Genética Humana (DNA, RNA)

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Genética Humana 
Prof. Me. Fábio Rodrigo Araújo Pereira 
 
• O QUE É GENÉTICA? 
È a ciência que estuda as variações hereditárias 
dos organismos vivos. 
 
Portanto estuda a constituição genética dos 
organismos e os mecanismos que podem afetá-
lo 
Genética humana 
Estuda semelhanças e diferenças dos seres vivos 
Genética humana 
Genética humana 
1865- GREGOR MENDEL 
 
GENE – segmento de DNA, situado numa posição específica de um 
determinado cromossomo, que participa da manifestação fenotípica de um 
certo caráter. 
 
 
1865- GREGOR MENDEL 
 
Experimentos 
Ervilha de jardim (Pisum sativum) 
 
DISPONIBILIDADE 
AUTOFECUNDAÇÃO 
Genética humana 
Ervilha de jardim (Pisum sativum) 
Genética humana 
 
http://biotravel.com.br/nucleo_celular.htm 
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/celula/organizacao-
celular.php 
Genética humana 
 Ácidos Nucléicos 
 Ácidos nucléicos - componentes genéticos de qualquer organismo 
vivo, sendo responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão 
dos caracteres hereditários 
 
 Existem basicamente 2 tipos de ácidos nucléicos: 
• DNA: Armazenamento da informacão genética 
• RNA: várias funções 
 
– RNA ribossomal (rRNA) 
– RNA mensageiro (mRNA) 
– RNA transferência (tRNA) 
Genética humana 
Constituição: 
 Uma molécula de açúcar (pentose) - Desoxirribose 
 Base nitrogenada – A, G, T, C 
 Uma molécula de ácido fosfórico 
 
 
 
DNA (ácido desoxirribonucléico) 
Genética humana 
Nucleotídeos 
• Bases Nitrogenadas: 
 Purínicas: Todas são compostas por um anel aromático duplo 
(anel purina). As principais presentes nos ácidos nucléicos são: 
- Adenina (A) - Guanina (G) 
Genética humana 
 
Bases Nitrogenadas: 
 
Pirimidínica: compostos por um anel heterocíclico. As principais 
presentes nos ácidos nucléicos são: 
 
- Timina (T) - Citosina (C) - Uracila(U) 
Nucleotídeos 
Genética humana 
•Pentose: 
Nucleotídeos 
Genética humana 
Ácido fosfórico – composto de fósforo, oxigênio e 
hidrogênio (H3PO4). Liga-se a pentose por uma ligação 
fosfodiester no carbono 5’. 
 
Nucleotídeos 
Genética humana 
Constituição da molécula DNA / RNA 
SEQUÊNCIAS DE BASES NITROGENADAS 
Guanina - Citosina Guanina - Citosina 
Adenina - Uracila Adenina - Timina 
RNA DNA 
Genética humana 
Diferenças 
Principais : 
DNA RNA 
Pentose Desoxirribose Ribose 
Bases 
nitrogenadas 
Purinas: Adenina 
e Guanina 
Pirimidinas: 
Citosina e Timina 
Purinas:Adenina e 
Guanina 
Pirimidinas: 
Citosina e Uracila 
Estruturas 
Duas cadeias 
Helicoidais 
Uma cadeia 
Função 
Informação 
genética 
Síntese de 
proteínas 
Nucleosídeo 
Genética humana 
 Estrutura do DNA - Watson-Crick - 1953; 
 
 2 cadeias polinucleotídicas circundam um eixo comum em dupla hélice (anti-
paralelas); 
 
 
 Complementariedade das bases: Regra de Chargaff – igualdade das 
concentrações de bases. 
A = T 
C G 
 
 
 
Eixo externo hidrofílico - desoxirribose + fosfato; 
 
Interior hidrofóbico - Bases nitrogenadas; 
 
Pontes de hidrogênio 
Genética humana 
DNA 
Genética humana 
REPLICAÇÃO DO DNA 
• Importância – o processo biológico fundamental da 
reprodução requer a transmissão fiel da 
informação genética dos pais para os filhos. 
 
• Portanto a replicação acurada do DNA genômico é 
essencial para a existência de todas as células e 
organismos 
Genética humana 
REPLICAÇÃO OU AUTODUPLICAÇÃO 
 
 Ocorre no núcleo celular. 
 
