Processos Degenerativos

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Referências
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
• ALBERTS, Bruce; BRAY, Dennis; LEWIS, Julian. Biologia molecular da célula. 4.ed. Porto Alegre, 
RS: ArtMed, 2004- 2008. 
• COOPER, Geoffrey M. A celula: uma abordagem molecular. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.
• RIEGEL, Mariluce; MALUF, Sharbel Weidner; SCHINZEL, Albert. Citogenética humana. Porto 
Alegre: Artmed, 2011.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR:
• JUNQUEIRA, Luiz Carlos Uchoa; CARNEIRO, José. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan 2012.
• MOORE, Keith L.; PERSAUD, T. V. N.; TORCHIA, Mark G. Embriologia clínica. 9. ed. Rio de 
Janeiro: Elsevier, 2012. 540 p.
• SADLER, T. W. Langman, embriologia médica. 13. ed. - Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2016LOPES, Ademar; IYEYASU, Hirofumi; CASTRO, Rosa Maria R.P.S. Oncologia para a 
graduação. 2.ed. São Paulo: Tecmed, 2008.
• OTTO, Paulo Alberto. Genética médica.São Paulo : Roca, 2013.
Processos degenerativos, 
Carcinogênese e terapia 
gênica 
Divisões Celulares
Célula haplóide (n) x célula diplóide (2n)
Célula Haplóide (n) Célula Diplóide (2n)
Espermatozóides e ovócitos Demais células
Mitose Fases da mitose
- Prófase
- Metáfase Prometa Ana Telefonar
- Anáfase
- Telófase
Etapas da Mitose:
a) Prófase
1. DNA desespiralizado disposto na célula de
maneira desorganizada.
2. Início da espiralização do DNA para formar os
cromossomos.
3. Duplicação dos centríolos (formação do 2º
par).
4. Migração dos centríolos para os pólos opostos
da célula.
5. Rompimento e degeneração da carioteca.
b) Metáfase
1. Grau máximo de espiralização dos
cromossomos (visíveis ao Microscópio
Óptico)
2. Cromossomos duplos alinhados lado a
lado no equador da célula.
3. Centríolos dispostos nos pólos opostos da
célula.
4. No final da metáfase ocorre a divisão dos
centrômeros.
Meiose Fases da Meiose
Meiose
Meiose I
Meiose II
Prófase I
Metáfase I
Anáfase I
Telófase I
Prófase II
Metáfase II
Anáfase II
Telófase II
Telófase I
Meiose I: Separação dos Homólogos
Primeira divisão – Meiose I
Segunda divisão – Meiose II
Anáfase IIMetáfase IIPrófase II
Telófase II
Gametogênese
Espermatogênese
Ovogênese
Espermiogênese
Ovócito
Espermatozóides
FECUNDAÇÃO (FERTILIZAÇÃO) - 1ª Semana
CLIVAGEM DO ZIGOTO
IMPLANTAÇÃO : SEGUNDA SEMANA DO DESENVOLVIMENTO
Implantação do blastocisto no endométrio
Após 06 dias a região do pólo
embrionário está aderida ao
epitélio do endométrio, as
células do pólo embrionário
migram formando uma nova
camada chamada de
SINCICIOTROFOBLASTO, que
irá invadir o tecido endometrial
e o tecido conjuntivo.
As células do embrioblasto que
estão voltadas para cavidade do
blastocisto sofrem uma
diferenciação e passam a se
chamar hipoblasto (endoderma
primitivo).
As células que formam o
trofoblasto passam a se chamar
citotrofoblasto.
GASTRULAÇÃO (3ª Semana)
PROCESSO NOTOCORDAL:
- As células mesenquimais migram sentido
cefálico e formam um cordão celular, no qual
este cordão adquire uma luz chamada de canal
da notocorda.
- Algumas células da linha primitiva migram
lateralmente a notocorda formando a área
cardiogênica (primórdios do coração).
- A notocorda é um bastão celular que define o
eixo primitivo do embrião, serve como base
para formação do esqueleto axial e indica o
futuro local dos corpos vertebrais.
Neurulação (4ª Semana)
Organogênese
Período de formação dos órgãos, que
perdura, na gestação humana, até o final do
terceiro mês.
Gemialidade
Alterações Cromossômicas
22 pares de cromossomos autossômicos 
(homólogos) 1 par de cromossomos 
sexuais
Indivíduo normal
Estrutura e Nomenclatura dos Cromossomos
• Os cromossomos são constituídos por dois braços que são unidos por uma estrutura
denominada centrômero.
• O braço curto é chamado braço p (da palavra “petit” em francês, que significa pequeno
ou curto). O braço longo é chamado braço q, devido ao q após o p no alfabeto.
• A região terminal do cromossomo é denominada de telômero.
• Após serem tratados de maneira a serem corados, os cromossomos apresentam um
padrão característico e reproduzível de bandas claras e escuras.
• As bandas são contadas e numeradas a partir do centrômero.
1p22.2
Estrutura e Nomenclatura dos Cromossomos
Posição do centrômero
• Metacêntricos - centrômero no centro e braços iguais;
• Submetacêntrico - centrômero está em uma posição intermediária;
• Acrocêntricos - centrômero na extremidade.
Alterações Cromossômicas
◼ Ocorrerá alteração cromossômica tanto quando
houver uma alteração do número de cromosso-
mos como modificações estruturais;
◼ Portanto, as alterações cromossômicas são classi-
ficadas como:
- Alterações numéricas
- Alterações estruturais
Cariotipagem
Euploidia (3n triploidia)
Alterações Cromossômicas Numéricas
Alterações no número (falta ou excesso de um ou mais
cromossomos da espécie) erros de não-disjunção
cromossômica monossomias, trissomias,
tetrassomias, pentassomias. Podem ser:
Autossômicas (cromossomos não sexuais):
◼ Síndrome de Down ou Trissomia do 21- 47, XX ou XY + 21
◼ Síndrome de Edwards ou Trissomia do 18-47,XX ou XY+
18
◼ Síndrome de Patau ou Trissomia do 13 - 47, XX ou XY + 13
Alossômicas (cromossomos sexuais):
◼ Síndrome de Turner (monossomia) - 45, X0
◼ Síndrome de Klinefelter - 47, XXY
◼ Síndrome do Triplo X - 47, XXX
◼ Síndrome do Duplo Y - 47, XYY
Alterações Estruturais
2) Translocação: Ocorre quando dois cromossomos
trocam segmentos não homólogos. Um exemplo
pode ser a Leucemia Mielóide Crônica, na qual
ocorre uma translocação entre os cromossomos 22
e 9 (cromossomo philadelphia).
4) Deleção: Neste processo, ocorre perda de
fragmentos do cromossomo, que podem constituir
um ou muitos genes. Uma deleção pode ser
terminal ou intersticial.
Alterações Estruturais
Deleções
(Intertiscial, Terminal p e Terminal 
q)
GENÉTICA
Hereditariedade: é o conjunto de processos biológicos que
asseguram que cada ser vivo receba e transmita informações
genéticas através da reprodução.
Gene: é a unidade fundamental da hereditariedade. Cada gene
é formado por uma sequência específica de ácidos nucléicos
(biomoléculas mais importantes do controle celular, pois
contêm a informação genética). O gene é um segmento de um
cromossomo a que corresponde um código distinto, uma
informação para produzir uma determinada proteína ou
controlar uma característica, por exemplo, a cor dos olhos. Os
genes codificam a informação necessária para a síntese de
proteínas. Por sua vez as proteínas influenciam, em grande
parte, o fenótipo final de um organismo.
Genes alelos: são genes para a mesma característica,
localizados em cromossomos separados (cromossomos
homólogos). Cada indivíduo possui dois alelos de cada gene,
sendo que cada alelo fica em um dos dois cromossomos
homólogos.
Genes alelos múltiplos: são genes para uma mesma
característica, localizados em cromossomos separados
(cromossomos homólogos), que pode manifestar fenótipos
diferentes.
Locus gênico: posição que o gene ocupa no cromossomo.
