Klug capitulo 1

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CONCEITOS
A genética da transmissão é o processo geral em que as característi- ■
cas controladas por fatores (genes) são transmitidas, por meio dos 
gametas, de geração a geração. Seus princípios fundamentais foram 
formulados primeiramente por Gregor Mendel em meados do sécu-
lo XIX. Trabalhos posteriores, realizados por outros pesquisadores, 
mostraram que os genes estão nos cromossomos e que as linhagens 
mutantes podem ser usadas para mapeá-los cromossomicamente.
O reconhecimento de que o DNA codifica a informação genética, a ■
descoberta da estrutura do DNA e a elucidação do mecanismo de 
expressão gênica constituem o fundamento da genética molecular.
A tecnologia do DNA recombinante, a qual possibilita aos cientis- ■
tas o preparo de grandes quantidades de sequências específicas de 
DNA, revolucionou a genética, lançando a base para novos campos 
– e para esforços como o do Projeto Genoma Humano – que combi-
nam a genética com a tecnologia da informação.
A biotecnologia inclui o uso de organismos geneticamente modifi- ■
cados e seus produtos em uma ampla variedade de atividades que 
envolvem a agricultura, a medicina e a indústria.
Os organismos-modelo, empregados nas pesquisas genéticas desde ■
o início do século XX, são atualmente usados em associação à tec-
nologia do DNA recombinante e à genômica para estudar as doen-
ças humanas.
A tecnologia genética está se desenvolvendo mais rapidamente do ■
que as políticas, as leis e as convenções que regulam o seu uso.
1
Cromossomos humanos em 
metáfase, cada um composto 
de duas cromátides-irmãs 
unidas por um centrômero 
comum. A metáfase é a 
fase da divisão celular em 
que os membros de cada 
par de cromátides estão em 
vias de se separar e de ser 
distribuídos entre as duas 
novas células.
Introdução 
à Genética
PARTE
I
2 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
Em dezembro de 1998, após meses de veemente deba-te, o Parlamento Islandês aprovou uma lei que con-cedia à deCODE Genetics, uma empresa de biotec-nologia com sede na Islândia, uma licença para criar e administrar um banco de dados com informações 
detalhadas obtidas dos registros médicos de todos os 270.000 
residentes naquele país. Nesse banco de dados do Setor de Saú-
de Islandês (ou HSD), os registros foram codificados de modo 
a garantir seu anonimato. A nova lei também permitia que a 
deCODE Genetics cruzasse os dados de informações médicas 
do HSD com um amplo banco de dados genealógico dos Arqui-
vos Nacionais. Além disso, a referida empresa estaria apta a cor-
relacionar as informações desses dois bancos de dados com os 
resultados dos perfis de ácido desoxirribonucleico (DNA) cole-
tados de doadores islandeses. Essa combinação de informações 
médicas, genealógicas e genéticas seria um recurso poderoso, 
disponível exclusivamente à deCODE Genetics, para negociar 
com os pesquisadores e outras empresas durante um período de 
12 anos, a começar no ano 2000.
Esse não é um roteiro de ficção científica de um filme como 
Gattaca, mas um exemplo real da interação cada vez mais com-
plexa da genética com a sociedade no início do século XXI. O 
desenvolvimento e o uso desses bancos de dados na Islândia ge-
raram projetos semelhantes em outros países também. O mais 
amplo é o empenho do “UK Biobank”, lançado na Grã-Bretanha 
em 2003, no qual um vasto banco de dados com informações ge-
néticas de 500.000 britânicos será compilado a partir de um gru-
po inicial de 1,2 milhão de habitantes. Esse banco de dados será 
usado para pesquisar genes de suscetibilidade que controlam as 
características complexas. Desde então, já foram anunciados ou-
tros projetos na Estônia, Letônia, Suécia, Singapura e no Reino 
de Tonga, enquanto nos Estados Unidos programas em menor 
escala, envolvendo dezenas de milhares de indivíduos, encon-
tram-se em andamento na Clínica Marshfield, em Marshfield, 
Wisconsin; na Northwestern University, em Chicago, Illinois, e 
na Howard University, em Washington, D. C.
A deCODE Genetics selecionou a Islândia para seu projeto 
sem precedente porque seus habitantes têm um nível de unifor-
midade genética raramente observado ou acessível à investiga-
ção científica. Esse alto grau de relacionamento genético deriva 
da fundação daquele país, há aproximadamente 1.000 anos, por 
uma pequena população oriunda principalmente de localidades 
escandinavas e célticas. As reduções periódicas subsequentes da 
população, por doenças e desastres naturais, diminuíram pos-
teriormente sua diversidade genética, e, até as últimas décadas, 
poucos imigrantes chegavam para trazer novos genes à popu-
lação. Além disso, uma vez que o sistema de saúde da Islândia 
tem suporte estatal, os registros médicos de todos os habitantes 
remontam até o início do século XX. As informações genealógi-
cas estão disponíveis nos Arquivos Nacionais e nos registros ecle-
siásticos para quase todos os residentes e para mais de 500.000 
dos 750.000 indivíduos estimados que tenham vivido sempre na 
Islândia. Por todas essas razões, os dados islandeses constituem 
uma enorme vantagem para os geneticistas na pesquisa dos ge-
nes que controlam as doenças complexas. Esse projeto já tem 
muitos resultados bem-sucedidos a seu crédito. Os cientistas da 
deCODE Genetics isolaram 15 genes com 12 doenças comuns, 
incluindo a asma, a doença cardíaca, o acidente vascular cerebral 
e a osteoporose.
No lado inverso desses sucessos, estão questões de privaci-
dade, consentimento e comercialização – problemas centrais de 
muitas controvérsias surgidas das aplicações da tecnologia ge-
nética. Cientistas e não cientistas estão disputando, de modo se-
melhante, o destino e o controle das informações genéticas, bem 
como o papel da lei, do indivíduo e da sociedade nas decisões a 
respeito de como e quando a tecnologia genética deve ser usada. 
Por exemplo, como será usado o conhecimento da sequência nu-
cleotídica completa do genoma humano? A revelação das infor-
mações genéticas sobre os indivíduos causará discriminação em 
empregos ou seguradoras? Tecnologias genéticas como o diag-
nóstico pré-natal ou a terapia gênica devem ser disponibilizadas 
para todos, independentemente de sua capacidade de pagamen-
to? Mais do que em qualquer outra época na história da ciência, 
a avaliação das questões éticas que envolvem uma tecnologia 
emergente é tão importante quanto a obtenção de informação a 
partir dessa tecnologia.
Este capítulo introdutório fornece uma visão geral da ge-
nética, em que examinamos alguns pontos importantes de sua 
história e fornecemos descrições preliminares de seus princípios 
centrais e dos avanços recentes. Todos os tópicos discutidos nes-
te capítulo serão analisados com muito mais detalhes em outras 
partes do livro. Os últimos capítulos também voltarão a abor-
dar as controvérsias já aludidas e discutirão outros inúmeros 
problemas que são fontes atuais de debate. Jamais existiu um 
período mais estimulante para participar da ciência das carac-
terísticas hereditárias, mas nunca a necessidade de cautela e de 
consciência das consequências sociais foi mais evidente. Este 
texto irá habilitá-lo a alcançar uma compreensão profunda da 
genética moderna e de seus princípios fundamentais. Ao lon-
go do caminho, deleite-se com seus estudos, mas se encarregue 
de suas responsabilidades, como um geneticista iniciante, com 
muita seriedade.
1.1
A genética progrediu de Mendel ao 
DNA em menos de um século
Uma vez que os processos genéticos são fundamentais para a 
própria vida, a ciência da genética unifica a biologia e funciona 
como seu centro. Desse modo, não é surpreendente que a gené-
tica tenha uma longa e rica história. Seu ponto de partida foi o 
jardim de um mosteiro da Europa Central na década de 1860.
O trabalho de Mendel sobre a 
transmissão de características
Nesse jardim (Figura 1-1), Gregor Mendel, um monge agostinia-no, realizou uma série de experimentos com ervilhas-de-jardim 
durante uma década. O trabalho de Mendel mostrou que as ca-
racterísticas dos seres vivos são transmitidas dos genitores para 
a prole de maneira previsível. Esse monge concluiu que as ca-
racterísticas das ervilheiras, tais como altura da planta e cor da 
flor, são controladas por unidades descontínuas de herança, que 
agora denominamos genes. Posteriormente, concluiu que cada 
característica da planta é controlada por um par de genes e que 
os membros de um par de genes se separam durante a forma-
ção de gametas (a formação dos óvulos e dos espermatozoides). 
3
Seu trabalho foi publicado em 1866, mas continuou desconhe-
cido até ser parcialmente duplicado e citado em artigos de Carl 
Correns e outros, em torno de 1900. Confirmados por outros, os 
resultados de Mendel tornaram-se reconhecidos como a explica-
ção da transmissão de características nas ervilhas-de-jardim e em 
todos os demais organismos superiores. Seu trabalho constitui a 
fundação da genética, a qual é definida como o ramo da biologia 
envolvido no estudo da hereditariedade e da variação. A história 
de Gregor Mendel e do início da genética é contada em um livro 
cativante, The Monk in the Garden: The Lost and Found Genius 
of Gregor Mendel, the Father of Genetics (O monge no jardim: 
o gênio perdido e reencontrado de Gregório Mendel, o pai da 
genética), de Robin M. Henig. A genética mendeliana será discu-
tida nos Capítulos 3 e 4.
A teoria cromossômica da herança: 
unindo Mendel e a meiose
Mendel realizou seus experimentos previamente ao conheci-
mento da estrutura e do papel dos cromossomos. Cerca de 20 
anos depois de seu trabalho ser publicado, os avanços em mi-
croscopia possibilitaram aos pesquisadores a identificação dos 
cromossomos (Figura 1-2) e o estabelecimento de que, na maio-
ria dos eucariontes, os membros de cada espécie têm um número 
de cromossomos característico, denominado número diploide 
(2n), na maioria de suas células. Por exemplo, os humanos têm 
um número diploide de 46 (Figura 1-3). Nas células diploides, 
os cromossomos existem aos pares, chamados cromossomos 
homólogos. Os membros de um par são idênticos em tamanho 
e localização do centrômero, uma estrutura à qual se ligam as 
fibras do fuso durante a divisão celular.
