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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
BIO 158 – Biologia Celular e Molecular 
Lorran de Andrade Pereira 
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Roteiro 07: Organização do material genético 
 
A partir da leitura e interpretação do capítulo 4 (p. 195 a 245) de ALBERTS (2010) e do capítulo 28 (p. 734 – 
736) de LEWIN (2009), responda as questões propostas para estudo. 
 
1. Caracterize a molécula de DNA de acordo com o modelo proposto por Watson e Crick. 
 Uma cadeia de DNA é um polímero longo e helicpodal composto de duas fitas, não-ramificado, 
composto de somente quatro tipos de subunidades. Estas são os desoxirribonucleotídeos contendo as 
bases nitrogenadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Os nucleotídeos na mesma fita são 
unidos por ligações fosfodiéster covalentes que ligam o carbono 5' de um grupo desoxirribose (açúcar + 
fosfato) ao carbono 3' do próximo. 
 Todas as bases da molécula de DNA encontram-se no lado de dentro da hélice dupla, com os açúcar-
fosfato no lado de fora. Isto exige que as bases de uma fita estejam extremamente próximas das bases das 
outra, e o encaixe proposto requeira um pareamento específico entre uma grande base purina (A ou G, 
cada uma com um anel duplo) em uma cadeia, e uma base pirimidina (T ou C, cada uma com um único 
anel) na outra cadeia. 
 Assim, pares de bases complementares (ou pares de bases Watson-Crick) se formam entre A e T (duas 
pontes de hidrogênio) e entre G e C (três pontes de hidrogênio), existindo uma regra geral quantitativa de 
nucleotídeos, onde G=C e A=T. 
 
2. Relacione a estrutura do DNA com a hereditariedade. 
 Um gene carrega informações biológicas de uma forma que deve ser precisamente copiada e 
transmitida de cada célula para toda sua prole. As implicações do descobrimento da dupla-hélice de DNA 
foram profundas, porque a estrutura imediatamente sugeriu como a transferência de informações poderia 
se realizada. Uma vez que cada fita contém uma sequência de nucleotídeos, que é exatamente 
complementar à sequência de nucleotídeos da outra fita, ambas as fitas carregam a 
mesma informações genética, e ela pode ser copiada num processo no qual uma fita 
se separa da outra, e cada uma serve como molde para a produção de uma nova fita 
complementar. 
 A informações genética é totalmente duplicada, de forma que dias dupla-hélices 
completas de DNA são formadas, cada uma com a sequência de nucleotídeos 
idêntica à hélice de DNA parental que servil como molde. Uma vez que cada 
molécula de DNA filha for terminada, com uma fita original e uma fita recém-
sintetizada, o mecanismo de replicações de DNA é chamado semiconservativo. 
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 Como consequência direta do mecanismo de pareamento de bases, torna-se evidente que o DNA 
carrega informações através da sequência linear de seus nucleotídeos. Cada um pode ser considerado uma 
letra num alfabeto de quatro letras, que é utilizado para escrever mensagens biológicas em uma forma 
linear. Organismos diferem um dos outros, porque suas respectivas moléculas de DNA carregam 
diferentes sequência de nucleotídeos e, portanto, diferentes mensagens biológicas. 
 
3. Relacione a complexidade do organismo com o número de genes, o número de cromossomos e o 
tamanho do genoma. 
 Os genomas da maioria dos eucariotos são maiores e mais complexos do que os genomas dos 
procariotos. Porém, o tamanho do genoma de muitos eucariotos não parece estar relacionados à 
complexidade genética. Por exemplo, a quantidade de DNA nos genomas da salamandra e do lírio é mais 
de dez vez maior do que a quantidade de DNA do genoma humano, ainda que, obviamente, tais 
organismos não sejam dez vezes mais complexos do que os humanos. 
 Este aparente paradoxo foi resolvido pela descoberta de que o genoma da maioria das células 
eucarióticas contém não somente genes funcionais, mas também uma grande quantidade de sequências de 
DNA que não codificam proteínas. Portanto, a diferença no tamanho dos genomas da salamandra e do 
humano é causada pela grande quantidade de DNA não-codificador no genoma da salamandra, em vez de 
uma maior número de genes. A presença de grandes quantidades de sequências não-codificadoras é uma 
propriedade geral de eucariotos complexos. 
 Assim, o tamanho mil vezes maior do genoma humano, quando comparado com a da E. coli, não é 
devido somente ao maior número de genes presentes nos humanos. Grande parte da complexidade dos 
genomas eucariotos é devida à abundância dos vários tipos de sequências não-codificadoras, as quais são 
responsáveis pela maioria do DNA das células dos eucariotos superiores. 
 
4. Identifique características do genoma humano. 
 O genoma humano contém apenas cerca de 30.000 a 40.000 genes. Parece que somente 1 a 1,5% do 
genoma humano consiste em sequências codificadoras de proteínas. Aproximadamente 25% do genoma 
constituem-se de íntrons e mais de 60% se compõem de vários tipos de sequências de DNA duplicado e 
repetitivo, com o restante correspondendo a pseudogenes, sequências espaçadoras não-repetitivas entre os 
genes e sequências de éxons presentes nas extremidades 5' e 3' dos mRNAs que não são traduzidas em 
proteínas. O aumento dos genomas nos eucariotos superiores é, portanto, muito mais devido à presença de 
grandes quantidades de sequências repetitivas e íntrons, do que a um acréscimo no número de genes. 
 