Genótipo: conjunto de todos os genes que o indivíduo
possui.
Fenótipo: é a interação do genótipo com o meio ambiente.
Caracteres físicos.
Homozigoto: quando o indivíduo apresenta par de genes
alelos idênticos, ou seja, um gene que vem da mãe e outro
do pai. Ex: “AA” ou “aa” .
Heterozigoto: quando o indivíduo apresenta par de genes
alelos diferentes. Ex: “Aa”.
Hemizigoto: quando o indivíduo apresenta metade do par
de genes alelos. Ex: XDY.
Dominante: quando um dos genes do par de alelos exerce
controle sobre outro, sendo representado por letra
maiúscula. Ex: “A”. Alelos que se expressam da mesma formanas condições homozigótica e heterozigótica são chamados
dominantes.
Recessivo: quando um dos genes do par de alelos, é
controlado pelo outro, sendo representado por letra
minúscula. Ex: “a”. Alelos que não se expressam na condição
heterozigótica são denominados recessivos.
Heranças recessivas ligadas ao sexo ou ao cromossomo 
X A mulher para apresentar uma dessas doenças, deverá receber dois genes recessivos, um do pai, que
no caso será doente, e o outro da mãe heterozigota. O número de homens afetados por essas doenças é maior
do que as mulheres, pois basta apenas um gene para ele ser doente, enquanto que as mulheres necessitam de
dois genes.
Por se tratar de heranças ligadas ao sexo ao cromossomo X, o gene é encontrado no par
cromossômico número 23 (cromossomo sexual), os outros 22 pares cromossômicos são chamados de
autossômicos. Na mulher o par de cromossomos sexuais (no 23) é representado por XX e no homem por XY.
DALTONISMO
MULHERES
Genótipo Fenótipo
XDXD Normal
XDXd Normal portadora
XdXd Daltônica
HOMENS
Genótipo Fenótipo
XDY Normal
XdY Daltônica
Ex: O casamento de um homem daltônico com uma mulher homozigota normal
será representado pela notação XDXD x XDY. Deste casamento poderão resultar
filhas heterozigotas (portadoras) de visão normal e filhos de visão normal.
P: XD XD x Xd Y 
G: XD Xd Y 
 
F1: XD Xd XD Y 
Legenda: Mecanismo de transmissão do gene do daltonismo. Na figura está assinalado o casamento 
de uma mulher de visão normal homozigota com um homem daltônico. Enquanto a mulher forma 
apenas um tipo de gameta (XD), o homem forma dois tipos (XdY). Na F1, tanto os homens quanto as 
mulheresheterozigotas) terão visão normal.
HEMOFILIA
MULHERES
Genótipo Fenótipo
XH XH Normal
XHXh Normal portadora
XhXh Hemofilico
HOMENS
Genótipo Fenótipo
XHY Normal
XhY Hemofilico
DISTROFIA MUSCULAR
DE DUCHENNE
O
O
XM Xm
XM XMXM XMXm
Y XMY XmY
Herança influenciada pelo
sexoCalvície: É uma herança influenciada pelo sexo, pois o cromossomo com o gene
para calvície é autossômico, esta herança tem caráter dominante no homem e vai
ser ativado pelo hormônio masculino testosterona. Ao contrário das heranças
ligadas ao sexo ou ao cromossomo X, está é representada pelos genes dominantes.
Mulheres Homens
Genótipo Fenótipo Genótipo Fenótipo
CC Calva CC Calvo
Cc Não calva Cc Calvo
Cc Não calva Cc Não calvo
OBS: Por se tratar de herança autossômico, os genes não são
representados juntamente com os cromossomos X e Y, mas apenas
com a letra que representa o gene. As letras usadas para calvície são C
para dominante e c para recessivo.
Noções de Heredograma
Também conhecido como árvore genealógica, é uma 
forma gráfica de representar uma herança genética 
em uma família.
Simbologia usada em heredograma
Indivíduo do sexo masculino normal
Indivíduo do sexo feminino normal
Indivíduo de sexo 
desconhecido
Indivíduo do sexo masculino afetado por anomalia hereditária
Indivíduo do sexo feminino afetado por anomalia hereditária
Casamento
Filhos
Exemplo de heredograma 
 
 1 2 
XDY XDXd 
 
 3 4 5 
XDY XdY XDX--- 
Descrição do heredograma: No casamento
representado acima, a herança utilizada foi o
daltonismo. Um casal normal (1x2), tiveram três
filhos, um menino normal (3), um daltônico (4) e uma
menina normal (5). O menino normal (3) recebeu o
gene dominante da mãe (5), pois é transmitido
através do cromossomo X, o menino daltônico (4),
também recebeu o gene da mãe, mas foi o recessivo,
por esse motivo ele é daltônico e a filha (5), recebeu
o gene dominante do pai, pois na fecundação o
homem passa o cromossomo X para as filhas, a mãe
pode passar para a menina tanto o dominante como
o recessivo. No caso da menina (5), não podemos
afirmar qual foi o gene passado pela mãe, teríamos
que conhecer os filhos da número 5, para afirmar
corretamente. Quando não podemos alegar com
certeza o gene recebido, utilizamos XDX--- , que
representa as duas possibilidades, ou seja, XDXD ou
XDXd.
Exemplo de exercício de genética
01-) Do casamento entre um homem normal para o
daltonismo, com uma mulher heterozigota, qual a
porcentagem esperada de filhos normais, filhos daltônicos,
filhas normais e filhas daltônicas.
XD Xd x XD Y
XD XD/ XD Y/ XD Xd/ Xd Y
Neste modelo utiliza-se a distributiva.
M
H
XD Xd
XD XD XD XD Xd
Y XD Y Xd Y
Resultados: Para o cruzamento, são esperados quatro filhos,
que somam 100% total, o que corresponde a 25% para cada
filho. Note que no cruzamento são dois filhos homens e duas
filhas mulheres. A seguir, observe os resultados:
Homem normal = 25% (XD Y)
Homem daltônico = 25% (Xd Y)
Mulher normal = 50% (XD XD/ XD Xd), note que a mulher
heterozigota é contada
como normal
Mulher daltônica = 0% (Xd Xd)
OBS: O resultado obtido é o mesmo nos dois modelos, o
primeiro é pela propriedade distributiva e o segundo pelo jogo
da velha.
(FASP) No diagrama abaixo está representado o casamento entre um homem 
normal e uma mulher normal, filha de um homem hemofílico. 
 
 
 Hemofílico 
 
Normal 
 
 
Ex:02
XHXh x XHY
XHXH/XHY/XHXh/XhY Alternativa b
A mulher é normal portadora, pois tem pai 
hemofílico, recebendo assim, dele o gene da 
hemofilia 
Sabendo-se que a hemofilia é uma doença determinada por um gene recessivo 
e ligado ao sexo, deste casamento poderão nascer crianças hemofílicas na 
proporção de:
a-) 0%
b -) 25%
c-) 50%
d-) 75%
e-) 100%
Sistema sangüíneo ABO/Rh
A herança dos tipos sangüíneos do sistema ABO constitui um 
exemplo de alelos múltiplos na espécie humana.
Tipos possíveis de transfusão
Tipo sangüíneo
da pessoa
Recebe
de
Doa 
para
A A e O A e AB
B B e O B e AB
AB A,B, AB e O AB
O O A, B, AB e O
Alelos múltiplos do sistema ABO (Herança do 
sistema ABO)
Fenótipo Genótipo Antígeno nas
Hemácias
Gr.Sangüíneo O iOiO
Gr. Sangüíneo A IAIA ou IA iO A
Gr. Sangüíneo B IBIB ou iO B
Gr. Sangüíneo AB IAIB A e B
O Sistema Rh de grupos sangüíneos
A genética do sistema Rh
Genótipos Fenótipos
DD Rh+
Dd Rh+
Dd Rh-
Fator Rh e eritroblastose fetal (Doença 
Hemolítica do Recém Nascido
Mulheres Rh- podem produzir anticorpos anti-Rh se gerarem filhos
Rh+. A explicação para esse fato é que durante a gravidez, e
principalmente na hora do parto, ocorrem rupturas na placenta, com
passagem de hemácias da criança (Rh+) para a circulação materna. Isso
estimula a mãe a produzir anticorpos e adquirir memória imunitária,
ficando sensibilizada quanto ao fator Rh.