Nas últimas décadas do século XIX, os pesquisadores tam-
bém descreveram o comportamento dos cromossomos durante 
duas formas de divisão celular, a mitose e a meiose. Na mito-
se (Figura 1-4), os cromossomos são copiados e distribuídos, 
de modo que cada célula-filha receba um conjunto diploide de 
cromossomos. A meiose é associada à formação de gametas. As 
células produzidas por meiose recebem somente um membro de 
cada par cromossômico, e, nesse caso, o número de cromosso-
mos resultante é denominado número haploide (n). Essa redu-
ção no número de cromossomos é essencial se a prole que surge 
da união de dois gametas parentais deve manter, ao longo das 
gerações, um número constante de cromossomos característico 
de seus genitores e de outros membros de sua espécie.
FIGURA 1-1 O jardim do mosteiro em que Gregor Mendel re-
alizou seus experimentos com ervilhas-de-jardim. Em 1866, Mendel 
formulou os principais postulados da genética da transmissão.
FIGURA 1-2 Imagem colorizada dos cromossomos humanos 
que se duplicaram durante a preparação para a divisão celular, 
quando são visualizados ao microscópio eletrônico de varredura.
FIGURA 1-3 Imagem colorizada do conjunto cromossômico 
humano masculino. Nessa disposição, o conjunto é denominado ca-
riótipo.
1.1 A GENÉTICA PROGREDIU DE MENDEL AO DNA EM MENOS DE UM SÉCULO
4 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
No início do século XX, Walter Sutton e Theodore Bove-
ri notaram, independentemente, que os genes, de acordo com a 
hipótese formulada por Mendel, e os cromossomos, como eram 
observados ao microscópio, têm várias propriedades em comum 
e que o comportamento dos cromossomos durante a meiose é 
idêntico ao comportamento presumido dos genes durante a 
formação de gametas. Por exemplo, os genes e os cromossomos 
existem aos pares; além disso, os membros de um par gênico e 
os membros de um par cromossômico se separam um do ou-
tro durante a formação de gametas. Com base nesse paralelismo, 
Sutton e Boveri propuseram, individualmente, que os genes es-
tão contidos nos cromossomos (Figura 1-5). Essa proposição é a 
base da teoria cromossômica da hereditariedade, a qual afirma 
que as características hereditárias são controladas por genes lo-
calizados nos cromossomos, esses são fielmente transmitidos por 
meio dos gametas, mantendo a continuidade genética de geração 
a geração.
Os geneticistas encontraram muitos exemplos diferentes 
de características hereditárias, entre 1910 e em torno de 1940, 
possibilitando-lhes testar essa teoria repetidamente. Às vezes, os 
padrões de herança diferiam dos exemplos simples descritos por 
Mendel, mas a teoria cromossômica da herança sempre podia ser 
aplicada. E continua a explicar como as características são trans-
mitidas de geração a geração em uma variedade de organismos, 
inclusive os humanos.
Variação genética
Aproximadamente na mesma época em que a teoria cromossô-
mica da herança foi proposta, os cientistas começaram a estu-
dar a herança de características da mosca-das-frutas, Drosophi-
la melanogaster. Uma mosca de olhos brancos (Figura 1-6) foi 
descoberta em um frasco que continha moscas normais (do tipo 
selvagem) de olhos vermelhos. Essa variação era produzida por 
uma mutação em um dos genes que controla a cor de olhos. As 
mutações são definidas como qualquer modificação hereditária 
e constituem a fonte de toda a variação genética.
FIGURA 1-4 Fase da mitose em que os cromossomos (corados 
em azul) se separam.
I
scute bristles, sc
white eyes, w
ruby eyes, rb
crossveinless
wings, cv
singed bristles, sn
lozenge eyes, lz
vermilion eyes, v
sable body, s
scalloped
wings, sd
Bar eyes, B
carnation eyes, car
little fly, lf
FIGURA 1-5 Representação esquemática do cromossomo I (o 
cromossomo X, um dos cromossomos que determinam o sexo) de 
D. melanogaster, mostrando a localização de vários genes.* Os cro-
mossomos podem conter centenas de genes.
FIGURA 1-6 A cor de olhos vermelha normal de D. melanogaster 
(inferior) e a cor e de olhos branca mutante (superior).
* N. de T. Tradução das denominações dos genes: scute bristles, cerdas em escu-
do; white eyes, olhos brancos; ruby eyes, olhos vermelho-rubi; crossveinless wings, 
asas sem nervuras transversais; singed bristles, cerdas curtas; lozenge eyes, olhos em 
losango; vermilion eyes, olhos vermelho-vivo; sable body, corpo preto; scalloped 
wings, asas recortadas; Bar eyes, olhos em barra; carnation eyes, olhos vermelhos; 
little fly, mosca pequena.
5
O gene da cor de olhos variante descoberto em Drosophila é 
um alelo do gene que controla a cor de olhos. Os alelos são defi-
nidos como formas alternativas de um gene. Os diferentes alelos 
podem produzir dissimilaridades nos aspectos observáveis, ou 
fenótipo, de um organismo. O conjunto de alelos para uma dada 
característica, carregado por um organismo, é chamado genó-
tipo. Usando genes mutantes como marcadores, os geneticistas 
foram capazes de mapear a localização dos genes nos cromos-
somos.
A pesquisa sobre a natureza química dos 
genes: DNA ou proteína?
O trabalho sobre a Drosophila de olhos brancos mostrou que 
a característica mutante podia ser rastreada até um único cro-
mossomo, confirmando a ideia de que os genes estão localiza-
dos nos cromossomos. Uma vez estabelecida essa relação, os 
investigadores voltaram sua atenção para identificar qual com-
ponente químico dos cromossomos carregava a informação ge-
nética. Por volta de 1920, os cientistas estavam cientes de que as 
proteínas e o DNA eram osprincipais componentes químicos 
dos cromossomos. As proteínas são o componente mais abun-
dante nas células. Existe uma grande quantidade de proteínas 
diferentes, e, devido à sua distribuição universal no núcleo e no 
citoplasma, muitos investigadores pensavam que as proteínas 
seriam apresentadas como sendo as portadoras da informação 
genética.
Em 1944, Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty, 
três pesquisadores do Instituto Rockefeller, em Nova York, publi-
caram os experimentos que mostraram que o DNA era o porta-
dor da informação genética em bactérias. Essa evidência, embora 
bem clara, não conseguiu convencer muitos cientistas influentes. 
A evidência adicional do papel do DNA como portador da infor-
mação genética veio de outros pesquisadores que trabalhavam 
com vírus que infectam e matam células da bactéria Escherichia 
coli (Figura 1-7).Os vírus que atacam as bactérias são chamados 
bacteriófagos, ou fagos, para abreviar, e, como todos os vírus, 
consistem em uma capa proteica que circunda um núcleo de 
DNA. Os experimentos mostraram que, durante a infecção, a 
capa proteica do vírus permanece fora da célula bacteriana, ao 
passo que o DNA viral entra na célula e dirige a síntese e a mon-
tagem de mais fagos. Essa evidência de que o DNA contém a in-
formação genética, juntamente com outras pesquisas realizadas 
durante os anos seguintes, forneceu uma prova consistente de 
que o DNA, não a proteína, é o material genético, estabelecendo 
a fase de trabalho para definir a estrutura do DNA.
1.2
A descoberta da hélice dupla iniciou 
a Era da Genética Molecular
Uma vez aceito que o DNA é o portador da informação genética, 
os esforços concentraram-se em decifrar a estrutura da molécula 
de DNA e os mecanismos pelos quais a informação nele arma-
zenada é expressa para produzir uma característica observável, 
denominada fenótipo. Nos anos subsequentes à consecução des-
ses objetivos, os pesquisadores aprenderam a isolar e fazer cópias 
de regiões específicas de moléculas de DNA, abrindo o caminho 
para a era da tecnologia do DNA recombinante.
As estruturas do DNA e do RNA
O DNA é uma longa macromolécula, semelhante a uma esca-
da que se espiraliza para formar uma hélice dupla (Figura 1-8). 
Cada fita da hélice é um polímero linear composto de subuni-
dades chamadas nucleotídeos. No DNA, há quatro nucleotídeos 
diferentes, e cada nucleotídeo desses contém uma das quatro 
bases nitrogenadas, abreviadas por A (adenina), G (guanina), T 
(timina) e C (citosina). Essas quatro bases, em várias combina-
ções de sequências, especificam, em última análise, as sequências 
de aminoácidos das proteínas. Uma das grandes descobertas do 
século XX foi feita em 1953, por James Watson e Francis Crick, 
os quais estabeleceram que as duas fitas de DNA são comple-
mentos exatos uma da outra, de modo que, na hélice dupla, os 
degraus da escada são sempre constituídos pelos pares de bases 
A “ T e G ‚ C. Juntamente com Maurice Wilkins, Watson e 
Crick receberam o Prêmio Nobel de 1962 por seu trabalho sobre 
a estrutura do DNA. Um relato em primeira mão da corrida para 
descobrir a estrutura do DNA é efetuado no livro The Double 
Helix (A hélice dupla), de James Watson. A estrutura do DNA 
será discutida no Capítulo 10.
Como veremos em capítulos posteriores, a relação de com-
plementaridade entre adenina e timina e entre guanina e citosi-
na é essencial para a função gênica, servindo como a base tanto 
para a replicação do DNA (Capítulo 11) quanto para a expressão 
gênica (Capítulos 14 e 15). Durante ambos os processos, as fitas 
de DNA servem como moldes para a síntese de moléculas com-
plementares. Na Figura 1-8, são mostradas duas representações 
da estrutura e dos componentes do DNA.
O RNA, outro ácido nucleico, é quimicamente similar ao 
DNA, mas contém um açúcar diferente (ribose em lugar de de-
soxirribose) e a base nitrogenada uracila em lugar de timina nos 
seus nucleotídeos. Além disso, ao contrário da estrutura em hé-
lice dupla do DNA, em geral o RNA é de fita única. Note-se que 
o RNA pode formar estruturas complementares com uma fita 
de DNA.
Expressão gênica: do DNA ao fenótipo
Como observado anteriormente, a complementaridade de nu-
cleotídeos é a base para a expressão gênica, a cadeia de eventos 
que leva um gene a produzir um fenótipo. Esse processo começa 
no núcleo com a transcrição, na qual a sequência nucleotídi-
FIGURA 1-7 Fotomicrografia eletrônica que mostra um fago T 
infectando uma célula da bactéria E. coli.
