na 
realidade verifica-se que, conforme a espécie, existem 60 a 80 moléculas diferentes de RNA de 
transferência, o que indica que um mesmo aminoácido pode ser transportado por vários 
tRNA’s. 
Cada molécula de tRNA é codificada por um gene diferente e da sua transcrição resulta uma 
sequência de nucleótidos, pré-tRNA, que se organiza numa estrutura secundária característica. 
Essa estrutura, comum ao pré-tRNA e ao tRNA, é em forma de trevo devido às ligações 
hidrogénio que se estabelecem entre bases complementares e levam à formação de ganchos. 
Por ser muito estável, permite ao RNA ter um tempo de vida na célula bastante longo. 
O processamento do pré-tRNA leva à sua maturação em RNA e à sua activação. O 
processamento tem duas fases, sendo que em algumas moléculas de pré-tRNA é ainda 
necessário clivar previamente sequências nos seus terminais, processo levado a cabo pela 
enzima RNase P. O processamento engloba então 2 fases sucessivas: 
 Adição de uma sequência CCA ao terminal 3’. Nalguns casos esta sequência é 
codificada no próprio gene do RNA de transferência, mas noutros casos tem que ser 
colocada por acção de uma enzima. É neste local que posteriormente se vai ligar 
covalentemente o aminoácido; 
 Alteração de bases. Aproximadamente 10% das bases de nucleótidos em posições 
específicas são modificadas. O papel desta modificação ainda não foi bem esclarecido. 
 
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Após o processamento é ainda necessário activar o tRNA, passando este a ser designado 
aminoacil tRNA. A activação dá-se pela ligação de um aminoácido ao terminal 3’, reacção com 
gasto de ATP e mediada pela enzima aminoacil tRNA sintetase. Existe uma enzima para cada 
aminoácido, verificando-se que a activação de diferentes tRNA’s que transportam o mesmo aa 
é feita pela mesma enzima. 
 
 
Uma vez activado, o tRNA pode seguir para os ribossomas e intervir na síntese proteica. A 
sequência de 3 nucleótidos, anti-codão, que permite o reconhecimento do codão de mRNA e a 
adição do aminoácido correcto, é oposta ao local de ligação do aminoácido, localizando-se no 
terminal de um dos ganchos da molécula de tRNA. 
 
 
Processamento de rRNA 
Os ribossomas, locais onde ocorre a síntese proteica, são formados por rRNA e proteínas 
ribossomais. Cada ribossoma tem duas subunidades, uma subunidade pequena e outra 
grande, formadas por diferentes rRNA’s que são caracterizados pelo seu coeficiente de 
sedimentação (S). Também os próprios ribossomas se caracterizam por este coeficiente. 
Os ribossomas dos procariotas, 70S, são formados por 3 rRNA’s - 23S, 16S e 5S, que derivam 
do processamento de um único transcrito de rRNA. A subunidade pequena, 30S, é formada por 
21 proteínas e rRNA 16S (este rRNA tem valor taxonómico e é utilizado para determinar, por 
exemplo, a espécie de bactérias). Na constituição da subunidade grande, 50S, entram rRNA 5S 
e 34 proteínas. 
Os ribossomas de eucariotas, 80S, têm 4 rRNA’s – 28S, 18S, 5.8S e 5S, dos quais apenas o 5S é 
transcrito separadamente. A subunidade pequena, 40S, é formada por rRNA 18S e 
aproximadamente 30 proteínas. Na constituição da subunidade grande, 60S, entram rRNA 5S, 
5.8S e 28S e cerca de 45 proteínas. 
 
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No processamento de rRNA dá-se a clivagem do transcrito de pré-rRNA nas sequências finais. 
Nos procariotas essa clivagem é feita em simultâneo para os 3 rRNA’s mas nos eucariotas, para 
além de o 5S ser codificado separadamente, o transcrito que contém as restantes sequências é 
primeiro divido em duas moléculas precursoras – uma que contém apenas 18S e outra onde se 
encontram 5.8S e 5S, e só depois é que estas são clivadas dando origem ao produto final. 
Posteriormente, o rRNA 5.8S liga-se ao 28S através de pontes hidrogénio. 
 