Na primeira gravidez a sensibilização é
geralmente pequena e o nível de anticorpos no sangue da mãe não
chega a afetar a criança. Na hora do parto, porém, a sensibilização é
grande, de modo que em uma próxima gestação, se o feto for Rh+, os
anticorpos anti-Rh maternos atravessam a placenta e destroem as
hemácias fetais, processo que continua no recém-nascido.
Tipagem sangüínea
Para se determinar o tipo sanguíneo de uma pessoa, é feito
um teste simples. Em uma lâmina de vidro, coloca-se três
gotas de sangue da pessoa, em uma das gotas é colocado soro
anti-A, em outra soro anti-B e na terceira soro anti-D (Rh).
anti-A anti-B anti-
D
Para se interpretar o resultado, verifica-se onde ocorreu
aglutinação, o que indica o tipo sanguíneo do indivíduo.
Abaixo estão mostrados os possíveis resultados:
Anti-A anti-B anti-D anti-A anti-B anti-D
A+ AB+
Anti-A anti-B anti-D anti-A anti-B anti-D
A- AB-
B+ O+
B- O-
Ex: Um indivíduo da entrada num pronto
socorro necessitando de transfusão
sanguínea. Após exame de tipagem
sanguínea, constatou-se, que o mesmo tem
sangue tipo B Rh positivo. De quaistipos
sanguíneos poderá receber sangue?
Incluindo fator Rh. E para quem poderá doar.
Resposta: Pode receber dos tipos sanguíneos
B positivo e negativo e de O positivo e
negativo. Pode doar para B positivo e AB
positivo.
GENÉTICA DE POPULAÇÕES
“População é um conjunto de indivíduos que se reproduzem
sexuadamente, compartilhando um patrimônio gênico comum.”
ESTIMANDO FREQUÊNCIAS GÊNICAS EM POPULAÇÕES
Considere um par de alelos, A e a. Em uma população
hipotética de 10.000 indivíduos, suponha que 3.600 sejam homozigotos
AA, 1.600 sejam homozigotos aa e 4.800 sejam heterozigotos Aa.
Nessa população há um total de 20.000 alelos ao longo do loco
gênico considerado, uma vez que cada indivíduo apresenta um par deles.
O número de alelos A é 12.000, pois os 3.600 indivíduos
homozigotos AA apresentam um total de 7.200 alelos A, e os 4.800
heterozigotos Aa apresentam um total de 4.800 alelos A (7.200 + 4.800 =
12.000).
A frequência de A é calculada dividindo-se o número total de
alelos A (12.000) pelo número total de alelos do par considerado
(20.000). Portanto, nesse caso, a frequência de A é igual a 0,6 ou 60% (f(A)
= 12.000÷ 20.000 = 0,6).
A frequência do alelo a pode ser calculada da mesma maneira.
Os 1.600 indivíduos homozigotos aa apresentam um total de 3.200 alelos
a, e os 4.800 heterozigotos Aa apresentam 4.800 alelos a, totalizando
8.000 genes. Portanto, a frequência de a é igual a 0,40 ou 40% (f(a) =
8.000÷ 20.000 = 0,4).
O segundo cálculo é desnecessário, uma vez que a
soma das frequências dos alelos de um loco, em
uma população, é sempre igual a 1. No caso:
f(A) + f(a) = 1 ou 100%
Consequentemente: f(a) = 1 – f(A)
O PRINCÍPIO DE HARDY-WEINBERG
Em 1908 o matemático inglês Godfrey H. Hardy
(1877-1947) e o médico alemão Wilhem Weinberg
concluíram que, se nenhum fator evolutivo atuasse
sobre uma população que satisfizesse certas
condições, as frequências de seus alelos
permaneceriam inalteradas ao longo das gerações.
Em princípio ficou conhecido como lei ou teorema
de Hardy-Weinberg, ou princípio do equilíbrio
gênico.
Condições para o equilíbrio de Hardy-Weinberg
As condições necessárias para que uma
população se mantenha em equilíbrio gênico, segundo Hardy-
Weinberg, são as seguintes:
a) A população deve ser muito grande, de modo que possam
ocorrer todos os tipos de cruzamento possíveis, de acordo
com as leis das probabilidades.
b) A população deve ser panmítica (do grego pan, todos, e do
latim miscere, misturar), isto é, os cruzamentos entre os
indivíduos de diferentes genótipos devem ocorrer ao
acaso, sem qualquer preferência.
Uma população que possua essas características, e
na qual não ocorra nenhum fator evolutivo, tais como
mutação, seleção ou migração, permanecerá em equilíbrio
gênico, ou seja, as frequências dos alelos não sofrem alteração
ao longo das gerações.
A expressão do equilíbrio gênico
Suponhamos uma população em equilíbrio gênico,
na qual as frequências dos alelos A e a são, respectivamente,
80% e 20% (0,8 e 0,2). Sabendo-se que cada gameta porta
apenas um alelo de cada gene, conclui-se que 80% dos
gametas produzidos pelos membros dessa população serão
portadores do alelo A, e que 20% serão portadores do alelo a.
Um indivíduo homozigoto AA se forma quando um
gameta masculino portador de um alelo A fecunda um
gameta feminino também portador de um alelo A. A
probabilidade de esse evento acontecer é igual ao produto
das frequências com que ocorrem esses tipos de gameta.
Assim, a probabilidade de se formar um indivíduo AA é
0,64 ou 64%.
f(A) x f(A) = 0,8 x 0,8 = 0,64 ou 64%
Um indivíduo homozigoto aa, por sua vez, se
origina quando dois gametas a se encontram. A
probabilidade de esse evento ocorrer é igual ao produto
das frequências com que ocorrem esses gametas. A
probabilidade de se formar um indivíduo aa é 0,04 ou 4%.
f(a) x f(a) = 0,2 x 0,2 = 0,04 ou 4%
Um indivíduo heterozigoto Aa se forma quando
um gameta masculino A fecunda um gameta feminino a,
ou quando um gameta masculino a fecunda um gameta
feminino A. A probabilidade de esses eventos ocorrem é
0,32 ou 32%.
f(A) x f(a) + f(a) x f(A) = 0,8 x 0,2 + 0,2 x 0,8 = 0,32 ou 32%
Se denominarmos p a frequência do alelo
dominante, e q a frequência do alelo recessivo, podemos
escrever que a frequência de indivíduos AA é igual a p2, a
frequência de indivíduos aa é igual a q2, e a de indivíduos
heterozigotos Aa é igual a 2pq. Veja por quê:
 
A soma das frequências dos diferentes genótipos será
igual a 1 ou 100%.
Exemplo de estimativa da frequência gênica para o loco 
de sensibilidade ao PTC
A análise de 800 pessoas de uma localidade 
revelou que 728 eram sensíveis ao PTC e 72 eram 
insensíveis.
Os sensíveis podem ser tanto pessoas 
homozigotas quanto heterozigotas, e não é possível 
distingui-las. Os insensíveis , porém, são homozigotos 
recessivos, e a partir de sua frequência na população 
podemos estimar a frequência do alelo recessivo i.
A frequência de homozigotos recessivos ii é 
obtida dividindo-se seu número (72) pelo total da 
população (800): 72 ÷ 800 = 0,09 ou 9%.
A frequência do alelo recessivo i (f(i) ou q) é 
obtida extraindo a raiz quadrada da frequência dos 
homozigotos, que é igual a q2. Assim, a frequência do alelo 
recessivo é:
EXEMPLO DE ESTIMATIVA DE FREQUÊNCIAS GÊNICAS NO 
HOMEM: SENSIBILIDADE AO PTC
A capacidade ou não de sentir o gosto amargo do PTC é
herdada como um caráter mendeliano simples: o alelo
dominante condiciona sensibilidade ( I ) e o alelo recessivo,
insensibilidade ( i ). Pessoas com genótipos II e Ii são sensíveis
ao PTC, enquanto as de genótipo ii são insensíveis.