1.2 A DESCOBERTA DA HÉLICE DUPLA INICIOU A ERA DA GENÉTICA MOLECULAR
6 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
ca em uma fita de DNA é usada para construir uma sequência 
de RNA complementar (parte superior da Figura 1-9). Uma 
vez produzida, a molécula de RNA se move para o citoplasma. 
Na síntese proteica, esse RNA – denominado RNA mensageiro, 
ou mRNA, abreviadamente – se liga a um ribossomo. A síntese 
de proteínas sob a orientação do mRNA é denominada tradu-
ção (parte inferior da Figura 1-9). As proteínas, produto final 
de muitos genes, são polímeros compostos de monômeros de 
aminoácidos. Existem 20 aminoácidos diferentes encontrados, 
comumente, nas proteínas.
Como a informação contida no mRNA pode orientar o 
acréscimo de aminoácidos específicos nas cadeias proteicas à me-
dida que são sintetizadas? A informação codificada no mRNA e 
denominada código genético consiste em séries lineares de trin-
cas de nucleotídeos. Cada trinca, chamada códon, é complemen-
tar à informação armazenada no DNA e especifica a inserção de 
um aminoácido específico em uma proteína. A junção proteica 
é realizada com o auxílio de moléculas adaptadoras, chamadas 
RNA transportador (tRNA). Dentro do ribossomo, os tRNAs 
reconhecem a informação codificada nos códons do mRNA e 
transportam os aminoácidos apropriados para a construção da 
proteína durante a tradução.
Como a análise anterior mostra, o DNA faz o RNA, o qual, 
na maior parte das vezes, faz a proteína. Essa sequência de even-
tos, conhecida como o dogma central da genética, ocorre com 
grande especificidade. Usando um alfabeto de somente quatro 
letras (A, T, C e G), os genes dirigem a síntese de proteínas com 
alto grau de especificidade, as quais funcionam, em conjunto, 
como a base de todas as funções biológicas.
Proteínas e função biológica
Como já mencionamos, as proteínas são os produtos finais da 
expressão gênica. Essas moléculas são responsáveis pela atri-
buição das propriedades dos sistemas vivos. A diversidade das 
proteínas e das funções biológicas que elas podem desempenhar 
– a diversidade da própria vida – origina-se do fato de que as 
proteínas são constituídas de combinações de 20 aminoácidos 
diferentes. Considerando que uma cadeia proteica que contenha 
100 aminoácidos pode ter em cada posição qualquer um dos 20 
aminoácidos, o número possível de proteínas diferentes com 100 
aminoácidos, cada uma com uma sequência exclusiva, é igual, 
portanto, a 20100.
Uma vez que 2010 ultrapassa 5 � 1012, ou 5 trilhões, imagine 
como é grande o número
20100
O número imenso de sequências de aminoácidos possíveis, 
nas proteínas, conduz à enorme variação em suas conformações 
tridimensionais possíveis. Obviamente, a evolução se apoderou 
de uma classe de moléculas com potencial para uma diversidade 
estrutural imensa, a qual funciona como o sustentáculo dos sis-
temas biológicos.
A maior categoria de proteínas é a das enzimas (Figura 
1-10). Essas moléculas funcionam como catalisadores biológi-
cos, estimulando essencialmente as reações bioquímicas, para 
que ocorram nas taxas necessárias à sustentação da vida. Redu-
zindo a energia de ativação nas reações, as enzimas capacitam 
o metabolismo celular a prosseguir em temperaturas corporais, 
quando, de outro modo, essas reações exigiriam intenso calor ou 
pressão para ocorrerem.
Inúmeras proteínas, diferentesdas enzimas, são compo-
nentes essenciais das células e dos organismos. Essas proteínas 
incluem: a hemoglobina, o pigmento que se liga ao oxigênio e o 
transporta nos eritrócitos (ou hemácias); a insulina, o hormô-
nio pancreático; o colágeno, a molécula de tecido conjuntivo; a 
queratina, a molécula estrutural do cabelo; as histonas, proteínas 
integrantes da estrutura cromossômica em eucariontes (isto é, 
os organismos cujas células têm núcleo); a actina e a miosina, 
Açúcar
(desoxirribose)
Nucleotídeo
Fosfato
Par de bases
complementares
(timina-adenina)
A
G C
GC
T
AT
P
P
P
P
P
P
P
P
FIGURA 1-8 Esquema da estrutura do DNA, ilustrando a dis-
posição da hélice dupla (à esquerda) e os componentes químicos 
que compõem cada fita (à direita).
DNA
mRNA
Ribossomo
Proteína
Tradução
tRNA
Aminoácido
Transcrição
FIGURA 1-9 A expressão gênica consiste na transcrição do 
DNA para o mRNA (superior) e na tradução (ao centro) do mRNA 
(com o auxílio de um ribossomo) em uma proteína (inferior).
7
as proteínas dos músculos contráteis e as imunoglobulinas, as 
moléculas de anticorpos do sistema imune. A forma e o com-
portamento químico de uma proteína são determinados por 
sua sequência linear de aminoácidos, a qual é determinada pela 
informação armazenada no DNA de um gene que é transferida 
para o RNA, ácido nucleico que, então, orienta a síntese dessa 
proteína. Repetindo, o DNA produz o RNA, o qual, então, pro-
duz a proteína.
Ligando o genótipo ao fenótipo: a doença 
das células falciformes
Uma vez construída a proteína, seu comportamento bioquímico 
ou estrutural em uma célula desempenha um papel na produ-
ção do fenótipo. Quando uma mutação altera um gene, pode 
modificar ou até eliminar a função usual da proteína codificada, 
causando um fenótipo alterado. Para seguir o curso da cadeia de 
eventos que se origina da síntese de uma dada proteína à pre-
sença de um determinado fenótipo, examinaremos a doença das 
células falciformes (anteriormente denominada anemia falcifor-
me), uma doença genética humana.
A doença das células falciformes é causada por uma forma 
mutante de hemoglobina, a proteína que transporta o oxigênio 
dos pulmões para as células corporais (Figura 1-11). A hemo-
globina é uma molécula composta, formada por duas proteínas 
diferentes, a �-globina e a �-globina, codificadas por genes dife-
rentes. Cada molécula de hemoglobina funcional contém duas 
�-globinas e duas �-globinas. Na doença das células falciformes, 
uma mutação no gene que codifica a �-globina causa a substitui-
ção de um aminoácido dos 146 aminoácidos dessa proteína. A 
Figura 1-12 mostra parte da sequência do DNA, os códons cor-
respondentes do mRNA e a sequência de aminoácidos para as 
formas normal e mutante da �-globina. Observe que, na doença 
das células falciformes, a mutação consiste na substituição de 
uma base em um nucleotídeo do DNA, que acarreta a mudança 
no códon 6 do mRNA, de GAG para GUG, o que, por sua vez, 
troca o 6º aminoácido na �-globina de ácido glutâmico para va-
lina. Os outros 145 aminoácidos dessa proteína não são alterados 
por essa mutação.
Os indivíduos com duas cópias mutantes do gene da 
�-globina têm a doença das células falciformes. Suas �-globinas 
mutantes levam as moléculas de hemoglobina a se polimerizarem 
nos eritrócitos, quando a concentração de oxigênio do sangue é 
baixa, formando longas cadeias de hemoglobina que distorcem 
a forma dessas células (Figura 1-13). As células deformadas são 
frágeis e se rompem facilmente, de modo que o número de eri-
trócitos na circulação é reduzido (a anemia é uma insuficiência 
de eritrócitos). Além disso, quando as células sanguíneas tomam 
a forma de foice, bloqueiam o fluxo sanguíneo nos vasos capila-
res e nos pequenos vasos sanguíneos, causando dor grave e dano 
ao coração, ao encéfalo, aos músculos e aos rins. A doença das 
células falciformes pode causar infartos e acidentes vasculares 
cerebrais, podendo ser fatal, se não for tratada. Todos os sinto-
mas dessa doença são causados por uma mudança em um único 
nucleotídeo de um gene, que troca um só aminoácido dos 146 
aminoácidos da molécula de �-globina, demonstrando a íntima 
relação entre o genótipo e o fenótipo.
FIGURA 1-10 Conformação tridimensional de uma proteína. A 
proteína aqui mostrada é uma enzima.
FIGURA 1-11 A molécula da hemoglobina, mostrando as 
duas cadeias alfa (�) e as duas cadeias beta (�). Uma mutação no 
gene da cadeia beta produz moléculas de hemoglobina anormais e 
doença das células falciformes.
.........
B-GLOBINA NORMAL
B-GLOBINA MUTANTE
DNA...........................TGA
ACU CCU
GGA CTC
GAG
CTC............
TGA GGA CAC CTC............
GAG............
ACU CCU GUG GAG............
thr pro glu glu
4 5 6 7
4 5 6 7
thr pro val glu
mRNA........................ 
Aminoácido.............
DNA...........................
mRNA........................
Aminoácido.............
.........
FIGURA 1-12 A substituição de um único nucleotídeo no DNA 
que codifica a �-globina (CTC S CAC) causa uma alteração no 
códon do mRNA (GAG S GUG) e a inserção de um aminoácido 
diferente (glu S val), produzindo a versão alterada da proteína 
�-globina, responsável pela doença das células falciformes.
1.2 A DESCOBERTA DA HÉLICE DUPLA INICIOU A ERA DA GENÉTICA MOLECULAR
8 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
1.3
O desenvolvimento da tecnologia 
do DNA recombinante iniciou a 
Era da Clonagem
A era do DNA recombinante começou no início da década de 
1970, quando os pesquisadores descobriram que as bactérias se 
protegem das infecções virais mediante produção de enzimas 
que clivam, ou cortam, o DNA viral em sítios específicos. Quan-
do cortado, o DNA viral não pode comandar a síntese das par-
tículas de fagos. Os cientistas perceberam, imediatamente, que 
essas enzimas, chamadas enzimas de restrição, poderiam ser 
usadas para cortar o DNA de qualquer organismo em sequências 
nucleotídicas específicas, produzindo um conjunto de fragmen-
tos reproduzíveis. Isso determinou a fase de desenvolvimento da 
clonagem do DNA, isto é, a produção de grande número de có-
pias das sequências de DNA.