 
 
 
Processamento de mRNA 
Nos procariotas, o mRNA está pronto a ser traduzido logo após a transcrição. Já nos 
organismos eucariotas, o transcrito de pré-mRNA sintetizado no núcleo ainda vai sofrer 
extensas modificações até poder ser utilizado no processo de tradução. 
 
O processamento de mRNA de eucariotas ocorre no núcleo e inclui: 
 Capping em 5’: adição ao terminal 5’ de um nucleótido com uma base modificada, 
m7G – 7-metilguanina. É neste terminal que se vão ligar os ribossomas para que se dê 
a tradução completa domRNA; 
 Poliadenilação: adição de nucleótidos de adenina ao terminal 3’ e formação de uma 
cauda poli-A de comprimento variável (pode atingir as 300 bases). Para além de 
regular mecanismos de tradução e estabilidade, esta cauda tem ainda um papel 
protector na medida que atrasa a digestão do RNA pela RNases, permitindo assim que 
a sua sequência codificante se mantenha íntegra durante um período de tempo maior. 
Nota: a poliadeniação não é um processo exclusivo dos eucariotas, tendo-se vindo a 
verificar que também ocorre em alguns mRNA’s de procariotas; 
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 Splicing: remoção de intrões e colagem de exões - intrões são sequências que não 
codificam para o mRNA final, em oposição ao exões, que codificam informação para o 
mRNA maturo. Ocorre em grandes complexos, os spliceossomas, formados por 
proteínas e pequenos RNA’s nucleares (snRNA). Os snRNA’s reconhecem sequências 
nos locais de splicing do pré-mRNA e catalisam a reacção de splicing. 
A maioria dos genes de eucariotas contém múltiplos intrões pelo que é possível juntar 
exões em diferentes combinações através de mecanismos de splicing alternativo. 
Estes mecanismos, muito importantes na regulação da expressão genética, permitem 
ainda que intrões passem a ser considerados exões, não sendo removidos e 
permitindo novas combinações. 
 
 
 
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Tradução de RNA 
 
Tradução é o processo que, ao nível dos ribossomas, permite a síntese de proteínas a partir de 
mRNA. Os mecanismos de síntese são semelhantes nos procariotas e eucariotas, embora 
existam algumas diferenças, nomeadamente na iniciação da tradução e no número de 
proteínas traduzidas a partir do mesmo mRNA. 
 
O mRNA de eucariotas é monocistrónico, ou seja, apenas contém informação para a síntese de 
uma proteína. Já o mRNA de procariotas pode ser policistrónico, o que significa que pode 
albergar informação para a síntese de várias proteínas. À sequência de genes contemplados no 
mesmo RNA, do qual resulta um mRNA policistrónico, dá-se o nome de operão. 
Nos terminais do mRNA, tanto de procariotas como de eucariotas, existem regiões não 
traduzidas (UTR – unstranslated regions) que podem conter informação necessária à iniciação 
e terminação da tradução. 
 
 
O processo de tradução pode ser divido em 3 fases - iniciação, elongação e terminação: 
 
 
 
 Iniciação: as subunidades pequenas dos ribossomas ligam-se aos locais de iniciação do 
mRNA e quando é encontrado o codão de iniciação (metionina – AUG) liga-se a 
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subunidade grande e forma-se um complexo funcional. A iniciação depende de 
diversos factores de iniciação, tanto nos eucariotas como nos procariotas, embora os 
locais de iniciação sejam diferentes para cada um dos casos. 
Nos eucariotas, os ribossomas ligam-se ao terminal 5’ do mRNA, que é reconhecido 
por ter a base modificada 7-metilguanina, e migram até encontrarem o codão de 
iniciação. A eficiência da iniciação é afectada pela sequência que rodeia o codão de 
iniciação que, em certos casos, pode não ser reconhecido. 
Nos procariotas, como não existe cap em 5’, os locais de iniciação são sequências 
específicas que precedem o codão de iniciação, as chamadas sequências Shine-
Dalgarno (SD) ou ribossome binding-site (RBS). Estas sequências estão presentes 
antes da informação para a tradução de qualquer proteína, mesmo nos mRNA’s 
poliscistrónicos, e são complementares de uma região do rRNA 16S que constitui a 
subunidade pequena dos ribossomas procariotas. A maior ou menor afinidade do 
rRNA com as sequências SD traduz-se numa maior ou menor tradução, 
respectivamente, da proteína em questão. Deste modo é possível que num mRNA 
poliscistrónico o balanço final das várias proteínas produzidas possa não ser o mesmo. 
De um modo semelhante, as proteínas mais longe do terminal 3’ (por onde começa a 
degradação por parte das RNases) têm maior probabilidade de serem traduzidas; 
 