Processo Semiconservativo 
 
 
DNA - não é sintetizado isoladamente com 
fita livre – mas um molde padrão formado 
por uma fita pré-existente 
Genética humana 
Replicação do DNA semiconservativa 
Genética humana 
As origens e a iniciação da Replicação 
A replicação, tanto de DNAs procarióticos quanto 
eucarióticos, inicia em uma sequência particular 
chamada: Origem de replicação 
 
Origem de replicação – local específico para 
ligação de proteínas que iniciam o processo de 
replicação ( Extremidade 3’) 
 
Genética humana 
Replicação do DNA 
 
 Esta proteína iniciadora começa a desenrolar as fita do 
DNA e recruta as outras proteínas envolvidas na síntese 
de DNA 
 
 A zona de replicação é formada quando a dupla fita se 
separa e forma um V (forquilha de replicação). 
Genética humana 
Vários pontos de replicação ao mesmo tempo 
(bolhas de replicação) 
Genética humana 
Sentido da replicação 
 Fitar líder – cresce na direção 5’ 3’, na mesma direção da zona de 
replicação, sendo sintetizada de forma contínua 
 
 Fita secundária – cresce na direção oposta a zona de replicação e de 
modo descontínuo. Os pequenos fragmentos de DNA copiados próximo 
a zona de replicação que servem como elo de ligação para formar uma fita 
única são chamados fragmentos de Okasaki. 
5’ 
5’ 3’ 
3’ 
Sentido da 
replicação 
Genética humana 
Genética humana 
Proteínas requeridas para separação da dupla fita 
 Proteína DnaA – requer a utilização de ATP fazendo com 
que o DNA se dissolva, separando a dupla fita; 
 
 Proteína de ligação do DNA de fita simples (SSP) – 
mantém a fita separada na área da origem de replicação e 
protege o DNA das nucleases; 
 
 Helicases – Enzimas que podem se mover ao longo da 
fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrólise de ATP 
para separar as duas fitas da molécula; 
Genética humana 
 DNA polimerase - Responsável pela adição de 
nucleotídeos (elongação) e reparo (removendo nucleotídeos 
errados); 
 São incapazes de quebrar as pontes de hidrogênio que 
ligam as duas fitas do DNA 
 
 -Requer um modelo ou um primer (segmento de RNA 
sintetizado pela primase) complementar para iniciação – 
alongamento. 
Complexo enzimático da forquilha de replicação 
Genética humana 
Topoisomerases – Catalisam quebras e re-ligações das fitas 
de DNA à frente da forquilha de replicação - Não requer ATP; 
 
 Primase – DNA polimerase que sintetiza pequenas 
moléculas de RNA (com aproximadamente 10 nucleotídeos) – 
iniciadores da fita descontínua; 
 
DNA ligase – Liga os fragmentos de Okasaki; 
 
Complexo enzimático da forquilha de replicação 
Genética humana 
separar as duas fitas 
da molécula 
Catalisam quebras e re-ligações 
das fitas de DNA à frente da 
forquilha de replicação mantém a fita separada na 
área da origem de replicação 
Genética humana 
Freqüência de erros durante a replicação 
o Erros eventuais da DNA Polimerase - Mutações – 
eventos raros - nenhum processo é 100% acurado. 
 
 
o Ex: Humanos – frequência 1 a cada 50 milhões de 
nucleotídeos adicionados a cadeia – cada célula 6 
bilhões de pb – 120 novas mutações 
 
 
o Importância das mutações – aumento da 
variabilidade genética 
Genética humana 
Síntese protéica: 
Transcrição e Tradução 
1º- Início 
A Enzima RNA polimerase se liga a sequências específicas do 
gene – A RNA polimerase juntamente com outros fatores de 
transcrição (proteínas) se ligam ao sítio promotor 
 
2º -Fase de elongação 
onde RNA polimerase - trabalhando em uma das fitas e 
movendo sempre na direção 5’ 3’ vai adicionado 
ribonucleotídeos na fita de RNA que está sendo sintetizada 
 
3º - Terminalização 
Na região terminal 3’ também existe uma região sem poder de 
codificação. 
Etapas da transcrição 
Genética humana 
1. Síntese do capacete – Aproximadamente após 30 bases 
transcritas, um segmento de três nucleotídeos (metil-guanina)modificados são adicionados à extremidade 5’ do pré-RNAm 
 
O capacete serve como um protetor da molécula de RNA – 
também como sinal de iniciação da tradução 
 
2. Síntese da cauda poli (A) – Este é um segmento de 150 – 200 
nucleotídeos adenina (AAAA) afixados na extremidade 3’ do 
pré-RNA – serve para proteger a região codificadora. 
 
PROCESSAMENTO DO RNAm 
Genética humana 
3. Retirada dos íntrons ( Splicing) 
Separação dos genes – A maioria dos genes eucarióticos são 
separadas em segmentos 
Éxon – Íntron – Íntron - Éxon – Éxon 
 
As regiões do DNA que são transcritas em snRNA – mas não 
traduzem proteínas são chamadas íntrons 
 
Regiões que codificam aminoácidos – proteínas - Éxons 
PROCESSAMENTO DO RNAm 
Genética humana 
Síntese Protéica 
Genética humana 
Processo que se baseia na seqüência do mRNA para 
determinar e unir os aminoácidos formando, assim, a proteína. 
 