Pouco depois que os pesquisadores descobriram que as en-
zimas de restrição produzem fragmentos específicos de DNA, fo-
ram desenvolvidos os métodos para inserir esses fragmentos em 
moléculas portadoras de DNA, chamadas vetores, para a produ-
ção de moléculas de DNA recombinante e sua transferência para 
as células bacterianas. Quando as células bacterianas se repro-
duzem, são produzidas milhares de cópias, ou clones, do con-
junto de vetor e fragmentos de DNA (Figura 1-14). Essas cópias 
clonadas podem ser recuperadas das células bacterianas, poden-
do ser isolada uma grande quantidade de fragmentos de DNA 
clonados. Logo que esse montante de fragmentos específicos de 
DNA se tornou disponível mediante clonagem, foi usado para 
diferentes objetivos: para isolar genes, estudar sua organização e 
expressão e analisar sua sequência nucleotídica e evolução.
Ao mesmo tempo em que as técnicas se tornaram mais 
sofisticadas, foi possível clonar fragmentos de DNA cada vez 
maiores, preparando o caminho para criar coleções de clones 
que representassem o genoma de um organismo, ou seja, o con-
teúdo haploide completo do DNA específico do organismo con-
siderado. As coleções de clones que contêm um genoma inteiro 
são denominadas bibliotecas genômicas, as quais atualmente são 
disponíveis para centenas de organismos.
A tecnologia do DNA recombinante não apenas acelerou 
imensamente o ritmo das pesquisas, mas também deu origem 
à indústria da biotecnologia, a qual nos últimos 25 anos cresceu 
tanto a ponto de se tornar uma grande contribuinte da economia 
norte-americana.
1.4
O impacto da biotecnologia está 
em contínua expansãoTranquilamente e sem provocar muita publicidade nos Estados 
Unidos, a biotecnologia revolucionou muitos aspectos da vida co-
tidiana. Os humanos usaram microrganismos, plantas e animais 
durante milhares de anos, mas o desenvolvimento da tecnologia do 
DNA recombinante e de técnicas associadas permite-nos modificar 
geneticamente os organismos de novas maneiras e usá-los, ou seus 
produtos, para tornar as nossas vidas mais intensas. A biotecnolo-
gia é o uso desses organismos modificados ou de seus produtos; 
FIGURA 1-13 Eritrócitos normais (de forma discoide) e falcifor-
mes. As células falciformes bloqueiam os vasos capilares e os peque-
nos vasos sanguíneos.
Molécula de DNA
recombinante
Fragmento de DNA
Vetor
Inserção na célula bacteriana
Os clones são produzidosA bactéria se reproduz
FIGURA 1-14 Na clonagem, o vetor e o fragmento de DNA resul-
tante de clivagem com uma enzima de restrição são reunidos, produ-
zindo uma molécula de DNA recombinante. Esse DNA é transferido 
para uma célula bacteriana, onde é clonado em muitas cópias por re-
plicação da molécula recombinante e por divisão da célula bacteriana.
9
atualmente, encontra-se em evidência nos supermercados, nos 
consultórios médicos, nas farmácias, nos magazines, nos hospitais 
e nas clínicas; nas fazendas e nos pomares; em imposições legais e 
proteção infantil judicial, e até em substâncias químicas industriais. 
Há uma análise minuciosa da biotecnologia no Capítulo 24, mas, 
por enquanto, vamos considerar o impacto da biotecnologia so-
mente em uma pequena amostragem de exemplos cotidianos.
Plantas, animais e provisão alimentar
As modificações genéticas de plantas cultivadas constituem 
uma das áreas da biotecnologia de mais rápida expansão. Seus 
esforços se concentraram em características como: a resistência 
a herbicidas, insetos e vírus; o aumento do conteúdo oleaginoso, 
e o atraso do amadurecimento (Tabela 1.1). Atualmente, foram 
aprovadas mais de uma dezena de plantas cultivadas genetica-
mente modificadas para uso comercial nos Estados Unidos, com 
mais de 75 outras sendo testadas em experimentos de campo. 
O milho e a soja (ou feijão-de-soja) resistentes a herbicidas fo-
ram plantados pela primeira vez em meados da década de 1990, e 
agora cerca de 45% do cultivo de milho e 85% do de soja, nos Es-
tados Unidos, são geneticamente modificados. Além disso, mais 
de 50% do cultivo de canola e 75% do de algodão originam-se 
de linhagens geneticamente modificadas. Estima-se que mais de 
60% dos alimentos processados, naquele país, contenham ingre-
dientes de plantas cultivadas geneticamente modificadas.
Essa transformação agrícola é uma fonte de controvérsia. 
Os críticos se preocupam com o fato de que o uso de plantas 
cultivadas resistentes aos herbicidas acarretará dependência da 
manipulação química das ervas daninhas e poderá, finalmente, 
resultar no surgimento de ervas daninhas resistentes aos herbici-
das. Também se inquietam com a possibilidade de que as caracte-
rísticas de plantas cultivadas geneticamente modificadas possam 
ser transferidas para plantas selvagens, de maneira a causarem 
mudanças irreversíveis no ecossistema.
A biotecnologia também está sendo utilizada para aumentar 
o valor nutritivo das plantas cultivadas. Mais de um terço da po-
pulação mundial usa o arroz como alimento principal em sua die-
ta, mas a maioria das variedades dessa gramínea contém pouca ou 
nenhuma vitamina A, cuja deficiência causa mais de 500.000 ca-
sos de cegueira infantil anualmente. Uma linhagem geneticamen-
te modificada, chamada arroz dourado, tem altos níveis de dois 
compostos que o organismo converte em vitamina A. No futuro 
próximo, o arroz dourado estará disponível para plantio, com o 
objetivo de reduzir a carga de morbidade. Outras plantas cultiva-
das, incluindo o trigo, o milho, os feijões e a mandioca, também 
estão sendo modificadas com o intuito de elevar seu valor nutriti-
vo, mediante aumento de seu conteúdo vitamínico e mineral.
Rebanhos de gado ovino e bovino já são clonados comercial-
mente há mais de 25 anos, principalmente pelo método conhe-
cido como divisão de embriões. Em 1996, a ovelha Dolly (Figura 
1-15) foi clonada por transferência nuclear, um método em que o 
núcleo de uma célula diferenciada adulta (significando uma célula 
reconhecível como pertencente a algum tipo de tecido) é transfe-
rido para um óvulo cujo núcleo foi previamente removido. Esse 
método de transferência nuclear possibilita a produção de dezenas 
ou centenas de proles com características desejáveis. A clonagem 
por transferência nuclear tem muitas aplicações na agricultura, 
nos esportes e na medicina. Alguns traços importantes, como a 
grande produção de leite nas vacas ou a alta velocidade nos ca-
valos de corrida, só aparecem na idade adulta; em vez de cruzar 
dois adultos e esperar para ver se sua prole herda as características 
desejadas, atualmente os animais sabidamente possuidores desses 
traços podem ser produzidos por clonagem de células diferen-
ciadas de um adulto com alguma de tais características. Para as 
aplicações médicas, os pesquisadores transferiram genes humanos 
para animais – os chamados animais transgênicos –, de modo que, 
quando adultos, esses animais produzem proteínas humanas em 
seu leite. Por meio de seleção e clonagem de animais com altos 
níveis de produção de proteínas humanas, as empresas biofarma-
cêuticas podem fornecer um rebanho com taxas uniformemente 
altas de produção proteica. As proteínas humanas provenientes de 
animais transgênicos estão agora sendo testadas como fármacos 
terapêuticos para doenças como o enfisema. Se bem-sucedidas, 
tais proteínas logo estarão disponíveis comercialmente.
A quem pertencem os organismos 
transgênicos?
Uma vez produzidos, uma planta e um animal transgênicos po-
dem ser patenteados? A resposta é positiva. Em 1980, a Supre-
FIGURA 1-15 Dolly, uma ovelha Finn Dorset clonada a partir do 
material genético de uma célula mamária adulta, é mostrada junto 
ao seu cordeiro primogênito, Bonnie.
TABELA 1.1
Algumas características geneticamente alteradas em plantas 
cultivadas
Resistência a herbicidas
Milho, soja (feijão-de-soja), arroz, algodão, beterraba sacarina, 
canola
Resistência a insetos
Milho, algodão, batata
Resistência a vírus
Batata, abóbora amarela, mamão
Reforço nutricional
Arroz dourado
Conteúdo oleaginoso alterado
Soja (feijão-de-soja), canola
Atraso do amadurecimento
Tomate
1.4 O IMPACTO DA BIOTECNOLOGIA ESTÁ EM CONTÍNUA EXPANSÃO
10 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
ma Corte dos Estados Unidos decidiu que os organismos vivos 
e os genes individuais podem ser patenteados, e em 1988 foi 
patenteado, pela primeira vez, um organismo modificado pela 
tecnologia do DNA recombinante (Figura 1-16). Desde então, 
já foram patenteados inúmeros animais e plantas. A ética de re-
querer patente de organismos vivos é uma questão litigiosa. Os 
defensores do patenteamento argumentam que, sem a capaci-
dade de patentear os produtos de pesquisa para recuperar seus 
custos, as empresas de biotecnologia não investirão em pesquisa 
e desenvolvimento em grande escala. Além disso, argumentam 
que as patentes representam um incentivo para desenvolver no-
vos produtos, pois essas empresas colherão os lucros da tomada 
de riscos para oferecer novos produtos ao mercado. Os críticos 
argumentam que as patentes para organismos como as plantas 
cultivadas concentrarão a propriedade da produção alimentar 
nas mãos de um pequeno número de empresas de biotecnolo-
gia, tornando os agricultores economicamente dependentes das 
sementes e dos pesticidas produzidos por essas empresas e re-
duzindo a diversidade genética das plantas cultivadas, à medida 
que os agricultores descartarem as cultivares locais que possam 
conter importantes genes para resistência a pragas e doenças. A 
resoluçãodessas questões e de outras suscitadas pela biotecno-
logia e suas utilizações exigirá consciência pública e educação, 
política social esclarecida e legislação de cuidadosa redação.
