Código genetico

Prévia do material em texto

Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
1 
 
www.medresumos.com.br 
 
 
CÓDIGO GENÉTICO 
 
As principais características do código genético foram estudadas durante a década de 1960. Decifrar o código 
genético foi um dos eventos mais importantes na história da ciência, com novas informações sendo relatadas quase que 
diariamente. Na metade da década de 60, o código genético havia sido amplamente esclarecido. 
 
 
PROPRIEDADES DO CÓDIGO GENÉTICO 
1. O código genético é composto de trincas de nucleotídeos. Três nucleotídeos no RNAm especificam um 
aminoácido no produto polipeptídico. Logo, cada códon contém três nucleotídeos. 
2. O código genético não tem superposição. Cada nucleotídeo no RNAm pertence a apenas um códon, exceto 
em raros casos onde os genes se superpõem. 
 
 
3. O código genético não tem pontuação. Não existem vírgulas ou outros tipos de pontuação dentro das regiões 
codificantes das moléculas de RNAm. Durante a tradução, os códons são lidos consecutivamente. 
4. O código genético é degenerado (redundante). Todos menos dois aminoácidos (metionina e triptofano) são 
especificados por mais de um códon. Ou seja, há vários códons para um mesmo aminoácido. 
 
OBS
1
: Teoria da oscilação (Wobble). Descrita por Francis Crick, que diz que a 3ª letra do nucleotídeo não tem grande 
especificidade, uma vez que a degeneração, geralmente, se dá na 3ª base. 
 
5. O código genético é ordenado. Vários códons para um determinado aminoácido e códons para aminoácidos 
com propriedades químicas semelhantes são aproximadamente correlatos, em geral diferindo por um único 
nucleotídeo. 
6. O código genético contém códons de início (ATG ou AUG) e final (UGA, UAG e UAA). Códons específicos 
são usados para iniciar e terminar as cadeias polipeptídicas. 
7. O código genético é quase universal. Com pequenas exceções, os códons têm o mesmo significado em todos 
os organismos vivos, dos vírus aos humanos. 
8. O código genético está susceptível a mutações 
 
nº de nucleotídeos do RNAm = 3 
 AA 
Arlindo Ugulino Netto. 
GENÉTICA 2016 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
2 
 
www.medresumos.com.br 
 
MUTAÇÕES GÊNICAS 
Mutação é qualquer alteração do material genético, que não pode ser reparada. 
 Tipos: Gênica (ponto): ao nível de gene, que será abordado nesse momento; Cromossômica: ao nível 
de cromossomo. 
 Origem: Espontânea: ocorre devido às condições adversas do ambiente; Induzida: provocada 
laboratorialmente. 
 Ação: Germinativa: mutações que ocorrem nas células germinativas e são passadas para os 
descendentes; Somática: acontecem em diversas células do organismo e não são hereditárias. 
 
Os genes que surgiram ao longo da evolução foram frutos das mutações. Além disso, elas são as causas de 
muitas doenças como cânceres, anemia, etc. 
 
EFEITOS NO DNA 
 Tautomerismo de base nitrogenada: são mutações espontâneas que acontecem dentro da célula, em que 
ocorrem mudanças estruturais nas bases nitrogenadas gerando mudanças de pareamentos entre elas. Por 
exemplo, quando um H do grupo amino da adenina é transferido para outro hidrogênio de sua cadeia, ela deixa 
de ser um amino e passa a ser um imino, e não se liga mais à timina ou uracila, mas sim à citosina, o que 
pode gerar mutações. 
 
 
 Transição: mudança de base purina por purina ou pirimidina por pirimidina. 
 
 Transversão: troca de purina por pirimidina ou vice-versa. 
 
AGENTES MUTAGÊNICOS 
 Físicos: representados pelas radiações ionizantes (mais perigosas por serem mais penetrantes, Ex: Raios X, 
raios gama) e radiações não ionizantes (Ex: luz ultravioleta). 
 Químicos: HNO2 (altera as propriedades de pareamento da adenina), furocumarinas (substâncias encontradas 
nas cascas de limão e laranja que combinados com a luz ultravioleta causa queimaduras nas mãos), aflatoxinas 
(amendoim). 
 