 
 
 Elongação: a cadeia polipeptídica cresce pela sucessiva adição de aminoácidos. A 
tradução inicia-se pelo terminal N (amina) da proteína e segue até ao seu terminal C 
(carboxilo). 
O mecanismo de elongação é muito semelhante em procariotas e eucariotas. À 
subunidade pequena dos ribossomas encontra-se ligado o mRNA (a ligação 
corresponde a 9 nucleótidos, 3 codões) e a subunidade grande tem 3 locais de ligação 
para tRNA activado, os locais APE: 
o Local A - aminoacyl: onde se liga o aminoacil-tRNA que contém o aminoácido a 
ser adicionado ao péptido em crescimento; 
o Local P – peptidyl: local onde se encontra ligado o peptidil-tRNA, isto é, o tRNA 
cujo aminoácido já se encontra ligado ao péptido em formação; 
o Local E – exit: local de saída. 
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Quando o ribossoma atinge o codão de iniciação liga-se um tRNA de metionina ao 
codão iniciador e é recrutada a subunidade grande do ribossoma. Formado o 
complexo, o tRNA de metionina encontra-se no local P e o local A fica vazio. O tRNA 
complementar do próximo codão ocupa então o local A, forma-se uma ligação 
peptídica entre os aminoácidos adjacentes e o tRNA iniciador muda-se para o local E, 
sendo depois expulso. No ribossoma, o mRNA desloca-se 3 nucleótidos no sentido 5’-
3’, ou seja, desloca-se um codão, levando a que o segundo tRNA passe para o local P e 
que o local A fique livre para a ligação de outro tRNA. Este processo repete-se até que 
seja encontrado um codão stop e a síntese da proteína termine. 
 
 
 
Os ribossomas podem existir livres ou associados ao retículo endoplasmático rugoso. 
Muitas vezes uma proteína é traduzida longe do local onde actua pelo que se torna 
necessário proceder ao seu transporte. Nalguns casos, o mRNA codifica uma 
sequência sinal no terminal amina (N) que não tem actividade catalítica e que 
participa no transporte da proteína, sendo libertada assim que esta atinge o seu 
destino final. 
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Assim que um ribossoma se afasta do local de iniciação um outro ribossoma pode 
ligar-se e dar início à tradução de mais uma proteína. É assim possível que um mesmo 
mRNA seja traduzido em simultâneo por vários ribossomas, que estão usualmente 
espaçados de cerca de 100 a 200 nucleótidos, e a cujo grupo se dá o nome de 
polissomas. 
 
 
Durante a tradução, a cadeia polipeptídica que vai sendo sintetizada fica sujeita a 
interacções entre os seus aminoácidos constituintes. Como a configuração final de 
uma proteína funcional é influenciada pela sua sequência total de aa e pelo meio em 
que se encontra, para prevenir a formação de estruturas tridimensionais antes de ser 
terminada a tradução e antes de a proteína ter sido transportada para o seu local de 
acção, um conjunto de proteínas estabilizam a sequência linear de aminoácidos. 
Quando a cadeia polipeptídica já foi toda sintetizada e já se encontra no local em que 
é necessária, essas proteínas, os chaperões, dissociam-se da cadeia e permitem então 
que a proteína adquira a configuração tridimensional que a torna funcional. 
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 Terminação: é encontrado um codão stop e a síntese termina. A proteína é libertada e 
o ribossoma dissocia-se. 
Não existem tRNA’s com anti-codões complementares aos codões stop. Quando se 
atinge um codão stop este é reconhecido por factores de terminação, que são 
proteínas que se ligam ao local A e estimulam a hidrólise da ligação peptídica entre o 
péptido até aí sintetizado e o tRNA no local P. A proteína é então libertada, assim 
como as subunidades do ribossoma e o tRNA. 
 