 Cada aminoácido é codificado na seqüência de DNA como 
um códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos. 
 
 Moléculas de RNA transportador transferem a informação 
contida no genoma à uma seqüência de aminoácidos nas 
proteínas. 
O QUE É TRADUÇÃO? 
Genética humana 
TRIPLO: Baseado em trincas de nucleotídeos permite a 
formação de 64 códons diferentes, sendo 61 ativos e 3 
inativos (stop codon); 
 
UNIVERSAL: É válido para todos os Seres Vivos. 
 
DEGENERADO ou REDUNDANTE: O código genético é 
repleto de “sinônimos”. Um único aminoácido pode ser 
codificado por vários códons diferentes. 
 Ex: prolina (CCU, CCC, CCA, CCG). 
CARACTERÍSTICAS DO CÓDIGO GENÉTICO 
Genética humana 
 
Ribossomos – o aparelho tradutor 
O RNA sintetizado no núcleo migra para o citoplasma 
onde se associa com o ribossomos 
 
Sítio A (para aminoácidos) onde ocorre ligação do 
anticódon do RNAt com o códon de RNAm – se move na 
direção 5’ do RNAm 
 
Síto P (para peptídeos) – contém cadeia polipeptídica em 
crescimento (ocorre a ligação dos aminoácidos) 
 
Sítio E (de saída) – contém um RNAt sem o aminoácido – 
pronto para ser liberado do ribossomo. 
Genética humana 
 
O processo de tradução pode ser dividido em 
três fases: 
 
1. Iniciação 
 
2. Elongação 
 
1. Terminação 
Genética humana 
1º Iniciação: O RNAm migra procurando o códon de iníciação no RNAt 
(aminoácido metionina) 
códon AUG – metionina_iniciador 
 
2º Elongação: Nesta fase o ribossomo se assemelha a uma fábrica 
O RNAm atua selecionando os RNAt que possuem os aminoácidos corretos 
(especificados naquele RNAm) 
Cada aminoácido é adicionado a cadeia polipeptídica liberando o RNAt sem 
o aminoácido 
Este processo envolve duas proteínas (EF-TU e EF-GU) 
 
3º Terminalização: A finalização é sinalizada pela presença de um STOP 
CÓDON (UGA, UAA, ou UAG) 
Genética Humana Genética humana 
 
Tradução 
Molécula de mRNA 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Cys 
Met 
Ala 
5’ 3’ 
Asp 
Glu 
Phe His 
Direção do avanço do ribossomo 
Ribossomo 
Proteína 
tRNA 
aa livre 
codon 
Gly 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Cys 
Met 
Ala 
5’ 3’ 
Asp 
Glu 
Phe His 
Gly 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Asp 
Met 
Ala 
Cys 
5’ 3’ 
Glu 
Phe His 
Gly 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Glu 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
5’ 3’ 
Phe 
Gly 
His 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Phe 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
5’ 3’ 
Gly 
His 
Ile 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Gly 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
5’ 3’ 
His 
Ile 
Lys 
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Ile 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
5’ 3’ 
Lys 
G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A 
Lys 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
5’ 3’ 
Leu 
U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A 
Leu 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
5’ 3’ 
Met 
G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G 
Met 
Met 
Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
Leu 
5’ 3’ 
Asn 
G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C 
Asn 
Met Ala 
Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
Leu 
Met 
5’ 3’ 
Pro 
U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A 
Pro 
Met Ala Cys 
Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
Leu 
Met 
Asn 
5’ 3’ 
Gln 
G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A 
Gln 
Met Ala Cys Asp 
Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
Leu 
Met 
Asn 
Pro 
5’ 3’ 
 C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A 
Met Ala Cys Asp Glu 
Phe 
Gly 
His 
Ile 
Lys 
Leu 
Met 
Asn 
Pro 
Gln 
5’ 3’ STOP 
 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A 
Ala Cys Asp Glu Phe 
Met Gly 
His 
Ile 
Lys 
 Leu 
 Met 
 Asn 
 Pro 
 Gln 
5’ 3’ STOP 
 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C 
Ala Cys Asp Glu Phe 
Met Gly 
His 
Ile 
Lys 
 Leu 
 Met 
 Asn 
 Pro 
Gln 
5’ 3’ STOP 
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C 
Ala Cys Asp Glu Phe 
Met Gly 
 His 
 Ile 
 Gln Lys 
Pro Leu 
Asn Met 
 
 
5’ 3’ 
Genética Humana 
 
MSc. Fábio Rodrigo Araújo Pereira 
fraper21@gmail.com