Uma vez que p + q = 1, a frequência do alelo dominante
(f(I) ou p) pode ser assim calculada:
p = 1 – q = 1 – 0,3 = 0,7
Uma vez calculadas as frequências dos alelos I e i,
pode-se estimar as frequências relativas para cada um dos
genótipos, admitindo-se que a população esteja em equilíbrio
quanto a esse par de alelos:
f(II) = p
2 = (0,7)2 = 0,49 ou 49%
f(Ii) = 2pq = 2 x (0,7) x (0,3) = 0,42 ou 42%
f(ii) = q
2 = (0,3)2 = 0,09 ou 9%
Basta multiplicar a frequência com que ocorre cada
uma dessas classes de fenótipos pelo número total de
indivíduos da população para obtermos uma estimativa
numérica para os genótipos sensíveis ao PTC:
Número de pessoas com genótipo II = 0,49 x 800 = 392
Número de pessoas com genótipo Ii = 0,42 x 800 = 336.
O que é Biologia Molecular?
A Biologia Molecular tem como campo de estudo as
interações bioquímicas celulares envolvidas na duplicação do
material genético, na síntese protéica e modificações pós-
traducionais.
É uma área intimamente ligada à genética e à bioquímica, que
consiste principalmente em estudar as interações entre os vários
sistemas da célula, partindo da relação entre o DNA, o RNA e a
síntese de proteínas, e o modo como essas interações são
reguladas.
Assim, o ponto central da Biologia Molecular é compreender os processos de replicação,
transcrição e tradução do material genético, e a regulação destes processos.
Por que estudar Biologia Molecular?
A Biologia Molecular é uma ferramenta de estudo que tem contribuído de maneira
significava para:
• a compreensão de como nossos genes funcionam, quando normais e por que causam
doenças quando alterados;
• o diagnóstico tanto de doenças genéticas como infecciosas, tais como: câncer de mama,
colorretal, leucemias, HPV, HIV, hepatites;
• a medicina forense;
• a terapia gênica;
• o teste de paternidade.
• Genoma é um termo utilizado para denominar o conjunto de genes de uma célula, um
indivíduo ou uma espécie.
O que é Genoma?
• Nas células humanas há 46 cromossomos, dos quais 44 formam 22 pares, autossômicos. Os
cromossomosautossômicos são os diplóides e possuem duas cópias do genoma, são
representados pelas células somáticas. Dois formam um par de cromossomos sexuais. Os
cromossomos sexuais são os haplóides, possuem uma cópia do genoma e são representados
pelos gametas.
• Exceto pelas hemácias que são anucleadas, para melhor desempenhar sua função de 
transportar oxigênio.
Cariótipo
O que é um Gene?
• É um segmento de DNA que contém o arquivo completo da seqüência de aminoácido para 
fabricar uma cadeia polipeptídica específica.
• Nas células humanas, por volta de 2% a 3% do DNA codifica proteínas. E a função do 
restante, ainda não está muito definida.
100.00033.000Homem
13.60013180Drosophila
19.0992597C. elegans
5.8857012S. cerevisiae
4.288904,6E. coli
Número de 
genes
Seqüências que 
codificam 
proteínas (%)
Tamanho do 
genoma (Mb)
Organismo
100.00033.000Homem
13.60013180Drosophila
19.0992597C. elegans
5.8857012S. cerevisiae
4.288904,6E. coli
Número de 
genes
Seqüências que 
codificam 
proteínas (%)
Tamanho do 
genoma (Mb)
Organismo
Número de genes em genomas celulares
Onde está a diferença?
• Estes tipos celulares são diferentes.
• O conteúdo deDNA desta células é igual.
• Então, qual é a diferença?
Genoma Humano: ~30.000 genes
Genes expressos por célula: ~10.000
• Apenas alguns destes genes estão ativos em cada tipo celular.
• É este sub-conjunto de genes “expressos” que conferem propriedades únicas para
cada tipo celular.
• Existem genes de expressão comum em todas as células
Expressão Gênica
Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
❑ Genoma dos eucariotos é maior que dos
procariotos (~1.000X).
❑ O genoma humano contem ~30.000 genes –
apenas 10x mais do que a E. coli
❑ O tamanho do genoma entre os eucariotos não
está relacionado com sua complexidade.
POR QUE?????
COMPLEXIDADE DO GENOMA
Cell Biology (© Garland Science 2010)
COMPLEXIDADE DO GENOMA
Classificação do genoma eucariótico
• Genes que codificam proteínas
– Genes solitários
~ 25 a 50% dos genes que codificam proteínas estão 
representados em uma única vez no genoma haplóide. Ex: 
lisozima encontrada na lágrima humana.
– Genes duplicados
• Funcionais
• Pseudogenes
Famílias gênica:  e -globina
-globina
Cromossomo 16
-globina
Cromossomo 11
  1 2 1
Embrionária Pseudogenes Fetal e adulto
2 1 G A
Embrionária
Pseudogene Fetal

Pseudogene Adulto
Classificação do genoma eucariótico
• Genes que codificam proteínas
– Genes solitários
– Genes duplicados
• Funcionais
• Pseudogenes
• Exons e Íntrons
Exons e Íntrons
Exon 1 Exon 2 Exon 3
Espaçador EspaçadorÍntron 1 Íntron 2
RNA
Transcrito primário
mRNA
Transcrição
Íntrons
Classificação do genoma eucariótico
• Genes que codificam proteínas
– Genes solitários
– Genes duplicados e divergentes
• Funcionais
• Pseudogenes
• Exons e Íntrons
• DNA repetitivo
– DNA de seqüências simples
– DNA moderadamente repetitivo
Sequências altamente repetitivas
• DNA de sequência simples 
– Milhares de cópias de sequências curtas de 1a 500 
nucleotídeos. DNA satélite
– DNA microssatélite
• DNA moderadamente repetitivo
– SINEs (Elementos dispersos curtos) –100 - 300 bp; 1,5 
milhão de cópias dispersas pelo genoma
– LINEs (Elementos dispersos Longos) – 6000 – 8.0000 bp; 
850.000 de cópias dispersas pelo genoma
Variação Gênica
◼ ~0,1% do genoma é 
diferente
◼ 3 milhões de diferenças 
genéticas em cada 
conjunto cromossômico 
(materno ou paterno)
Mãe Pai
Filho
Variação Gênica
◼ Polimorfismo de nucleotídeo único 
◼ Deleções e duplicações
◼ Sequencias de Nucleotídeo repetidos
 Microssatélites – STR 
Variações nas sequências Genéticas
Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Polimorfismo de nucleotídeo único
Microssatélites - STR
Figure 10-19b Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Estrutura de Ácidos 
Nucléicos
Informação Genética
Passada de geração para geração
Cromossomos
Divisão celular
DNA – Hélice 
Interfase 
Ácidos Nucléicos
• DNA e RNA são as principais moléculas informativas da célula.
• São compostos de subunidades, denominadas NUCLEOTÍDEOS.