OBS
2
: Mecanismos reparadores: Mutações ocorrem normalmente no organismo e, por sorte, existem mecanismos que 
corrigem esses danos. As mutações danosas são aquelas que passam despercebidas pela ação desses mecanismos. 
OBS
3
: Dímero é uma ligação lateral entre as bases 
nitrogenadas que a radiação ultravioleta causa, gerando 
dificuldades na replicação do DNA. A enzima fotoliase (ativa 
em presença de luz) repara essas mudanças. 
OBS
4
: Excisão no escuro (Dark-repair): mecanismo de 
correção que ocorre tanto em humanos quanto em bactérias. 
Enzimas (UVR-ABC), que são ativadas no escuro, quebram 
dímeros gerados pela radiação ultravioleta. Essas enzimas, 
com ação de endonucleases, cortam o DNA antes e depois 
do dímero, e com função de exonuclease, degrada esses 
nucleotídeos. O gap (espaço) gerado por esse corte seguido 
de degradação é preenchido de novos nucleotídeos por uma 
DNA polimerase I (enzima de reparo) e uma DNA ligase 
para ligar esses nucleotídeos à cadeia (figura ao lado). 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
3 
 
www.medresumos.com.br 
 
TIPOS DE MUTAÇÃO 
1. Mutação de Frame Shift (leitura errada): alteração da matriz de leitura do código genético ao entrar uma 
base a mais na sequência normal (signal +) ou quando há uma deleção de uma base da sequência (singal 
–). 
 
 
 
2. Mutação supressora: tem-se uma alteração devido a saída de uma 
base e, na tentativa de corrigir o erro, tem-se a substituição de outra 
base, codificando outro AA. 
 
 
 
 
 
 
 
3. Mutação reversa: caso muito raro de mutação em que acontece a adição de uma base e, ao acaso, essa 
mesma base é deletada, gerando nenhuma alteração gênica. 
4. Mutação extensa: ocorre quando uma trinca inteira é adicionada ou retirada do DNA. Isso significa que 
apenas essa região será alterada (não há uma mudança muito grande na configuração do peptídeo 
sintetizado). Isso é uma das provas que o código genético é traduzido em trincas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Mutação silenciosa (sinônima): alteração (substituição) de uma 
base por outra, mas o novo códon codifica o mesmo AA (códon 6 na 
figura ao lado). 
 
 
 
 
 
 
6. Mutação Missense: troca-se uma base por outra e o aminoácido 
também é trocado (códon 6 na figura ao lado). 
 
 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
4 
 
www.medresumos.com.br 
 
7. Mutação sem sentido (de ponto final): a base é alterada de forma que o novo códon formado é um códon 
de stop, fazendo com que a tradução da proteína pare previamente. 
 
 
OBS
5
: Note que as mutações ilustradas nas figuras foram demonstradas em moléculas de DNA, uma vez que são mais 
importantes e impactantes por serem passados para futuras gerações, enquanto os RNAs são degradados 
continuamente. 
 
MUTAÇÕES 
 Anemia Falciforme / Siclemia falciforme / Doença molecular (Linus Pauling) 
Doença decorre da presença e/ou predomínio de uma hemoglobina anormal (Hb S 
- 22s). Isso ocorre quando o códon GAG, do ácido glutâmico, sofre uma transferencia 
de base, gerando o códon GTG da valina (a substituição do ác. glutâmico pela valina 
ocorre na 6ª posição da cadeia ). Isso é um exemplo de mutação missense. As hemácias 
têm cerca de um milhão de hemoglobinas que auxiliam, inclusive, na forma da célula, e 
quando defeituosas, geram complicações. 
A Globina Normal é constituída de 4 cadeias polipeptídicas:2ß (146 aa) e 2 (141 
aa) e no 6º aa da cadeia ß há ácido glutâmico, e na forma alterada tem valina. 
 Hb
A
 Hb
A 
: indivíduo normal homozigoto. Hemoglobina normal, mas é susceptível a 
malária (letal). 
 Hb
S
 Hb
S 
: indivíduo homozigoto alterado, que apresenta anemia falciforme ou siclemia (doença molecular) e 
profunda. Suas hemácias possuem uma forma alterada (em forma de foice) e não transporta oxigênio 
adequadamente, o que gera infarto em vários órgãos do corpo por falta de oxigenação. Essas hemácias também 
morrem mais cedo e, geralmente, entopem capilares periféricos, causando ulcerações, esplenomagalia e 
hepatomegalia. É incidente em 1/600africanos, pois a vantagem dessa doença é que o plasmódio causador da 
malária não tem um ciclo de vida compatível com hemácias falciformes, o que garante uma maior defesa contra 
essa doença. 
 Hb
A
 Hb
S 
(co-dominância): indivíduo normal heterozigoto. Anemia falciforme ausente ou pouco desenvolvida, 
mas apresenta os dois tipos de hemácia. 
 