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5. Identifique e analise a funcionalidade de três tipos de sequências de DNA especializadas presentes 
nos cromossomos eucarióticos. 
 Um gene pode ser definido como um segmento de DNA que é expresso para produzir um produto 
final, o qual pode ser um RNA (por exemplo, RNAr e RNAt) ou um polipeptídeo. Parte do DNA não-
codificador dos eucariotos é responsável pelas longas sequências de DNA que se situam entre genes 
(sequências espaçadoras). Entretanto, grandes quantidades de DNA não-codificador também são 
encontradas dentro da maioria dos genes eucarióticos. Tais genes têm a estrutura dividida, nas quais 
segmentos de sequências codificadoras, denominadas éxons, são separadas por sequências não 
codificadoras, denominadas íntrons. O gene inteiro é transcrito para produzir uma longa molécula de 
RNA e os íntrons são, então, removidos pelo splicing, de modo que somente os éxons são incluídos no 
RNAm. Embora a maioria dos íntrons não tenha função conhecida, eles são responsáveis por uma fração 
substancial do DNA nos genomas dos eucariotos superiores. 
 A maioria dos íntrons não especifica a síntese de um produto celular, embora tenha constatado que 
alguns poucos codificam RNAs funcionais ou proteínas. Todavia, os íntrons desempenham papel 
importante no controle da expressão gênica. A presença dos íntrons permite que os éxons de um gene 
sejam reunidos em combinações diferentes, resultando na síntese de proteínas diferentes a partir de um 
mesmo gene. Esse processo chamado de splicing alternativo, ocorre frequentemente nos genes de 
eucariotos complexos, e pensa-se ser importante na ampliação do repertório funcional dos genes no 
genoma humano. 
 Uma parcela ainda maior dos genomas eucarióticos complexos consiste em sequências repetitivas de 
DNA não-codificador. Há os SINEs (elementos dispersos curtos), que são transcritos em RNA mas não 
codificam proteínas e sua função é desconhecida, e LINEs (elementos dispersos longos), que são 
transcritos e pelo menos alguns codificam proteínas, porém, da mesma forma que os SINEs, não tem 
função conhecida na fisiologia celular. 
 Cada molécula de DNA que forma um cromossomo linear deve conter um centrômero, dois telômeros 
e origensde replicação. Cada cromossomo deve ser capaz de se replicar, e a nova cópia replicada deve, 
subsequentemente ser separada e dividida corretamente entre as células duas células filhas. Um centro do 
cromossomo atua como origem de replicação do DNA. Um cromossomo eucarioto contém muitas origens 
de replicação para garantir a rapidez no processo de replicação. Após a replicação ocorre condensação 
dos dois cromossomos-filhos ainda unidos, uma segunda sequência especializada de DNA, chamada de 
Centrômero, permite que cada cromossomo duplicado e condensado seja levado a cada célula-filha. Um 
complexo proteico chamado cinetócoro é formado no centrômero e liga o fuso mitótico aos cromossomos 
duplicados, permitindo assim a separação. Há uma terceira sequência especializada de DNA, chamada de 
telômeros, localizadas nas extremidades dos cromossomos. Os telômeros contém sequências repetidas de 
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nucleotídeos que permitem que as extremidades sejam eficientemente replicadas e também sinaliza a 
integridade da molécula de DNA. 
 
6. Descreva a estrutura da cromatina na interfase. 
 O DNA das células eucarióticas está firmemente ligado a pequenas proteínas básicas (histonas) que 
empacotam o DNA de modo ordenado no núcleo celular. Essa tarefa é essencial, dado o conteúdo de 
DNA da maioria dos eucariotos. 
 O complexo entre DNA eucarioto e proteínas é denominado cromatina, a qual tipicamente contém 
cerca de duas vezes mais proteínas do que DNA. As principais proteínas da cromatina são as histonas - 
proteínas pequenas que contêm uma grande proporção de aminoácidos básicos (arginina e lisina), os quais 
facilitam a ligação ao DNA carregado negativamente. Existem cinco tipos principais de histonas (H1, 
H2A, H2B, H3 e H4), que permitem a compactação do DNA. As histonas são proteínas extremamente 
abundantes em células eucarióticas. 
 A unidade estrutural básica da cromatina, o nucleossomo, é a associação de 200 pares de DNA à um 
octómero (composto por duas moléculas de H2A, H2B, H3 e H4). Consistente com essa idéia, a 
microscopia eletrônica revelou que as fibras de cromatina possuem a aparência de um colar de contas, 
com as contas espaçaas em intervalos de aproximadamente 200 pares de bases. Uma molécula da quinta 
histona, H1, é ligada ao DNA à medida que é formada cada partícula central do nucleossomo. 
 Em células que estão em interfase (sem divisão), a maioria da cromatina é relativamente 
descondensada e distribuída por todo o núcleo. Os genes são transcritos e o DNA é replicado durante esse 
período do ciclo celular, em preparação para a divisão celular. Os genes que estão sendo ativamente 
transcritos apresentam-se em um estado mais descondensado que torna o DNA mais acessível para a 
maquinaria de transcrição 
 
7. Caracterize eucromatina e heterocromatina. 
 Eucromatina - são regiões da cromatina em célular que estão em interfase, relativamente 
descondensadas e distribuídas por todo o núcleo, que são altamente ativas , tendo genes transcritos. 
 Heterocromatina - são regiões da cromatina em células em interfase, que estão em uma forma 
altamente condensada, semelhante à cromatina das células que se encontram em mitose. Não é transcrita e 
contém sequências de DNA altamente repetitivas, tais como as sequências presentes nos centrômeros e 
telômeros.