• Cada nucleotídeo compreende 3 módulos:
P P
Açúcar
P
Base
Nitrogenada
Adenina
Guanina
Timina
(DNA)
Citosina
Uracila
(RNA)
h
tt
p
:/
/w
w
w
.u
fp
e
l.
e
d
u
.b
r
Pentose
Ribose
(RNA)
Desoxirribose
(DNA)
OBS: o carbono das pentoses têm
numeração seguida de ' para diferenciar
dos carbonos das bases nitrogenadas.
h
tt
p
:/
/w
w
w
.u
fp
e
l.
e
d
u
.b
r
Ligação entre as moléculas
Ligação entre a base nitrogenada e a pentose
1
2
3
4
5
6
1`
2`3`
4`
5`
Ligação 
N-Glicosídica
8
9
1`
2`3`
4`
5` 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ligação 
N-Glicosídica
1`
2`3`
4`
5` 1
2
3
4
5
6
7
h
tt
p
:/
/w
w
w
. 
ln
c
c
.b
r
Covalente
Nucleosídeo
NUCLEOSÍDEO
h
tt
p
:/
/w
w
w
.u
fp
e
l.
e
d
u
.b
r
Ligação
N-Glicosídica
Ligação entre o grupo fosfato e a pentose
❖ Ligação é feita através de uma ligação fosfoéster com a hidroxila 
ligada ao carbono-5 da pentose
1
2
3
4
5
67
8
9
1`
2`3`
4`
5`
Ligação 
N-Glicosidica
Ligação Fosfoéster
h
tt
p
:/
/w
w
w
. 
ln
c
c
.b
r
NUCLEOTÍDEO
nucleosídeo
NUCLEOTÍDEO
h
tt
p
:/
/w
w
w
.u
fp
e
l.
e
d
u
.b
rLigação
N-Glicosídica
Ligação 
Fosfoéster
❖ Ligação fosfodiéster:
a hidroxila do carbono-3 
da pentose do primeiro 
nucleotídeo se liga ao 
grupo fosfato ligado a 
hidroxila do carbono-5 
da pentose do segundo 
nucleotídeo
Extremidade 5’
Extremidade 3’
Ligação fosfodiéster
Ligação entre os nucleotídeos
. 
h
tt
p
:/
/2
0
0
.1
5
6
.7
0
.1
2
/s
m
e/
cu
rs
o
s/
E
B
I/
E
B
1
5
/p
d
fs
/m
o
d
1
_
au
la
3
.p
d
f
Formação da ligação fosfodiéster
. 
h
tt
p
:/
/2
0
0
.1
5
6
.7
0
.1
2
/s
m
e/
cu
rs
o
s/
E
B
I/
E
B
1
5
/p
d
fs
/m
o
d
1
_
au
la
3
.p
d
f
Ligação 
Fosfodiéster
Direção da cadeia nucleotídica
. 
h
tt
p
:/
/2
0
0
.1
5
6
.7
0
.1
2
/s
m
e/
cu
rs
o
s/
E
B
I/
E
B
1
5
/p
d
fs
/m
o
d
1
_
au
la
3
.p
d
f
DNA mitocondrial
❖ Duplo filamento circular
❖ 1 a 2% do total de DNA da célula
DNA de cloroplasto
❖ Pequena molécula de DNA circular
❖ Contém a informação para algumas proteínas
da fotossíntese
Ácidos Nucléicos
O que diferencia os ácidos nucléicos?
1 - Estrutura química do açúcar;
2 - O tipo de base nitrogenada;
3 - O tipo de fita;
4- Função desempenhada.
RNA DNA
1 – Estrutura química do açúcar
P P
Açúcar
P
Base
NitrogenadaPP PP
Açúcar
PP
Base
Nitrogenada
Base
Nitrogenada
2 - O tipo de base nitrogenada
DNA RNA
3 - O tipo de fita
4 – Função desempenhada
• DNA – Código genético que contêm as informações para sintetizar proteínas
• RNA – Carrega o código genético do DNA para o ribossomo e auxilia a síntese de 
proteínas
Fluxo da Biologia 
Molecular
Principais diferenças entre DNA e RNA 
em eucariotos
h
tt
p
:/
/w
w
w
.u
fp
e
l.
e
d
u
.b
r
DNA: Definição
• O ácido nucléico que carregaa informação genética
da célula;
• É constituído por duas cadeias de nucleotídeos em
forma de dupla-helice;
• As cadeias são unidas for pontes de hidrogênio que se
formam entre as base complementares Adenina-Timina
ou Citosina- Guanina;
• É capaz de se auto-duplicar e originar moléculas de
RNA;
• A seqüência dos nucleotídeos determina as
características herdáveis individuais.
3’
5’3’
5’
Dupla fita de DNA
- DIRECIONAL: 5` para 3`;
- são ANTIPARALELAS : se uma fita está no 
sentido 5`3`a outra estará no sentido 3`5`;
- são COMPLEMENTARES: A une a T e C une-se a 
G, por pontes de hidrogênio.;
O pareamento das bases é 
específico
A = T
G = C 
DNA
Temperatura de desnaturação e conteúdo G-
C
Tamanho do DNA
Com todo esse 
tamanho, como o 
DNA cabe na célula?
Enovelamento do DNA
Histonas são pequenas proteínas constituídas por uma grande proporção de
aminoácidos básicos, os quais facilitam a ligação à molécula de DNA carregada
negativamente.
RNA: Definição
• Bio-polímero presente em
todas as células vivas e em
muitos vírus;
• Formado por uma fita simples
de ribosefosfato e bases
nitrogenadas;
• Adenina, Guanina, Citosina,
Uracila;
• A estrutura e a seqüência de
bases do RNA são
determinantes da síntese
protéica e da transmissão da
informação genética.
5%RNAm
(RNA mensageiro)
15%RNA t
(RNA transportador)
80%RNA r
(RNA ribossômico)
Quantidade relativa na célulaTipo de RNA
5%RNAm
(RNA mensageiro)
15%RNA t
(RNA transportador)
80%RNA r
(RNA ribossômico)
Quantidade relativa na célulaTipo de RNA
Tipos de RNA
❖ Transcrito a partir 
do DNA
❖ Informação para a 
síntese proteica
❖ Nucleotídeos 
arranjados em códons
RNA mensageiro - mRNA
P
ri
n
c
íp
io
s
 d
e
 B
io
q
u
ím
ic
a
, 
2
0
0
6
❖ Apresentam de 73 a 93 
nucleotídeos
❖ Pareia-se com o códon 
respectivo do mRNA
❖ Transfere o aminoácido 
apropriado a uma cadeia 
polipeptídica em 
crescimento
RNA transportador - tRNA
P
ri
n
c
íp
io
s
 d
e
 B
io
q
u
ím
ic
a
, 
2
0
0
6
❖ Encontra-se no 
citoplasma
❖ É composto por 
subunidades 
desiguais
RNA ribossômico - rRNA
DNA é replicado a cada divisão celular
Ciclo Celular
“O ciclo celular é um conjunto de processos
ordenados através dos quais uma célula cresce e
se divide em duas células filhas.”
A. Murray & T. Hunt, The Cell Cycle, an Introduction, 1993.
Fases do Ciclo Celular
◼ MITOSE
 Divisão celular (30 minutos)
 Cromossomos condensados, 
individualizados e duplicados
◼ INTÉRFASE
 Maior parte do ciclo (24 horas)
 DNA difuso no núcleo.
 Processos contínuos: síntese de membranas, 
ribossomos, mitocôndrias, lisossomos, ER, Golgi e 
macromoléculas.
 Processos intermitentes (1 só vez no ciclo): síntese de 
DNA (fase S), duplicação dos centríolos.
 Fases: G1, S e G2.
Fases do Ciclo Celular
CÉLULAS ADULTAS
CÉLULAS EMBRIONÁRIAS
2000, Geoffrey M Cooper
◼ Go
 Fase quiescente
 Metabolicamente ativa
 Tempo indeterminado (até estímulo)
Fase não obrigatória
◼ G1
 Crescimento celular
 Duplicação de organelas
◼ S
 Replicação do DNA 
◼ G2
 Crescimento celular
 Preparação para mitose
INTÉRFASE
Divisão Celular
As células podem ser divididas em:
❑ Células que se dividem continuamente
Ex.: céls. embrionárias, céls. de renovação rápida como epitélio do 
intestino delgado, folículos capilares, sistema linfático, medula óssea, 
epiderme
❑ Células que não se dividem, mas podem entrar em divisão
em resposta a estímulos 
Ex.: hepatócitos , fibroblastos da pele, células renais, céls. do 
músculo liso, pâncreas, ovário, pulmão, céls. ósseas 
❑ Células diferenciadas que não se dividem
Ex.: neurônios, céls. da musculatura esquelética e cardíaca
Cada célula responde a um 
conjunto de sinais
Estímulos para divisão celular
 Nutrientes
 Fatores de crescimento
G0  estímulo  G1
❖ Em um ponto anterior à passagem para a fase S;
anterior ao ponto de restrição (R)  ponto crítico a ser
ultrapassado para que a célula entre em divisão
◼ Cdks (cinases dependentes de 
ciclinas)
 Atividade surge e desaparece com o 
avanço do ciclo;
 Oscilações diretamente ligadas com a 
regulação do ciclo;
 Níveis de Cdks constantes.