O tratamento da anemia falciforme se dá por procedimentos gerais e profilaxia: programa educacional, boa 
ingestão de líquidos e nutrientes, uso contínuo de ácido fólico, quelação do ferro (desferrioxamina, desferal®) para retirar 
o excesso de ferro, evitar exposição a temperaturas extremas e, em casos mais graves, transplante de medula óssea. 
 
 Talassemia 
Também pode ser chamada de Anemia do Mediterrâneo ou Anemia de Cooley. A Talassemia é uma 
característica do sangue transmitida de pais para filhos. Ela reduz a quantidade de hemoglobina que seu corpo pode 
fabricar, de maneira que pode levar á anemia. Nas talassemias há uma alteração genética que impede que as cadeias 
de proteínas sejam formadas em quantidade adequada. São, portanto, alterações quantitativas da formação da 
hemoglobina. Se o defeito genético é na formação das cadeias alfa, as doenças daí derivadas são as α-talassemias e se 
na formação das cadeias beta, temos as β-talassemias. 
O tipo de Talassemia mais comum no Brasil e no mundo é a β-Talassemia, que afeta a produção de 
hemoglobina A1, a mais importante no corpo do adulto (97% do total). O quadro clínico das pessoas que possuem estes 
genes é extremamente variável dependendo da carga genética, se homozigótica ou heterozigótica, isto é, se há dois 
genes comprometidos, um vindo do pai e o outro da mãe, ou apenas um gene, do pai ou da mãe. De uma maneira 
simplificada, podemos separar estas situações em dois quadros clínicos completamente diferentes: as talassemias 
menores (apenas um gene ou heterozigoto) ou as talassemias maiores (dois genes ou homozigoto afetado). 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
5 
 
www.medresumos.com.br 
Nas talassemias menores há discreta anemia, com a qual o indivíduo pode conviver e é compatível com uma 
vida normal ou em alguns casos nem anemia existe. Muitas vezes o diagnóstico é feito de forma acidental. 
 Nas talassemias maiores, quadro bem mais raro, a anemia é severa e inicia-se nos primeiros meses de vida, 
acompanhada de pele e mucosas amareladas (icterícia), deformidades ósseas e esplenomegalia (baço aumentado). 
 
 Fibrose cística 
A Fibrose Cística, também conhecida como Mucoviscidose, é uma doença genética autossômica (não ligada ao 
cromossoma x) recessiva (que são necessários para se manifestar mutações nos 2 cromossomas do par afectado) 
causada por um distúrbio nas secreções de algumas glândulas, nomeadamente as glândulas exócrinas (glândulas 
produtoras de muco). É um gene de etnia branca. 
O cromossomo afetado é o cromossomo 7, sendo este responsável pela produção de uma proteína 
transmembrana que vai regular a passagem de cloro e de sódio pelas membranas celulares. 
A proteína afetada é a CFTR (regulador de condutância transmembranar de fibrose cística). E tal como a proteína, 
o próprio canal de cloro vai sofrer uma mutação do qual vai resultar um transporte anormal de íons de cloro através dos 
ductos das células sudoríparas e da superfície epitelial das células da mucosa. 
Essa proteína tem cerca de 1480 AA, e se o AA da posição 508 (fenilalanina) estiver ausente (ΔF508  deleção 
da fenilalanina na posição 508) a função de regulação das proteínas está afetado. 
Vai ocorrer então uma alteração no transporte dos íons de cloro através das glândulas exócrinas apicais, 
resultando dessa anormalidade, uma permeabilidade diminuída ao cloro, fazendo com que o muco da fibrose cística 
fique cerca de 30 a 60 vezes mais viscoso. A água por sua vez, como vai seguir o movimento do sódio de volta ao 
interior da célula, vai provocar um ressecamento do fluído extracelular que se encontra no interior do ducto da glândula 
exócrina. 
Indivíduos portadores apresentam suor salgado em excesso, distúrbios nas glândulas digestivas (principalmente 
as do intestino) e presença de muco em excesso no pulmão. Geralmente, os portadores não resistem chegar aos 35 
anos. 
 
OBS
6
: Os casos a seguir são frutos de defeitos nos mecanismos de reparos gênicos. 
 
 Xeroderma Pigmentoso 
É uma doença genética na qual o portador possui deficiências nos mecanismos reparadores, tendo uma 
dificuldade maior em reverter as agressões que a radiação solar provoca no DNA (código genético) das células da pele. 
Nas pessoas normais, um mecanismo corrige as alterações causadas pela radiação UV no DNA e, por isto, os malefícios 
provocados pelo sol só vão aparecer com o dano acumulado após muitos anos. 
Devido à deficiência deste mecanismo de correção, os pacientes de xeroderma pigmentoso desenvolvem 
rapidamente lesões degenerativas na pele, tais como sardas, manchas e diversos cânceres da pele, em um processo 
acelerado de foto-envelhecimento. 
 