 
 
 
A informação para a ordenação dos aminoácidos está contida nos genes, existindo um código 
de correspondência – código genético – entre as 4 letras do RNAe os 20 aminoácidos 
conhecidos. Ao conjunto de 3 nucleótidos, tripleto, necessários para a síntese de um 
aminoácido chamamos codogene (DNA), codão (mRNA) e anti-codão (tRNA). 
O código genético apresenta diversas características: 
 Universal: é comum a quase todas as células; 
 Não ambíguo: a um tripleto de nucleótidos corresponde apenas um aminoácido; 
 Redundante/degenerado: vários codões podem sintetizar um mesmo aminoácido. A 
degenerescência do código genético vai de 1 a 6 (aminoácido arginina está associado a 
6 codões difernetes); 
 O terceiro nucleótido não é tão específico. A degenerescência dá-se muitas vezes na 
terceira base; 
 O tripleto AUG tem uma dupla função: codifica o aminoácido metionina e é ao mesmo 
tempo um codão de iniciação. Podem existir outros codões de iniciação mas a 
metionina é o mais comum; 
 Os tripletos UAA, UAG, UGA são codões de finalização ou codões stop: não codificam 
qualquer aminoácido e sinalizam o fim da síntese proteica. 
 
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Ciclo Celular 
 
O conjunto de transformações sofridas por uma célula desde a sua formação até à sua divisão 
é conhecido como ciclo celular. Este processo, comum a todos os organismos vivos, inclui 
períodos de desenvolvimento e períodos de divisão, respectivamente interfase e fase mitótica. 
Durante a divisão celular uma célula-mãe origina duas células-filhas geneticamente iguais a si. 
O seu DNA é duplicado e os organelos, enzimas e outros constituintes da célula são repartidos 
pelas duas células-filhas. 
 
Interfase: período compreendido entre o final da divisão celular e o início da divisão seguinte. 
Corresponde a 90% da vida da célula e é um período de intensa actividade biossintética, 
verificando-se o crescimento e duplicação do conteúdo celular, incluindo o seu DNA. Nesta 
fase os cromossomas não são visíveis ao microscópio óptico. A interfase engloba ainda 3 
períodos difererentes: 
 Intervalo G1 ou pós-mitótico: é caracterizado por uma intensa actividade biossintética 
havendo a formação tanto de proteínas, enzimas e RNA, como de organitos celulares. 
Está compreendido entre o fim da mitose e o inicio da replicação do DNA. A célula 
passa a maior parte do seu tempo de vida nesta estado; 
 Período S ou período de síntese de DNA: dá-se a replicação do DNA e cada 
cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídeos ligados por um centrómero; 
 Intervalo G2 ou pré-mitótico: dá-se essencialmente a síntese de biomoléculas 
necessárias à divisão celular, como fibras e o fuso acromático. Este período, 
compreendido entre o final da replicação do DNA e o início da divisão celular, 
corresponde a um grande crescimento celular. 
 
Fase mitótica: fase em que se dá a divisão celular, engloba duas etapas – mitose e citocinese: 
 Mitose: período correspondente à divisão do núcleo. Está dividido em 4 subfases: 
o Profase: Nesta etapa, a mais longa da fase mitóticca, a cromatina condensa-se 
gradualmente em cromossomas bem definidos. Cada cromossoma é agora 
composto por dois cromatídeos unidos pelo centrómero, uma sequência 
específica de DNA à qual se liga um disco proteico, o cinetocoro. Os dois 
centríolos (nas células animais) ou o citoesqueleto (nas células vegetais) 
presentes na célula começam a afastar-se em sentidos opostos e dão origem 
ao fuso acromático ou mitótico, constituído por um sistema de microtúbulos 
proteicos que se agregam para formar fibrilhas. Os centríolos dirigem-se para 
os pólos e o invólucro nuclear e os nucleólos desagregam-se; 
o Metafase: os cromossomas atingem a condensação máxima e os pares de 
centríolos estão nos pólos da célula. Algumas fibrilhas do fuso acromático 
ligam-se aos cromossomas e estes dispõem-se com os centrómeros no plano 
equatorial e os braços para fora, formando a chamada placa equatorial; 
o Anafase: os dois cromatídeos separam-se e passam a constituir dois 
cromossomas independentes que migram para cada um dos pólos da célula, 
processo chamado ascensão polar. No final desta fase, os dois pólos da célula 
contêm moléculas de DNA equivalentes; 
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o Telofase: a separação dos dois conjuntos de cromossomas é finalizada pela 
formação da membrana nuclear. O fuso acromático desaparece e os 
cromossomas relaxam novamente, tornando-se indistintos. O nucléolo é 
reconstituído e cada núcleo entra na interfase. 
 