◼ CICLINAS
 Responsáveis pela regulação das 
Cdks
 Cdks + ciclinas = ATIVIDADE
 Sofrem ciclo de síntese e degradação 
a cada ciclo celular.
Controle do Ciclo Celular
Ativação do complexo
Inativação do complexo Inativação do complexo
Proteina CKI
Degradação da ciclina por ubiquitinação
Estímulos para divisão celular
2000, Geoffrey M Cooper
Fase G1 – Rb
Ex: Ciclina E
Fase G1 – Rb: Células em repouso
Fase G1 – Rb: Células em Proliferação
Pontos de checagem (Checkpoints)
• Controlam as transições entre os estágios 
do ciclo celular
• Danos no DNA  G1, S, G2
• Metáfase  Cromossomos alinhados
ANAFASE
CHECKPOINT
Fase G1 – p53
p53 ativa p21
Fase G2
▪ Pontos de checagem (síntese do DNA)
▪ Síntese de RNA e proteínas
▪ Síntese do complexo proteico denominado:
Fator promotor de maturação (MPF):
▪ Regulador da transição G2 → M, responsável por:
❑ condensação cromossômica
❑ ruptura da carioteca
❑ montagem do fuso
❑ degradação da ciclina
Fase G2: Controle do MPF
• Fim da fase M
desfosforilação das proteínas que levaram a mitose
Ubiquitinação da M-Ciclina desencadeadas pelo complexo Cdc20-
APC
Separação das 
cromátides irmãs
Aumento da síntese da 
proteína Cdc20
Ativação da enzima APC 
(complexo promotor de 
anáfase)
Enzima separase degrada 
coesinas que fixam as 
cromátides irmãs 
Fase S - Replicação
3’
5’3’
5’ 3’
5’ 3’
5’3’
5’A
T
G
C
3’
5’
Replicação: modelo - semiconservativa
Fita parenteral 
serve como 
molde para a 
síntese de uma 
nova fita
3’
5’3’
5’ 3’
5’ 3’
5’
Fita nova
Fita nova
Replicação: modelo - semiconservativa
Origem e Direção da Replicação
▪ Origem de replicação é um local específico para a ligação de proteínas que iniciam o
processo de replicação.
▪ A replicação de eucariotos inicia em múltiplas origens;
▪ Cada origem produz duas forquilhas de replicação.
▪ Em E. coli é uma seqüência única com 245pb
▪ Eucariotos têm muitas origens de replicação espaçadas a intervalos de 50 a 300kb
Início da Replicação
Como ocorre o início da replicação???
- Desenrolamento do DNA: Helicases;
- Proteínas de ligação ao DNA de fita
simples (Proteínas SBBP), se ligam
ao DNA e estabilizam a fita molde,
mantendo-a como fita simples e
permitindo que possa ser copiada.
Movimento da 
forquilha de 
replicação
Proteínas de ligação ao DNA 
de fita simples
Fita novaFita nova
Helicase
DNA Polimerase
Depois de ocorrer o desenrolamento do DNA pela ação da helicase, entra
em ação uma outra enzima denominada DNA POLIMERASE.
• Função: polimerizar a nova fita de DNA
• Propriedades:
1- Polimerizam o DNA apenas na direção 5` para 3`, adicionando
desoxirribonucleotídeos trifosto (dNTP) à hidroxila 3` da cadeia nascente;
2- Só adicionam nucleotídeos a uma fita já iniciada, ou seja, as DNA
polimerases só irão adicionar um novo dNTP a uma fita de DNA (primers)
que esteja ligada por pontes de hidrogênio a uma fita-molde
complementar.
Propriedade das DNA Polimerases
1- Polimerizam o DNA apenas na direção 5` para 3`, adicionando
desoxirribonucleotídeos trifosto (dNTP) à hidroxila 3` da cadeianascente;
Propriedade das DNA Polimerases
2- Só adicionam nucleotídeos a uma fita já iniciada, ou seja, as DNA polimerases só
irão adicionar um novo dNTP a uma fita de DNA ou RNA (primers) que esteja ligada
por pontes de hidrogênio a uma fita-molde complementar.
Replicação do DNA
• A síntese de ambas fitas de DNA complementares impõe algumas dificuldades ao 
entendimento da biologia molecular da replicação do DNA. Como as duas fitas do 
DNA são antiparalelas, a síntese contínua de duas fitas na forquilha de replicação 
exigiria que uma fita fosse sintetizada no sentido 5`- 3` e a outra no sentido 3`- 5`.
• Mas todas as DNA polimerases sintetizam 5`- 3`.
• Como, então, é sintetizada a outra fita de DNA?
Replicação do DNA
Como este enigma foi resolvido????
• Apenas uma fita é sintetizada de modo contínuo, no sentido da replicação do
DNA.
• A outra fita é formada a partir de pequenos segmentos, pedaços descontínuos,
que são sintetizados de trás para frente em relação ao sentido do movimento da
forquilha de replicação. Estes segmentos formados são denominados de
Fragmentos de Okazaki.
Fragmentos de Okazaki
Replicação do DNA
Como ocorre este processo????
Replicação do DNA
Como os fragmentos de Okazaki são unidos????
Espaço entre fragmentos de 
Okazaki
Remoção do RNA pela exonuclease 5´3`
Preenchimento com DNA
União dos fragmentos de DNA
DNA polimerase 
Espaço entre fragmentos de 
Okazaki
Remoção do RNA pela exonuclease 5´3`
Preenchimento com DNA
União dos fragmentos de DNA
DNA polimerase 
• Telômero
– Seqüências não-codificantes repetidas em tandem
• Telomerase não é ativa em tecidos humanos
adultos
– Senescência celular
• 85% de linhagens celulares tumorais
expressam altos níveis de telomerase
✓Inibição da telomerase como tratamento para
câncer
✓Superexpressão como tratamento anti-idade
Mechanism of Ageing and Development. 129 (2008) 3-10.
• Fidelidade da Replicação
– Conformação da DNA polimerase
– Atividade de revisão (proofreading)
• Ação de exonuclease no sentido 3´-5´
• DNA polimerases I e II de E. coli e δ e ε em eucariotos
1 erro a cada 109 nucleotídeos incorporados
✓Definição:
✓Mutações são modificações súbita e
hereditárias que ocorrem no material
genético.
✓Mutante é chamado o organismo que
apresenta forma ou função alterada, como
resultado da ocorrência de uma mutação.
Mutações
• O DNA, assim como qualquer outra molécula, pode
sofrer uma variedade de reações químicas.
• Uma vez que o DNA serve à função peculiar de cópia
permanente do genoma celular, mudanças em sua
estrutura podem ter conseqüências dramáticas.
• Para manter a integridade de seus genomas, as células
desenvolveram mecanismos para reparo de lesões no DNA.