Biotecnologia em genética e medicina
A biotecnologia, na forma de testagem genética e terapia gênica, 
já sendo uma parte importante da medicina, terá um papel de 
liderança na decisão sobre a natureza da prática clínica no sécu-
lo XXI. Nos Estados Unidos, mais de 10 milhões de crianças ou 
adultos sofrem de alguma forma de doença genética, e cada casal 
gerando um filho se encontra em um risco de aproximadamen-
te 3% de ter uma criança com alguma forma de má formação 
genética. A base molecular de centenas de doenças genéticas já 
é conhecida atualmente (Figura 1-17). Os genes da doença das 
células falciformes, da fibrose cística, da hemofilia, da distrofia 
muscular, da fenilcetonúria e de muitos outros distúrbios meta-
bólicos foram clonados, sendo usados para a detecção pré-natal 
de fetos afetados. Além disso, presentemente se dispõe de testes 
que informam os genitores sobre seu estado de “portadores” para 
uma grande quantidade de doenças hereditárias. A combinação 
de testagem e aconselhamento genéticos fornece informações 
objetivas aos casais, nas quais podem basear suas decisões quan-
to à geração de prole. Atualmente, a testagem genética já é acessí-
vel para várias centenas de distúrbios hereditários, e esse número 
crescerá à medida que mais genes forem identificados, isolados e 
clonados. O uso da testagem genética e de outras tecnologias, in-
cluindo a terapia gênica, aumenta os problemas éticos que ainda 
têm de ser resolvidos.
Em lugar de testar um gene de cada vez para descobrir se 
alguém contém um gene mutante que possa produzir um distúr-
bio em sua prole, está em desenvolvimento uma nova tecnologia 
que permitirá a triagem de um genoma inteiro para determinar 
o risco de um indivíduo desenvolver uma doença genética ou de 
ter um filho com uma doença genética. Essa tecnologia usa dis-
positivos chamados microarranjos de DNA, ou chips de DNA 
(Figura 1-18). Cada microarranjo pode conter milhares de genes. 
Na realidade, atualmente já são comercializados microarranjos 
que contêm um genoma humano inteiro, sendo usados para tes-
tar a expressão gênica em células cancerosas como uma etapa no 
desenvolvimento de terapias talhadas especialmente para formas 
específicas de câncer. Quando a tecnologia se desenvolver mais, 
será possível fazer a varredura do genoma de um indivíduo em 
uma só etapa para identificar os riscos de fatores genéticos e am-
bientais que possam desencadear uma doença.
Na terapia gênica, os clínicos transferem genes normais para 
indivíduos afetados por distúrbios genéticos. Lamentavelmente, 
embora em princípio muitas tentativas de terapia gênica tenham 
parecido bem-sucedidas, os fracassos terapêuticos e as mortes 
de pacientes desaceleraram o desenvolvimento dessa tecnologia. 
Espera-se, contudo, que novos métodos de transferência gênica 
reduzam esses riscos; portanto, parece indiscutível que a terapia 
gênica venha a se tornar um recurso importante no tratamento 
das doenças hereditárias e que, quanto mais for aprendido sobre 
a base molecular das doenças humanas, mais terapias desse tipo 
serão desenvolvidas.
1.5
A genômica, a proteômica e a 
bioinformática são novas áreas 
em expansão
Logo que as bibliotecas genômicas se tornaram disponíveis, os 
cientistas começaram a considerar os meios de sequenciar todos 
os clones de tais bibliotecas, a fim de decifrarem as sequências 
nucleotídicas dos genomas dos organismos. Laboratórios de 
várias partes do mundo iniciaram projetos para sequenciar e 
analisar os genomas de diferentes organismos, incluindo os que 
causam doenças humanas. Até hoje, foram sequenciados os ge-
nomas de mais de 550 organismos, estando em andamento apro-
ximadamente mil projetos de genomas adicionais.
O Projeto Genoma Humano começou em 1990 como um 
esforço governamental internacional para sequenciar o genoma 
humano e os genomas de cinco organismos-modelo usados nas 
pesquisas genéticas (a importância desses organismos-modelo 
é analisada a seguir). Quase ao mesmo tempo, foram iniciados 
vários projetos genômicos patrocinados por empresas privadas. 
O primeiro genoma sequenciado de um organismo de vida livre, 
uma bactéria (Figura 1-19), foi relatado em 1995 por cientistas 
de uma empresa de biotecnologia.
FIGURA 1-16 O primeiro organismo geneticamente alterado a 
ser patenteado foi a linhagem de camundongo onc, a qual, por meio 
de engenharia genética, tornou-se suscetível a muitas formas de cân-
cer. Esses camundongos destinavam-se ao estudo do desenvolvimen-
to do câncer e ao projeto de novos medicamentos anticancerígenos.
11
Distrofia muscular
Deterioração progressiva
dos músculos
Doença de Gaucher 
Deficiência enzimática crônica
que ocorre frequentemente
entre os judeus asquenazes
Síndrome de Ehlers-Danlos
Doença do tecido conjuntivo
Retinite pigmentar
Degeneração progressiva
da retina
Doença de Huntington 
Doença neurológica degenerativa,
de início tardio e letal
Polipose adenomatosa familiar (FAP)
Pólipos intestinais que levam ao câncer colorretal
Hemocromatose
Absorção anormalmente alta
do ferro consumido na dieta
Ataxia espinocerebelar
Destruição dos neurônios do encéfalo
e da medula espinal, resultando em
perda do controle muscular
Fibrose cística 
Muco nos pulmões,
interferindo na respiração
Síndrome de Werner
Envelhecimento prematuro
Melanoma
Tumores que se originam na pele
Neoplasia endócrina múltipla, tipo 2
Tumores nas glândulas endócrinas e em outros tecidos
Doença das células falciformes
Anemia crônica hereditária em que os
eritrócitos se tornam falciformes, obstruindo
as arteríolas e os vasos capilares 
Fenilcetonúria (PKU)
Distúrbio metabólico hereditário que, se
não for tratado, resulta em deficiência mentalRetinoblastoma
Tumor ocular infantil
Doença de Alzheimer
Distúrbio encefálico degenerativo,
marcado pela senilidade prematura
Doença de Tay-Sachs 
Distúrbio hereditário fatal que envolve o
metabolismo dos lipídeos e ocorre
frequentemente nos judeus asquenazes
Doença do rim policístico 
Cistos que resultam em aumento
dos rins e insuficiência renal
Câncer de mama 
5% de todos os casos
Neurofibromatose 1 (NF1)
Tumores benignos do tecido
nervoso subcutâneo
Amiloidose
Acúmulo de uma proteína
fibrilar insolúvel nos tecidos
Distrofia miotônica 
Uma forma de distrofia
muscular do adulto
Hipercolesterolemia familiar
Níveis de colesterol
extremamente altos
Imunodeficiência de ADA
(adenosino-desaminase)
Primeira condição hereditária
tratada por terapia gênica
Esclerose lateral amiotrófica
(ALS) Doença neurológica
degenerativa letal, de início tardio
Síndrome de má-absorção
da glicose-galactose
Distúrbio digestivo
potencialmente fatal
Adrenoleucodistrofia (ALD)
Doença neurológica fatal
Azoospermia
Ausência de espermatozoides no sêmen
Hemofilia A
Deficiência da
coagulação sanguínea
Número do
cromossomo
humano
1YX 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
121314
15
16
17
18
19
20
21
22
teste de DNA disponível atualmente
FIGURA 1-17 Diagrama do conjunto cromossômico humano, mostrando a localização de alguns genes cujas formas mutantes causam 
doenças hereditárias. As condições diagnosticáveis mediante análise do DNA estão indicadas por um ponto vermelho.
FIGURA 1-18 Parte de um microarranjo de DNA. Os microar-
ranjos contêm milhares de campos (os círculos), aos quais se ligam as 
moléculas de DNA. Disposto em um microarranjo, o DNA de um indi-
víduo pode ser testado para detectarem-se cópias mutantes dos genes.
FIGURA 1-19 Fotomicrografia eletrônica colorizada de Haemo-
philus influenzae, uma bactéria que foi o primeiro organismo de vida 
livrea ter seu genoma sequenciado. Essa bactéria causa infecções 
respiratórias e meningite bacteriana em humanos.
1.5 A GENÔMICA, A PROTEÔMICA E A BIOINFORMÁTICA SÃO NOVAS ÁREAS EM EXPANSÃO
12 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
Em 2001, o Projeto Genoma Humano, de financiamento pú-
blico, e um projeto genômico privado, patrocinado pela empresa 
Celera, relataram o primeiro esboço da sequência do genoma 
humano, abrangendo cerca de 96% do seu conteúdo gênico. Em 
2003, foi completada e publicada a sequência do conteúdo gêni-
co codificador remanescente. Atualmente, os esforços se concen-
tram no sequenciamento das regiões não codificadoras do geno-
ma. Os cinco organismos-modelo cujos genomas foram também 
sequenciados pelo Projeto Genoma Humano são: Escherichia coli 
(bactéria), Saccharomyces cerevisiae (levedura), Caenorhabditis 
elegans (nematódeo; verme cilíndrico), Drosophila melanogaster 
(mosca-das-frutas) e Mus musculus (camundongo).
À proporção que os projetos genômicos se multiplicaram 
e cada vez mais sequências genômicas foram obtidas, surgiram 
várias disciplinas novas na área biológica. Uma delas, denomi-
nada genômica (o estudo dos genomas), sequencia os genomas 
e estuda a estrutura, a função e a evolução dos genes e genomas. 
Uma segunda disciplina, a proteômica, é derivada da genômi-
ca. A proteômica identifica o grupo de proteínas presentes em 
uma célula, sob um dado conjunto de condições, e estuda adi-
cionalmente a modificação pós-traducional dessas proteínas, 
sua localização no interior das células e as interações proteína-
proteína que ali ocorrem. Para armazenar, recuperar e analisar a 
quantidade maciça de dados gerados pela genômica e pela pro-
teômica, foi criado um subcampo especializado da tecnologia da 
informação, chamado bioinformática, cuja finalidade é desen-
volver hardware e software para processar os dados nucleotídicos 
e proteicos. Considere que o genoma humano contém mais de 
3 bilhões de nucleotídeos, representando cerca de 25.000 genes 
que codificam dezenas de milhares de proteínas, e você poderá 
avaliar a necessidade de bancos de dados para armazenar tantas 
informações.