 
 
 Citocinese: período correspondente à divisão do citoplama e à individualização das 
duas células-filhas. Nas células animais a separação das células ocorre por 
estrangulamento da membrana. No entanto, nas células vegetais, devido à existência 
de parede celular, isso não é possível. O complexo de Golgi liberta lamelas/vesículas 
que se alinham na região equatorial e se fundem formando a membrana plasmática. 
Posteriormente, vão depositar-se, nessa mesma membrana, fibras de celulose que vão 
dar origem à parede celular. 
Durante o ciclo celular pode não ocorrer citocinese e as células passam a ser 
polinucleadas, dizendo-se que têm uma estrutura cenocítica ou que formam sacos de 
núcleos. Alguns tipos de glóbulos brancos e células do músculo cardíaco podem 
apresentar estas estruturas e durante o desenvolvimento embrionário é comum a 
citocinese não conseguir acompanhar a divisão nuclear. 
 
 
A quantidade de DNA existente na célula vai variando ao longo do ciclo celular. Durante a 
Interfase, no período S, a replicação do DNA faz com que a sua quantidade aumente de Q para 
2Q. Quando se dá a Anafase essa quantidade volta a ser reduzida de 2Q para Q. 
 
 
 
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Meiose é o processo de divisão nuclear através do qual se formam 4 núcleos haplóides (n) a 
partir de uma célula diplóide (2n). O número de cromossomas da célula é reduzido para 
metade pelo que a meiose também pode ser chamada de redução cromossómica. 
A meiose, tal como a mitose, é precedida pela replicação do DNA dos cromossomas. A esta 
replicação seguem-se duas divisões consecutivas. A primeira divisão chama-se divisão 
reducional, ou divisão I, e a segunda divisão tem por nome divisão equacional, ou divisão II. 
Estas divisões dão origem a 4 células diferentes entre si, cada uma das quais com metade do 
número de cromossomas da célula inicial. 
 
Interfase: semelhante à interfase descrita para a mitose. Precede a divisão I e, durante o 
período S, dá-se a replicação do DNA. No final desta fase cada cromossoma é constituído por 
dois cromatídeos. 
 
Divisão I: nesta divisão, um núcleo diplóide (2n) origina dois núcleos haplóides (n). Como 
ocorre uma redução no número de cromossomas, esta divisão também é designada divisão 
reducional. 
 Profase I: é a etapa mais longa e complexa. Os cromossomas condensam e os 
cromossomas homólogos emparelham, juntando-se gene a gene. Ao par de 
homólogos também se chama bivalentes ou tétradas cromatídicas. Durante o 
emparelhamento surgem pontos de cruzamento entre dois cromatídeos irmãos, os 
chamados pontos de quiasma ou sinapses. Pode ocorrer rotura de cromatídeos e 
trocas recíprocas de segmentos de DNA, fenómeno que se designa crossing-over. Os 
centríolos migram para os pólos da célula e o invólucro nuclear desintegra-se; 
 
 
 Metafase I: os bivalentes ligam-se a microtúbulos do fuso acromático pelos 
centrómeros e os pontos de quiasma localizam-se no plano equatorial do fuso 
acromático. A orientação de cada par dá-se ao acaso; 
 Anafase I: os dois cromossomas homólogos de cada bivalente separam-se e migram 
aleatoriamente para pólos opostos da célula; 
 Telofase I: Em cada pólo da célula constitui-se um núcelo haplóide (n) cujos 
cromossomas apresentam dois cromatídeos. Os cromossomas descondensam, 
tornando-se mais finos