Nível de 
Alteração
• Cromossômica
• Gênica
Efeitos
• ‘Benéficas’
• Neutras
• Prejudiciais
Origem
• Espontâneas
• Induzidas
Tipo Celular
• Germinativas
• Somáticas
Substituição de Bases – Transições e Transversões
Transversões
Transições
Bases Púricas
Bases Pirimídicas
Substituição de Bases – Pontual - Transições e Transversões
Mutação Silenciosa
ATG GAA GCA CGT
Met Glu Ala Gly
ATG GAG GCA CGT
Met Glu Ala Gly
TAC AAC GTC ACC 
Met Phe Gln Trp
TAC GAC GTC ACC 
Met Leu Gln Trp
Substituição de Bases – Pontual - Transições e Transversões
Mutação de Sentido Trocado
IV Programa de Atualização para Professores do Ensino Médio – O Fluxo da Informação Gênica
Substituição de Bases – Pontual - Transições e Transversões
Mutação sem sentido
Lesões
• Espontâneas
– Deaminação
– Depurinação
• Induzidas
– Dimeros de pirimidina 
– Alquilação
– Adição de grupos volumosos
Lesões espontâneas no DNA
a) Deaminação
O
O = 
NH2
O = 
Citosina Uracil
ONH2
Adenina Hipoxantina
Lesões espontâneas no DNA
b) Depurinação
NH2
dAMP
P P
Sítio AP
Lesões induzidas no DNA
a) Radiação UV - Formação 
de dímeros de timina
Lesões induzidas no DNA
b) Agentes químicos - Alquilação
O
CH3
|
O
O6-metilguaninaGuanina
NH2 NH2
Lesões induzidas no DNA
c) Agentes químicos – Adição de 
grupo volumoso
Guanina
O
NH2
O
NH
Benzo(a)pireno
Reparo do DNA
• Reversão direta da lesão
– Fotoreativação – reparo direto dos dímeros de timina
– Remoção de agentes alquilantes - Reparo da O6-metilguanina 
(O6-metilguanina metiltransferase)
• Reparo por excisão
– Reparo por excisão de base
– Reparo por excisão de nucleotídeos
– Reparo de malpareamento (mismatch repair)
• Reparo por Recombinação
Fotorreativação
Este mecanismo existe em 
E.coli, levedura e plantas, mas 
não existe em outras espécies, 
incluindo a humana
Reversão direta da lesão
Reparo da O6-metilguanina
CH3
|
O
O6-metilguanina
NH2 HS - Cys
O
Guanina
NH2
H3C - S - Cys
O6-metilguanina metiltransferase
Reversão direta da lesão – Alquilação
Reparo por excisão de base
U formada por deaminação de C
DNA glicosilase
Sitio AP
Reparo por excisão de base
Endonuclease AP
Reparo por excisão de base
Desoxirribose fosfodiesterase
Reparo por excisão de base
DNA polimerase
DNA ligase
Reparo por excisão de nucleotídeos
TT
TT
Identificação da lesão e 
clivagem por nuclease
Helicase
Remoção do oligonucleotídeo
DNA polimerase
Ligase
Reparo por excisão de nucleotídeos
Xeroderma pigmentoso
• Sensibilidade à luz UV 
desenvolvendo cânceres de pele 
múltiplos de regiões da pele 
expostas à luz solar
• Células de pacientes com 
xeroderma pigmentoso não 
tinham a capacidade de reparação 
do DNA mutado por excisão de 
nucleotídeos
• Identificação de genes humanos 
envolvidos com a reparação do 
DNA mutado
Eucarioto = quebras de fita única 
ou malpareada
Reparo por Recombinação
Replicação bloqueada pelo 
dímero de pirimidina
Replicação continua depois 
da lesão, deixando uma falha
Recombinação deixa falha na 
fita original intacta
Fita parental intacta 
recombina com a região 
da falha
Falha preenchida pela
polimerase e ligase
DNA
RNA
TRANSCRIÇÃO
escrever novamente (um determinado conteúdo) em outro lugar; copiar, 
reproduzir 
INICIAÇÃO
ELONGAÇÃO
TERMINAÇÃO
Etapas Gerais
Transcrição procariotos
• RNA polimerase – sentindo 5´ para 3’
reconhece fita simples
?110
?236
Reconhecimento do promotor170
Catálise1160
Ligação ao DNA1150’
FunçãoNo.MWSubunidade
-12 a +2
Iniciação em Procariotos
Elongação em Procariotos
Síntese no 
sentido 5’ – 3’
Terminação dependente do Fator 
RHO
Terminação independente do Fator 
RHO
HÁ 2 DIFERENÇAS : 
PROCARIOTOS EUCARIOTOS 
HÁ UMA SÓ RNA POLIMERASE 
QUE TRANSCREVE TODOS OS 
GENES
HÁ DIFERENTES RNA 
POLIMERASES QUE 
TRANSCREVEM DIFERENTES 
CLASSES DE GENES
RNA POLIMERASE LIGA-SE 
DIRETAMENTE AO PROMOTOR
RNAs POLIMERASES PRECISAM 
INTERAGIR COM UMA SÉRIE 
DE PROTEÍNAS ADICIONAIS NA 
ETAPA DE INICIAÇÃO PARA 
REALIZAR A TRANSCRIÇÃO
Procariotos x Eucariotos
RNA POLIMERASE (nucleares)
I II III
SÍNTESE DE: 
• rRNA
SÍNTESE DE: 
• mRNA
• snRNA
• scRNA
SÍNTESE DE: 
• tRNA,
• snRNA
• scRNA
RNA POLIMERASE 
MITOCONDRIAL
SÍNTESE DE: 
•mRNA
CLOROPLASTOS
SÍNTESE DE: 
• mRNA
RNA Polimerases de Eucariotos
Iniciação em Eucariotos
RNA Polimerase II
Estímulo 
externo
Cascata de 
sinalização 
intracelular
25 a 30 nucleotídeos Fator geral de transcrição
Complexo de transcriçãoProteína de ligação ao TATA
2º Fator geral de transcrição
3º Fator geral de transcrição
Função de helicase
Domínio C terminal
Iniciação em Eucariotos
RNA Polimerase II
Processamento do RNA
Adição do CAP 7-metilguanosina à 
extremidade 5’
Clivagem e poliadenilação da 
extremidade 3’
Regula tradução
Estabiliza o mRNA
Remoção de Íntrons por Splicing
m7G
Éxon Éxon Éxon Éxon
Íntron Íntron Íntron
Pré mRNA
Processamento Remoção de 
Íntrons
m7G AAAAA...
AAAAA...
SPLICEOSSOMOS
PEQUENAS 
MOLÉCULASDE RNA
(CERCA DE 200 
NUCLEOTÍDEOS)
SÃO CONHECIDAS: 
U1,U2,U4,U5 E U6
PROTEÍNAS
snRNAS + proteínas = snRNPs
+
Splicing do mRNA ocorre com a 
participação do Spliceossomo
http://www.youtub
e.com/watch?v=
wXXxjD-
GqJA&feature=re
lated
Splicing Alternativo
Exportação do mRNA do Núcleo 
para o Citoplasma
Adaptador Adaptador Adaptador
Aminoácido 1 Aminoácido 2 Aminoácido 3
mRNA
Código genético – combinações 3 
a 3
Bases – 64 combinações
20 Aminoácidos
Etapas
Policistrônico X Monocistrônico
Controle da expressão gênica
Diferenciação celular
• Diferenciação celular irreversível
– Perda de genes? Errado
– Mudança na expressão gênica? Correto
• Sinais externos altera a expressão genica
– Exemplo: insulina 
• O mesmo sinal gera resposta diferente em 
células diferentes
– Cortisol
Procariotos
• Região reguladora
– Sequencia consenso = menos de 20 bp
– Proteínas de regulação/reconhecimento (fatores de 
transcrição)
Região reguladora
• Controle negativo
– Operador (operon)
• Controle positivo
• Controle negativo e positivo
• Controle Repressor de triptofano = bactéria
• Ativador X Repressor = operon Lac
Procarioto X Eucarioto
• Semelhança
– Interação DNA proteína
• Diferenças
– Eucarioto mais proteínas envolvidas
– Eucarioto Regiões maiores
– Eucarioto Mais complexa = vários sinais um único gene
• Pode atuar em locais mais distantes
– Eucarioto sem operon
• Procarioto uma região controla expressão de um conjunto de genes
– Eucarioto Varias regiões controlam um único gene = Região de 
controle - Estimuladore (enhancer)
– Eucarioto Mediador = área de contato estendida 
– Eucarioto Regulação Cromatina
• Enhancer
– Função: Atrair/Posicionar/Modificar os fatores 
gerais da transcrição e RNA polimerase
– Diretamente ou Indiretamente (remodelamento 
cromatina)
• Silênciamento gênico 
Remodelamento Cromatina
• Modificações covalentes em histonas
– Remodelamento nucleossomo
– Remoção nucleossomo
– Substituição nucleossomo
– Modificação
Memoria de diferenciação
• Retroalimentação positiva
• Metilação do DNA
• Modificações de histonas
DNA
Histona
Metilação
Acetilação
Metilação
Silenciamento gênico 
Condensação 
Descondensação 
• O resultado da metilação do DNA: 
É o silenciamento dos genes através da inibição direta ou indireta da ligação 
dos fatores de transcrição devido ao processo de metilação que estes 
sofreram. METILAÇÃO DO DNA
Hipometilação X Hipermetilação
• A função normal da célula depende de um 
equilíbrio entre os eventos: 
- Ilhas CpG: hipermetiladas = genes 
silenciados
- Ilhas CpG: hipometiladas = ativação de 
genes
-Regiões intergênicas: hipermetiladas
Histonas
• Determinam grau de condensação da cromatina
• Interação entre elas = grupamentos adicionados – processos contínuos 
e dimanicos 
• Eventos epigenéticos: 
-Acetilação 
-Metilação 
-Fosforilação 
-Ubiquitinação 
-Ribosilação
Acetilação das histonas
• Controlada pelas acetiltransferases (HATs) e desacetilases (HDACs) 
- Desacetilação: condensa a cromatina, impede a transcrição 
- Acetilação: abre a cromatina, ativa transcrição. 