Essas novas disciplinas estão transformando drasticamente 
a biologia, de uma ciência de base laboratorial para uma ciência 
que combina os experimentos laboratoriais com a tecnologia da 
informação. Atualmente, os geneticistas e outros biólogos usam 
as informações de bancos de dados que contêm sequências de 
ácidos nucleicos e de proteínas, bem como redes de interação 
gênica, para resolver problemas experimentais em uma questão 
de minutos, em lugar de meses e anos. Um destaque denomi-
nado Explorando a genômica, localizado ao final de todos os 
capítulos deste manual, fornece-lhe a oportunidade de explorar 
sozinho esses bancos de dados, enquanto completa um exercício 
interativo de genética.
1.6
Os estudos genéticos contam com 
o uso de organismos-modelo
Após a redescoberta dos trabalhos de Mendel, em 1900, as pes-
quisas genéticas sobre uma ampla variedade de organismos 
confirmaram que os princípios da hereditariedade que esse 
cientista descreveu eram de significância universal entre as 
plantas e os animais. Ainda que continuassem a pesquisar a ge-
nética de muitos organismos diferentes, os geneticistas gradual-
mente passaram a focalizar com atenção especial um pequeno 
número de organismos, incluindo a mosca-das-frutas (Droso-
phila melanogaster) e o camundongo (Mus musculus) (Figura 
1-20). Essa tendência se desenvolveu por duas razões princi-
pais: a primeira é a evidência de que os mecanismos genéticos 
eram os mesmos na maioria dos organismos, e a segunda, as 
espécies preferenciais tinham diversas características que as 
tornavam especialmente adequadas para as pesquisas genéticas. 
Cresciam facilmente, tinham ciclos vitais relativamente curtos, 
produziam muitas proles, e sua análise genética era razoavel-
mente simples. Ao longo do tempo, os pesquisadores criaram 
um grande catálogo de linhagens mutantes dessas espécies 
preferenciais, e as mutações foram cuidadosamente estudadas, 
caracterizadas e mapeadas. Graças à sua genética bem caracteri-
zada, essas espécies se tornaram organismos-modelo, definidos 
como organismos usados para o estudo de processos biológicos 
básicos. Apesar de desenvolvidos originalmente para o estudo 
de mecanismos genéticos, os organismos-modelo atualmente 
estão sendo utilizados no estudo de eventos celulares em ge-
ral, bem como da origem e dos mecanismos de muitas doenças 
humanas (genéticas ou não), e no desenvolvimento de terapias 
inovadoras para tratá-las. Nos últimos capítulos, veremos como 
as descobertas nos organismos-modelo estão esclarecendo mui-
tos aspectos da biologia, como o envelhecimento, o câncer, o 
sistema imune e o comportamento.
O atual conjunto de organismos-modelo 
genéticos
Gradualmente, os geneticistas acrescentaram outras espécies à 
sua coleção de organismos-modelo, abrangendo os vírus (como 
os fagos T e o fago lambda) e os microrganismos (a bactéria 
Escherichia coli e a levedura Saccharomyces cerevisiae) (Figura 
1-21). Alguns desses organismos foram escolhidos pelas razões 
resumidas anteriormente, enquanto outros foram selecionados 
em virtude de outras características que facilitavam mais o estu-
do de certos aspectos genéticos.
Mais recentemente, três espécies adicionais foram desen-
volvidas como organismos-modelo, cada uma escolhida para o 
estudo de algum aspecto do desenvolvimento embrionário. Para 
estudar o sistema nervoso e seu papel no comportamento, foi 
escolhido o nematódeo Caenorhabditis elegans [Figura 1-22(a)] 
como um sistema-modelo. É um animal pequeno, fácil de cres-
cer, e seu sistema nervoso contém somente algumas centenas de 
células. A Arabidopsis thaliana [Figura 1-22(b)] é uma planta 
pequena com um ciclo vital curto que pode desenvolver-se em 
(a)
(b)
FIGURA 1-20 A primeira geração de organismos-modelo, na 
análise genética, incluiu (a) o camundongo e (b) a mosca-das-frutas.
13
laboratório. Foi usada inicialmente para o estudo do desenvol-
vimento floral, mas se tornou um organismo-modelo para o 
estudo de outros inúmeros aspectos da biologia vegetal. O peixe-
zebra, ou paulistinha, Danio rerio [Figura 1-22(c)], tem diversas 
vantagens para o estudo do desenvolvimento de vertebrados: 
tem tamanho pequeno, reproduz-se rapidamente, e seus ovos, 
embriões e larvas são transparentes.
Organismos-modelo e 
doenças humanas
O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante e os 
resultados do sequenciamento genômico confirmaram que to-
das as formas de vida têm uma origem comum. Devido a essa 
origem comum, os genes com funções similares, em diferentes 
organismos, tendem a ter estrutura e sequência nucleotídica se-
melhantes ou idênticas. Portanto, grande parte do que os cientis-
tas aprendem estudando a genética de outras espécies pode ser 
aplicada aos humanos e serve como base para a compreensão 
e o tratamento das doenças humanas. Além disso, a capacidade 
para transferir genes entre as espécies possibilitou aos cientistas 
o desenvolvimento de modelos de doenças humanas em organis-
mos que abrangem das bactérias aos fungos, plantas e animais 
(Tabela 1.2).
A ideia de estudar uma doença humana como o câncer co-
lorretal mediante utilização de E. coli pode surpreendê-lo como 
algo estranho, mas os passos básicos de reparação do DNA (um 
processo que está defeituoso em algumas formas de câncer co-
lorretal) são os mesmos em ambos os organismos, e o gene en-
volvido (mutL em E. coli e MLH1 em humanos) é encontrado 
também nos dois organismos. O mais notável é que E. coli tem a 
vantagem de se multiplicar mais facilmente (as células dividem-
se a cada 20 minutos), de modo que os pesquisadores podem 
criar e estudar novas mutações, sem dificuldade, no gene bac-
teriano mutL, a fim de imaginar como esse genefunciona. Esse 
conhecimento poderá levar finalmente ao desenvolvimento de 
fármacos e outras terapias para tratar o câncer colorretal em 
humanos.
A mosca-das-frutas, D. melanogaster, também está sen-
do usada para o estudo específico de doenças humanas. Foram 
identificados genes mutantes em D. melanogaster que produzem 
fenótipos com anormalidades do sistema nervoso, incluindo 
anormalidades da estrutura encefálica, degeneração do sistema 
nervoso com início no adulto e defeitos visuais como a dege-
neração da retina. As informações provenientes de projetos de 
1.6 OS ESTUDOS GENÉTICOS CONTAM COM O USO DE ORGANISMOS-MODELO
(a)
(b)
FIGURA 1-21 Os microrganismos que se tornaram organismos-
modelo para os estudos genéticos incluem (a) a levedura S. cerevisiae 
e (b) a bactéria E. coli.
(a)
(b)
(c)
FIGURA 1-22 Os organismos-modelo mais recentes na genética 
incluem (a) o nematódeo C. elegans, (b) a planta A. thaliana e (c) o 
peixe-zebra, D. rerio.
14 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
sequenciamento genômico indicam que quase todos esses genes 
têm correspondentes humanos. Por exemplo, os genes envolvi-
dos em uma doença humana complexa da retina, chamada reti-
nite pigmentar, são idênticos aos genes de Drosophila causadores 
de degeneração retiniana. O estudo dessas mutações nas moscas-
das-frutas está ajudando a análise dessa doença complexa e a 
identificação das funções dos genes envolvidos.
Outra abordagem do uso de Drosophila para estudar as 
doenças do sistema nervoso humano é a transferência de genes 
de doenças humanas para as moscas, por meio da tecnologia do 
DNA recombinante. As moscas transgênicas são, então, usadas 
para o estudo dos próprios genes humanos mutantes, dos genes 
que afetam a sua expressão e dos efeitos das drogas terapêuticas 
na atividade daqueles genes, consistindo todos em estudos difí-
ceis ou impossíveis de serem realizados em humanos. A aborda-
gem da transferência gênica está sendo usada no estudo de prati-
camente uma dúzia de distúrbios neurodegenerativos humanos, 
incluindo a doença de Huntington, a doença de Machado-Jose-
ph, a distrofia miotônica e a doença de Alzheimer.
À medida que estiver lendo este livro, você encontrará esses 
organismos-modelo repetidamente. Sempre que os encontrar, lem-
bre-se de que eles não somente têm uma valiosa história em pesqui-
sa de genética básica, mas também estão na vanguarda dos estudos 
de distúrbios genéticos e doenças infecciosas em humanos.
O uso de organismos-modelo para a compreensão da saúde 
e doença humanas é um dos vários meios pelos quais a genética 
e a biotecnologia estão mudando rapidamente a vida cotidiana. 
No entanto, como será discutido na próxima seção, ainda temos 
de alcançar um consenso sobre como e quando essa tecnologia é 
segura e eticamente aceitável.
1.7
Vivemos na idade da genética
Mendel descreveu seu projeto de uma década sobre a heredi-
tariedade nas ervilheiras em um artigo de 1865, apresentado-o 
em um encontro da Sociedade de História Natural de Brunn, na 
Moravia. Exatamente 100 anos mais tarde, o Prêmio Nobel de 
1965 foi concedido a François Jacob, André Lwoff e Jacques Mo-
nod por seu trabalho sobre a base molecular da regulação gênica 
em bactérias. Esse intervalo abrange os anos que prepararam o 
caminho para a aceitação do trabalho de Mendel, a descoberta 
de que os genes se localizam nos cromossomos, os experimentos 
que provaram que o DNA codifica as informações genéticas e a 
elucidação da base molecular da replicação do DNA. O rápido 
desenvolvimento da genética, do jardim do mosteiro de Mendel 
ao Projeto Genoma Humano e eventos posteriores, está resumi-
do em uma cronologia constante na Figura 1-23.