 Síndrome de Cockayne 
Os aspectos clínicos têm pouco em comum com o xeroderma pigmentoso e não incluem a predisposição ao 
câncer, mas é outro defeito nos mecanismos de reparo de mutações. Os indivíduos afetados pela síndrome de 
Cockayne apresentam atraso grave de desenvolvimento físico, retardo mental grave, microcefalia, retinopatia 
pigmentada, defeitos de marcha, fotofobia (sensibilidade à luz e ao sol) e surdez. Os sinais clínicos aparecem nos 
primeiros anos de vida, mas existem casos graves em que se manifestam já ao nascimento. 
Existe um teste diagnóstico celular para a síndrome de Cockayne, que identifica uma falha na síntese de RNA 
após a irradiação UV, que parece ser uniforme nos pacientes. Este defeito não se correlaciona com a severidade clínica 
da doença. 
 
 Ataxia telangiectasia 
Indivíduos com defeito nos mecanismos de reparo que apresentam distúrbios motores, rompimento de vasos 
sanguíneos, esterilidade, sensibilidade à radiação solar, neurodegeneração, imunodeficiência. 
 
 Anemia de Fanconi 
Problema hereditário que afeta principalmente a medula óssea, gerando uma redução na produção de todos os 
tipos de células sanguíneas do organismo. Indivíduos portadores apresentam pancitopenia, manchas escuras na pele, 
cardiopatia e problemas renais. 
 
 Trocotiodistrofia 
Também ocasionado por defeitos nos mecanismos de reparo, em que o indivíduo apresenta cabelos duros e 
quebradiços (devido à falta de enxofre nas fibras capilares), nanismo, retardo mental. 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
6 
 
www.medresumos.com.br 
OBS
7
: Geralmente, um número x de repetição de códons é normal. Porém, se uma trinca de nucleotídeos é adicionada a 
essa repetição (expansões de trinucleotídeos) pode gerar uma doença genética grave. Os casos a seguir são 
exemplos dessas síndromes. 
 
 Síndrome do X frágil 
É caracterizada pela repetição CGG em excesso (o normal é cerca de 50 repetições) na extremidade do 
cromossomo x, tornando esse cromossomo defeituoso e quebradiço. É a segunda maior causa de retardo mental, 
perdendo apenas para Síndrome de Down. 
 
 Síndrome de Huntington 
É caracterizada pela repetição do códon CAG, que codifica o AA glutamina. Pessoas normais, possuem na 
proteína huntingtina cerca de 30 glutaminas. Pessoas que tem de 40 a 100 repetições (portanto, de 40 a 100 glutaminas 
nessa proteínas), apresentam espasmos e perda da visão. É uma doença neurodegenerativa. 
 
 
OBS
8
: Agentes intercalantes são substâncias que causam adições de bases nitrogenadas a mais no 
DNA. A aflatoxina é uma toxina produzida no amendoim pelo fungo Aspergillus flavus que funciona 
como agente intercalante, sendo uma substância cancerígena hepática. 
 
OBS
9
: As furocumarinas são moléculas planas também conhecidas como psoralenos (como o trissoralem). Essa 
substância é encontrada na casca do limão, laranja e tangerina. Quando em contato longo com a radiação ultravioleta, 
por ser uma substânciafotodermosensibilizante, provoca queimaduras e mutações nas células da pele. 
OBS
10
: A fotoquimioterapia é um tratamento feito a base de radiação ultravioleta longa (em uma câmara fechada) com 
o uso de cápsulas de psoralenos (vectoromin) para o tratamento de doenças como vitiligo (falta de produção de 
melanina pelos melanócitos) e psoríase (placas largas formadas nos cotovelos e mãos). 
 