Formas de controle
• Atenuação da transcrição
• Ribocontroles
• Splincing alternativo
• Transporte de mRNA
• Fosforilação dos fatores de tradução – G0
• Desestabilização do mRNA
– Encurtamento da cauda poliA
– Remoção do cap 5´
• miRNA X iRNA
miRNA
• Controla a expressão 
genica
• Mecanismo similar 
ao iRNA
iRNA
Sequenciamento do genoma
de diversos organismos
• Estudo de função gênica
• Terapia genica 
A. Ao entrar na célula, o longo
dsRNA ativam o processo do
RNAi;
B. É reconhecido pela RNAse
Dicer;
C. Dicer cliva o dsRNA em
pequenos RNAi (siRNA);
D. Os siRNA são incorporados no
complexo de silenciamento
induzido por RNA (RISC), que
contém a proteína Argonauta.
Ela cliva a fita sense do siRNA,
tornando RISC ativo;
E. A fita antisense guia RISC até
o RNAm homólogo;
F. Ocorre a clivagem do RNAm
alvo.
Função
• Proteger o genoma
– Silenciamento de vírus invasores 
– Elementos transponíveis (transposons)
Técnicas de Biologia 
Molecular
Extração de DNA
• Romper célula 
– Detergente forte – SDS
– Proteinase K – degradação de proteínas
• Extração: Ácidos nucleicos –
– Fenol - Solução heterogenia - Desnatura 
proteína e separação
– Salting Out – precipitação de proteína 
excesso de ions)
• Precipitação com Etanol
PCR
• Reação da cadeia da polimerase.
• Replicação in vitro
• Amplificação de DNA
• Altamente especifico 
• Altamente sensível
PCR (Reação da Polimerase em Cadeia)
Reagentes
•Tampão de Reação
•Mix dNTPs (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) 
•DNA Molde (aproximadamente 1 μg) 
•Oligonucleotídeo sense (“primer foward”) 
•Oligonucleotídeo antisense (“primer reverse”) 
•Enzima Taq polimerase 
•ddH2O 
Peso
TRANSFERÊNCIA POR
CAPILARIDADE
NaOH 0,4 N
TRANSFERÊNCIA POR
CAPILARIDADE
NaOH 0,4 N
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
H
ibridação
H
ibridação
A
utoradiografia
A
utoradiografia
Membrana de
Nylon
Membrana de
Nylon
Gel de AgaroseGel de Agarose
3’
5’
5’
3’
5’ 3’
5’3’
94C
1 min
Desnaturação
55C
1 min
Anelamento
5’3’
5’ 3’
3’3’
72C
1 min
Extensão
72C
1 min
Extensão
5’3’
5’ 3’
35 ciclos: - Desnaturação
- Anelamento
- Extensão
Milhões de cópias amplificadas
Tecnologia do PCR
Sense
Anti- Sense
94C, 1 min = desnaturação = rompimento das pontes de H entre as duas fitas de DNA
55C, 1 min = anelamento = os primers hibridam em suas posições específicas 
72C, 1 min = extensão = a DNA polimerase sintetiza novas fitas de DNA
Passos:
94C
72C
55C
CICLO 1 CICLO 2 CICLO 3 CICLO 4.......
1 min
1 min
1 min
Tecnologia do PCR
ELETROFORESE EM 
GEL DE AGAROSE
(-)
80 V
(+)
Migração
1 2 3
400pb
300pb
200pb
100pb
Fragmentos de DNA
separados pelo tamanho 
em pares de bases (pb)
Poços para aplicação
das amostras de DNA
Eletroforese de DNA em gel de agarose –
brometo de etídio - UV
Exon 1 Exon 2 Exon 3
Intron Intron
CTAAAGCTGGAGGTGGGCAGGAAGGACCGAGGT
Four Tandem Repeats
Mioglobin Gene
Homologous
chromosome
VNTR I
VNTR II
Individual 1 Individual 2 Individual 3
1 2 3
RT- PCR
• Aplicação da técnica de PCR em amostras de 
RNA.
• Síntese de um cDNA de filamento simples 
utilizando a enzima Transcriptase Reversa.
• O segundo filamento do cDNA é sintetizado 
pela DNA polimerase, e, na sua forma de dupla 
hélice, funciona como alvo para a amplificaçãoda PCR.
cDNA dupla fita 
PCR Real Time
 Free water
 Tampão
 Taq polimerase
 dNTP
 Primer
 Fluoróforo (Syber Green ou sondas)
Quantitativo
Quantificação no tempo da reação
Sequenciamento 
Seqüenciamento de DNA
Seqüenciamento de DNA
Normal
Heterozigoto
Hibridização de ácidos nucléicos
Southern blotting
digestão por
enzima de restrição
DNA genômico
DNA genômico
digerido
DNA genômico
DNA genômico
digerido
Hibridização de ácidos nucléicos
Southern Blotting 
ELETROFORESE EM GEL 
DE AGAROSE
(-)
80 V
(+)
migração
(-)
80 V
(+)
migração
1 2 3
400pb
300pb
200pb
100pb
1 2 3
400pb
300pb
200pb
100pb
1 2 3
400pb400pb
300pb300pb
200pb200pb
100pb100pb
Fragmentos de DNA
separados pelo tamanho 
em pares de bases (pb)
Poços para aplicação
das amostras de DNA
Fragmentos de DNA
separados pelo tamanho 
em pares de bases (pb)
Fragmentos de DNA
separados pelo tamanho 
em pares de bases (pb)
Poços para aplicação
das amostras de DNA
Poços para aplicação
das amostras de DNA
Hibridização de ácidos nucléicos
Southern Blotting
Peso
TRANSFERÊNCIA POR
CAPILARIDADE
NaOH 0,4 N
TRANSFERÊNCIA POR
CAPILARIDADE
NaOH 0,4 N
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
Sonda de DNA
Simples Fita P
32
H
ibridação
H
ibridação
A
utoradiografia
A
utoradiografia
Membrana de
Nylon
Membrana de
Nylon
Gel de AgaroseGel de Agarose
Desnaturação –
solução alcalina
Microarray
• Investigação de milhares de genes de maneira simultânea
• Sonda complementar (probe) - fixas
• Molécula alvo marcada com fluoroforo (CY3 e CY5)
• HPV 
DNA recombinante 
• Nucleases de restrição – sítios 
específicos 4 a 8 nucleotídeos
– Função = degradação DNA viral
– Produzidas por bactérias
– Genoma próprio protegido por metilação
▪ Clivagem assimetrica
Extremidade coesiva + extremidade coesiva 
DNA recombinate 
Clonagem
• Produzir varias copias X Isolamento de um segmento
• Inserção de um gene em um seguimento autorreplicava –
Plasmideo/ vírus/ Cromossomos artificiais (vetor)
Expressão de proteína