O Prêmio Nobel e a genética
Embora outras áreas científicas também apresentem expansão 
recente, nenhuma tem igualado a explosão de informações e a 
instigação gerada pelas descobertas em genética. Em parte al-
guma esse impacto é mais aparente do que na lista de Prêmios 
Nobel relacionados à genética, iniciando com os que foram con-
cedidos no início e em meados do século XX, e continuando até 
o período atual (veja o verso da capa). Os Prêmios Nobel das 
categorias de Medicina ou Fisiologia e Química foram compati-
velmente concedidos para trabalhos em genética e áreas associa-
das. O primeiro Prêmio Nobel atribuído para tais trabalhos foi 
dado a Thomas Morgan, em 1933, por sua pesquisa sobre a teoria 
cromossômica da herança. A essa distinção, seguiram-se muitas 
outras, inclusive prêmios pela descoberta da recombinação gené-
tica, relação entre os genes e as proteínas, estrutura do DNA e o 
código genético. Neste século, os geneticistas continuam a ser re-
compensados por seu impacto na biologia no presente milênio. 
O Prêmio de 2002 para Medicina ou Fisiologia foi outorgado a 
1860s 1870s 1880s 1890s 1900s 1910s 1920s 1930s 1940s 1950s 1960s 1970s 1980s 1990s 2000s . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Trabalho de Mendel
é publicado
É proposta a teoria
cromossômica da
herança. A genética da
transmissão evoluiu
Desenvolveu-se a
tecnologia do DNA
recombinante. Inicia-se a
clonagem do DNA
Começa a aplicação
da genômica
Comprovou-se que o DNA
contém a informação genética.
Modelo do DNA é proposto
por Watson-Crick
O trabalho de Mendel
é redescoberto e correlacionado
com o comportamento
dos cromossomos na meiose
Era da Genética Molecular.
A expressão e a regulação
gênica são compreendidas
Inicia-se a genômica.
O Projeto Genoma
Humano é iniciado
FIGURA 1-23 Cronologia que mostra o desenvolvimento da genética, do trabalho de Gregor Mendel com as ervilheiras à atual era da 
genômica e suas inúmeras aplicações em pesquisa, medicina e sociedade. O conhecimento da história das descobertas em genética deve propi-
ciar-lhe um proveitoso embasamento à medida que você prosseguir a leitura deste livro texto.
TABELA 1.2
Organismos-modelo usados no estudo de doenças humanas
Organismo Doenças humanas
E. coli Câncer colorretal e outros cânceres
S. cerevisiae Câncer, síndrome de Werner
D. melanogaster Distúrbios do sistema nervoso, câncer
C. elegans Diabete
D. rerio Doença cardiovascular
M. musculus Doença de Lesch-Nyhan, fibrose cística, sín-
drome do X- frágil e muitas outras doenças
15
Sydney Brenner, H. Robert Horvitz e John E. Sulston pelo seu 
trabalho sobre a regulação genética do desenvolvimento orgâni-
co e da morte celular programada. Em 2006, as distinções agra-
ciaram Andrew Fire e Craig Mello pela sua descoberta de que 
as moléculas de RNA desempenham um papel importante na 
regulação da expressão gênica e Roger Kornberg pelo seu traba-
lho sobre a base molecular da transcrição eucariótica. O Prêmio 
Nobel de 2007 foi concedido a M. R. Capecchi, O. Smithies e M. 
J. Evans pelo desenvolvimento de tecnologia de marcação gênica, 
essencial para a criação dos camundongos nocaute, que servem 
como modelos animais de doenças humanas.
Genética e sociedade
Assim como jamais houve uma época tão estimulante para estu-
dar genética, o impacto dessa área na sociedade nunca foi mais 
profundo do que agora. A genética e suas aplicações em biotec-
nologia estão se desenvolvendo com muito maior rapidez do que 
as convenções sociais, as políticas públicas e as leis necessárias 
para regular seu uso (veja o ensaio na seção “Genética, tecnologia 
e sociedade” deste capítulo). Como membros da sociedade, esta-
mos lutando com uma grande quantidade de questões delicadas 
relacionadas à genética, as quais abrangem as preocupações com 
testagem pré-natal, cobertura de seguros, discriminação genéti-
ca, direito de propriedade dos genes, acesso à terapia gênica e 
segurança dessa forma de terapia e privacidade genética. Na épo-
ca em que você terminar o seu curso, terá visto evidências mais 
do que suficientes para convencê-lo de que o momento atual é a 
Idade daGenética e compreenderá a necessidade de ponderar e 
tornar-se participante no diálogo relativo à ciência da genética e 
ao seu uso.
G E N É T I C A , T E C N O L O G I A E S O C I E DA D E
Genética e sociedade: a aplicação e o 
impacto da ciência e da tecnologia
Um dos aspectos especiais deste texto é a série de ensaios sobre Genética, tecnologia e socieda-
de que você encontrará na conclusão da 
maioria dos capítulos. Esses ensaios explo-
ram tópicos relacionados com a genética 
que exercem um impacto na vida de cada 
um de nós e, desse modo, na sociedade 
em geral. Hoje em dia, a genética envolve 
todos os aspectos da vida moderna, acar-
retando rápidas mudanças em medicina, 
agricultura, direito, indústria farmacêutica 
e biotecnologia. Os médicos agora usam 
centenas de testes genéticos para diagnos-
ticar e predizer o curso de uma doença, 
bem como para detectar defeitos genéticos 
intra-uterinamente. Os métodos com base 
no DNA permitem aos cientistas traçar a 
rota de evolução seguida por muitas es-
pécies, inclusive a nossa. Os fazendeiros e 
agricultores desenvolvem o cultivo de plan-
tas resistentes às doenças e à seca e criam 
animais domésticos mais produtivos, ori-
ginados por meio de técnicas de transfe-
rência gênica. Os métodos de obtenção 
do perfil do DNA aplicam-se aos testes de 
paternidade e às investigações criminais. 
As biotecnologias resultantes das pesqui-
sas genômicas exercem efeitos dramáticos 
sobre a indústria em geral. Enquanto isso, 
a própria indústria biotecnológica gera 
mais de 700.000 empregos e uma receita 
de US$ 50 bilhões anuais, duplicando seu 
tamanho a cada década.
Juntamente com essas tecnologias ge-
néticas que rapidamente se modificam, so-
brevém uma série de dilemas éticos. Quem 
possui e controla as informações genéti-
cas? As plantas e os animais domésticos 
submetidos a melhoramento genético são 
seguros para os humanos e seu ambiente? 
Temos o direito de patentear organismos 
e tirar proveito de sua comercialização? 
Como podemos assegurar-nos de que as 
tecnologias genômicas serão acessíveis a 
todos, e não apenas aos indivíduos sadios? 
Quais são as prováveis consequências so-
ciais das novas tecnologias reprodutivas? 
É uma época em que todos precisam co-
nhecer a genética, a fim de tomar decisões 
pessoais e coletivas complexas.
Os ensaios da seção Genética, tecno-
logia e sociedade exploram a interface da 
sociedade e da tecnologia genética. Espe-
ramos que esses textos representem vias 
de acesso para sua exploração da infini-
dade de aplicações da genética moderna 
e suas implicações sociais. A seguir, lista-
mos os tópicos que servem de base para 
muitos desses ensaios, acompanhados 
do número do capítulo em que cada um 
é encontrado. Ainda que sua disciplina de 
genética não abranja certos capítulos, es-
peramos que você considere interessantes 
os ensaios desses capítulos. Boa leitura!
Câncer de mama: a faca de dois gumes da 
testagem genética (2)
Doença de Tay-Sachs: a base molecular de 
um distúrbio recessivo em humanos (3)
Melhorando o destino genético dos cães 
de raça pura (4)
Genes bacterianos e doenças: da expres-
são gênica às vacinas comestíveis (6)
Uma questão de gênero: seleção sexual 
em humanos (7)
O elo entre os sítios frágeis e o câncer (8)
O DNA mitocondrial e o mistério dos Ro-
manovs (9)
As torções e as voltas da revolução heli-
coidal (10)
Telômeros: definindo o fim da linha? (11)
Além de Dolly: a clonagem de humanos 
(13)
Silenciamento de genes com base em ácidos 
nucleicos: atacando o mensageiro (14)
A doença da vaca louca: a história do prí-
on (15)
À sombra de Chernobyl (16)
Quorum Sensing: como as bactérias se 
comunicam entre elas (17)
Regulação gênica e distúrbios genéticos 
humanos (18)
As guerras das células-tronco (19)
O câncer na mira: fazendo pontaria com 
terapias objetivas (20)
Projetos genômicos personalizados e a 
busca do genoma de $ 1.000,00 (21)
Afinal de contas, de quem é o DNA? (23)
Terapia gênica – dois passos à frente e 
dois passos atrás? (24)
A revolução verde revisitada: pesquisas ge-
néticas com o arroz (25)
Genética da orientação sexual (26)
Rastreando nossos vestígios genéticos 
africanos (27)
O que podemos aprender do fracasso do 
movimento eugenista? (28)
Os conjuntos gênicos e as espécies ame-
açadas: a difícil situação da pantera da 
Flórida (29)
GENÉTICA, TECNOLOGIA E SOCIEDADE
16 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À GENÉTICA
E X P L O R A N D O A G E N Ô M I C A
Recursos da Internet para o conhecimento 
dos genomas de organismos-modelo
A genômica é uma das áreas da ge-nética de mais rápida mudança. As novas informações, nesse campo, 
estão acumulando-se em uma velocidade 
espantosa. O acompanhamento do desen-
volvimento atual na genômica, proteômi-
ca, bioinformática e outros exemplos da 
era “ômica” da genética moderna é uma 
tarefa verdadeiramente desafiadora! Em 
consequência, os geneticistas, os biólogos 
moleculares e outros cientistas valem-se de 
bancos de dados on-line para compartilhar 
e comparar novas informações.
O objetivo da seção “Explorando a ge-
nômica”, que aparece no fim de cada ca-
pítulo, é apresentar ao leitor um conjunto 
de bancos de dados da Internet, com os 
quais os cientistas de todo o mundo con-
tam para compartilhar, analisar, organi-
zar, comparar e armazenar os dados dos 
estudos em genômica, proteômica e áreas 
afins. Exploraremos esse conjunto incrível 
de novas informações – abrangendo alguns 
dos melhores recursos públicos disponíveis 
mundialmente – e iremos mostrar-lhe como 
usar as estratégias da bioinformática para 
analisar os dados de estrutura e sequência 
ali encontrados. Cada série de exercícios 
da seção “Explorando a genômica” forne-
cerá uma introdução básica sobre um ou 
mais bancos de dados ou programas espe-
cialmente úteis ou relevantes, e depois irá 
orientá-lo ao longo dos exercícios que usam 
esses bancos de dados para ampliar ou re-
forçar os conceitos importantes analisados 
no capítulo. Esses exercícios são elaborados 
para ajudá-lo a navegar nos bancos de da-
dos, mas suas explorações não precisam li-
mitar-se a tais experiências. Parte do prazer 
da aprendizagem em genômica consiste em 
descobrir, por si próprio, esses importantes 
bancos de dados, de maneira que você pos-
sa obter as informações mais recentes sobre 
qualquer tópico que lhe interesse. Aproveite 
suas pesquisas!