 
ERROS INATOS DO METABOLISMO 
 As vias metabólicas conhecidas hoje foram 
primeiramente estudadas na década de 1940, por Beadle 
e Tatum, utilizando experimentos com o fungo 
Neurospora crassa. 
 Os experimentos foram feitos por meio de 
intervenções nas vias metabólicas desse fungo. 
Submeteram-no a uma taxa de radiação X para induzi-
los à mutação. Os esporos foram introduzidos em um 
meio completo (com todos os nutrientes necessários 
para um desenvolvimento adequado) e depois 
transferidos para um meio mínimo (que contém apenas 
uma fonte de carbono, nitrogênio e sais minerais). É a 
partir desse meio mínimo que o fungo obtém os materiais 
necessários para sobreviver. 
Observe no esquema ao lado, que houve um 
fungo que não cresceu no meio mínimo. Ele foi retirado 
desse meio e jogado em uma solução com AA, o que 
determinou seu crescimento. Conclui-se, então, que para 
seu crescimento, ele necessitava de AA. Para determinar 
qual dos 20 aminoácidos ele necessita, só introduzi-lo 
em meios ricos nesses aminoácidos. O tubo em houver o 
desenvolvimento do fungo, determina qual era o AA 
necessário ao fungo mutante – no caso, a arginina. 
É a partir desse experimento que se obtêm as diversas vias metabólicas da bioquímica. Observe o exemplo a 
seguir: um fungo da linhagem selvagem cresce em um tubo com meio mínimo e observe a reação de fungos mutantes 
em tubos com outros aminoácidos. Note que o fungo só cresce se ele conseguir chegar ao produto final (no caso do 
exemplo, a arginina). Caso ele não consiga, ele não cresce, determinando um defeito em alguma enzima situada entre o 
ultimo aminoácido que ele cresce (+) e o que ele não cresce (-). 
 
LINHAGENS MEIO MÍNIMO M.M. + ORNITINA M.M. + CITRULINA M.M. + ARGININA 
Selvagem + + + + 
Mutante 1 - + + + 
MUTANTE 2 - - + + 
Mutante 3 - - - + 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● GENÉTICA 
7 
 
www.medresumos.com.br 
 
 Todos os mutantes crescem em meio com arginina, determinando-se como o produto final dessa via 
metabólica, necessário para o crescimento de todos os seres em estudo. 
 O mutante que só cresce com a arginina é o mutante 3, o que representa que ele tem um defeito no gene 3, que 
não produz a enzima 3, que converte, no caso, alguma substância em arginina. Por isso que ele só cresce 
quando é adicionado arginina no tubo de ensaio. 
 O outro mutante (2), só cresce quando é adicionada a citrulina no tubo. Isso determina duas coisas: que a 
substância convertida em arginina, pela enzima 3, é a citrulina; e que o mutante 2 tem um defeito no gene 2, que 
produz a enzima 2, que converte a alguma outra substância em citrulina. 
 O mutante 1 só cresce quando é adicionado ornitina ao tubo, que determina duas coisas: a ornitina é convertida 
em citrulina pela enzima 2; o mutante 1 tem defeito no gene 1, que produz a enzima 1, que converte substâncias 
do meio mínimo em ornitina. 
 
Com isso, tem-se a seguinte via metabólica: 
MEIO MÍNIMO ORNITINA CITRULINA ARGININA
Enz 1
(Mutante 1)
Enz 2 Enz 3
(Mutante 2) (Mutante 3)
 
 
 
Ex: 
1. As linhagens A, B e C são deficientes, 
respectivamente, para as enzimas: 
 Resposta: 1, 3, 2 
 
2. As letas X, Y e Z, da figura 1, correspondem, 
respectivamente, aos compostos: 
 Resposta: Ornitina, Citrulina e Arginina. 
 
 
 
 
Ex²: 
 
LINHAGENS SUBST. A SUBST. B SUBST. C SUBST. D 
Mutante 1 - + + + 
Mutante 2 - - + + 
Mutante 3 - - + - 
 
A B D C
Enz 1
(Mutante 1)
Enz 2 Enz 3
(Mutante 2) (Mutante 3)
 
 
OBS
11
: Os mutantes que não conseguem produzir vitaminas ou aminoácidos são denominados auxotróficos (os 
mutantes dos exemplos), e só crescem quando as substâncias são adicionadas artificialmente. Enquanto os capazes de 
produzir são chamados de prototróficos e crescem independente da adição ou não. 
 
ERROS NO METABOLISMO DA FENILALANINA 
 A partir do aminoácido fenilalanina, aminoácido essencial, 
pode-se ter, no mínimo, 4 síndromes metabólicas importantes. 
 Quem não possui a enzima fenilalanina hidroxilase, 
desenvolve excesso de ácido fenilpirúvico ou ácido fenoláctico 
no sangue, acarretando a fenilcetonúria (PKU). Isso gera 
retardo mental, surdez e morte. 
 Defeitos na enzima tirosina hidroxilase, gera o albinismo. 
 Defeitos na enzima tirosinase, gera a tirosinose. 
 Defeitos na enzima oxidase do ácido homogentísico, gera a 
alcaptonúria. Essa doença caracteriza-se por urina oxidada, 
apresentando cor escura.