Neste capítulo, discutimos a importân-
cia dos organismos-modelo para as abor-
dagens experimentais clássicas e modernas 
da genética. Em nossa primeira série de 
exercícios de “Explorando a genômica”, 
apresentamos vários sites da Internet que 
são excelentes fontes de informações atua-
lizadas sobre uma ampla variação de proje-
tos genômicos completos ou em andamen-
to que envolvem os organismos-modelo.
Exercício I – Genome News Network ■
(Rede de Informações Genômicas)
A partir de 1995, quando os cientistas 
descobriram o genoma de Haemophilus in-
fluenzae, fazendo dessa bactéria o primeiro 
organismo a ter seu genoma sequenciado, 
foram completadas as sequências de mais 
de 500 organismos. O Genome News Ne-
twork é um site* que dá acesso às infor-
mações básicas sobre sequências genômi-
cas recém-completadas.
1. Visite o Genome News Network em 
www.genomenewsnetwork.org.
2. Clique no link “Quick Guide to Se-
quenced Genomes” (Guia Rápido para 
Genomas Sequenciados). Role a pági-
na; clique nos links apropriados para 
encontrar as informações sobre os ge-
nomas de Anopheles gambiae, Lactococcus 
lactis e Pan troglodytes e responda às se-
guintes questões para cada organismo:
a. Quem sequenciou o genoma desse 
organismo, e em que ano esse se-
quenciamento se completou?
b. Qual é o tamanho do genoma de 
cada organismo em pares de bases?
c. Quantos genes existem em cada ge-
noma aproximadamente?
d. Descrevabrevemente por que os ge-
neticistas estão interessados em es-
tudar o genoma desse organismo.
Exercício II – Explorando os genomas ■
dos organismos-modelo
Dispõe-se de uma imensa quantidade de 
informações sobre os genomas de muitos 
organismos-modelo que desempenharam 
papéis inestimáveis no progresso de nos-
so conhecimento de genética. A seguir, 
constam links para diversos sites* que são 
recursos excelentes para o seu estudo de 
* A manutenção e a disponibilização dos sites 
(em inglês) são de responsabilidade de seus de-
senvolvedores.
genética. Visite o site relativo ao seu orga-
nismo-modelo preferido para aprender 
mais sobre o seu genoma!
Ensembl Genome Browser ■
www.ensembl.org/index.html. Site 
importante para informações ge-
nômicas sobre muitos organismos-
modelo.
Flybase: flybase.bio.indiana.edu. ■
Grande banco de dados sobre os 
genes e genomas de Drosophila.
Gold ■ TM Genomes OnLine Databa-
se: www.genomesonline.org/gold.
cgi. Acesso amplo aos projetos ge-
nômicos mundiais completos e em 
andamento.
Model Organisms for Biomedical ■
Research: www.nih.gov/science/
models/. Site dos Institutos Nacio-
nais de Saúde com uma riqueza de 
recursos sobre organismos-modelo.
Mouse Genome Informatics: ■
www.informatics.jax.org/. Genéti-
ca e genômica de camundongos de 
laboratório.
Rat Genome Project: ■
www.hgsc.bcm.tmc.edu/projects/
rat/. Site do Baylor College of Me-
dicina sobre o genoma de rato.
Saccharomyces ■ Genome Database: 
www.yeastgenome.org/. Banco de 
dados para a genética de Saccha-
romyces cerevisiae, conhecido como o 
fermento do padeiro.
Science Functional Genomics: ■
www.sciencemag.org/feature/plus/
sfg/. Hospedada pelo periódico 
Science, é uma boa fonte de informa-
ções sobre os genomas de organis-
mos-modelo e outras áreas atuais 
da genômica.
The ■ Arabidopsis Information Resour-
ce: www.arabidopsis.org/. Banco 
de dados genéticos para a planta-
modelo Arabidopsis thaliana.
WormBase: ■ www.wormbase.org. 
Banco de dados genômicos para o 
nematódeo cilíndrico Caenorhabditis 
elegans.
17TESTE SEU CONHECIMENTO
 1. O trabalho de Mendel sobre as ervilheiras estabeleceu os princípios 
da transmissão gênica dos genitores para a prole, que são os funda-
mentos da ciência da genética.
 2. Os genes e os cromossomos são as unidades fundamentais na teoria 
cromossômica da herança. Essa teoria explica a transmissão das in-
formações genéticas que controlam as características fenotípicas.
 3. A genética molecular – com base no dogma central de que o DNA é 
um molde para formar o RNA, o qual codifica a estrutura linear das 
proteínas – explica os fenômenos descritos pela genética mendelia-
na, também referidos como genética da transmissão.
 4. A tecnologia do DNA recombinante, uma metodologia de longo 
alcance usada em genética molecular, possibilita que os genes de 
um organismo sejam encadeados em vetores e clonados.
 5. Genômica, proteômica e bioinformática são novas áreas derivadas 
da tecnologia do DNA recombinante. Essas novas áreas combinam a 
genética com a tecnologia da informação, possibilitando que os cien-
tistas explorem as sequências dos genomas, a estrutura e a função 
dos genes, o conjunto de proteínas intracelulares e a evolução dos 
genomas. O Projeto Genoma Humano é um exemplo de genômica.
 6. A biotecnologia revolucionou a agricultura, a indústria farmacêuti-
ca e a medicina. Tornou possível a produção em massa de produtos 
gênicos clinicamente importantes. A testagem genética permite a 
detecção dos indivíduos com distúrbios genéticos e dos que se en-
contram em risco de ter prole afetada, enquanto a terapia gênica 
oferece a esperança de tratamento de distúrbios genéticos graves.
 7. Na genética, o estudo de organismos-modelo acelerou o conhe-
cimento dos mecanismos genéticos e, conjugado à tecnologia do 
DNA recombinante, produziu modelos de doenças genéticas hu-
manas.
 8. Os efeitos da tecnologia genética na sociedade são profundos, e o 
desenvolvimento de política e legislação está retardando as inova-
ções resultantes.
 1. Descreva as conclusões de Mendel sobre como as características são 
transmitidas de geração a geração.
 2. Qual é a teoria cromossômica da herança, e como se relaciona com 
as descobertas de Mendel?
 3. Defina genótipo e fenótipo e descreva como estão relacionados.
 4. Que são alelos? É possível que existam mais de dois alelos de um 
gene?
 5. Dado o estado do conhecimento na época do experimento de 
Avery, MacLeod e McCarty, por que foi difícil, para alguns cien-
tistas, a aceitação de que o DNA é o portador da informação ge-
nética?
 6. Diferencie cromossomos e genes.
 7. Como é codificada a informação genética em uma molécula de 
DNA?
 8. Descreva o dogma central da genética molecular e como ele serve 
como a base da genética moderna.
 9. Quantas proteínas diferentes, cada uma com uma sequência de 
aminoácidos única, podem ser construídas com a extensão de cinco 
aminoácidos?
 10. Esquematize os papéis desempenhados pelas enzimas de restrição e 
pelos vetores na clonagem do DNA.
 11. Quais são alguns dos impactos da biotecnologia sobre as plantas 
cultivadas nos Estados Unidos?
 12. Resuma os argumentos favoráveis e contrários ao patenteamento de 
organismos geneticamente modificados.
 13. Possuímos de 25 mil a 30 mil genes em nosso genoma. Até agora, 
foram fornecidas patentes para mais de 6 mil desses genes. Você 
pensa que as empresas ou os indivíduos estariam qualificados para 
patentear os genes humanos? Por que, ou por que não?
 14. Como o uso de organismos-modelo acelerou nosso conhecimento 
dos genes que controlam as doenças humanas?
 15. Se você soubesse que uma doença hereditária de início tardio ocorre 
em sua família (em outras palavras, uma doença que só aparece mui-
to mais tarde na vida) e pudesse ser testado quanto a essa doença aos 
20 anos de idade, desejaria saber se você é um portador? É provável 
que sua resposta se modifique quando você chegar aos 40 anos?
 16. A “Idade da Genética” foi ocasionada por avanços marcantes nas 
aplicações da biotecnologia na manipulação dos genomas de plan-
tas e animais. Dado que a população mundial alcançou 6 bilhões, 
e é esperado que esse número duplique nos próximos 50 anos, al-
guns cientistas propuseram que somente a introdução mundial de 
alimentos geneticamente modificados (GM) possibilitará o atendi-
mento às futuras demandas nutricionais. A resistência a pestes, a 
herbicidas, ao frio e à seca e a tolerância à salinidade, juntamente 
com o aumento do valor nutritivo, são vistos como atributos positi-
vos dos alimentos GM. No entanto, outros advertem que o dano in-
voluntário a outros organismos, a eficiência reduzida aos pesticidas, 
a transferência gênica a espécies não objetivadas, a alergização e, 
por enquanto, os efeitos desconhecidos na saúde humana são pos-
síveis preocupações em relação aos alimentos GM. Se você estivesse 
em posição de controlar a introdução de um produto alimentício 
básico GM (o arroz, por exemplo), quais seriam os critérios que 
você estabeleceria antes de permitir tal introdução?
 17. O evento da BIO (Biotechnology Industry Organization; Organiza-
ção das Indústrias de Biotecnologia) realizado na Filadélfia (junho 
de 2005) reuniu os líderes mundiais das indústrias biotecnológica e 
farmacêutica. Simultaneamente, a BioDemocracy 2005, um grupo 
composto de pessoas que procuram ressaltar os riscos das aplicações 
disseminadas da biotecnologia, se reuniu também na Filadélfia. Os 
benefícios da biotecnologia estão esboçados em seu texto. Faça uma 
predição de alguns dos riscos que, sem dúvida, foram discutidos no 
encontro da BioDemocracy.
Resumo
Teste seu conhecimento