Genética Molecular: DNA, Genes e Enzimas

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TEXTO 1 – GENÉTICA MOLECULAR 
 
 
1.1. Introdução 
 
Ao se analisar um indivíduo, seja uma planta, seja um animal, o que se vê é o 
conjunto de fatores que ao agirem, cada um a seu tempo, produzem o que se denomina 
fenótipo. Esse conjunto é composto pelos componentes celulares, sobretudo pelo núcleo, 
além de um componente chamado ambiental. 
O núcleo é o que age de forma decisiva na expressão do fenótipo, ou aparência do 
indivíduo, pois ele contém o que se denomina a molécula da vida, ou DNA. 
Mas o que tem esse DNA que faz com que as ervilhas de Mendel sejam amarelas ou 
verdes, lisas ou rugosas? Que o feijão tenha flores roxas ou brancas e que suas sementes 
sejam pretas, marrons ou brancas? O que tem esse DNA que faz o animal engordar mais 
rápido num bom pasto, em relação a outros animais que não engordam tanto com a mesma 
forragem? Que estruturas moleculares contribuem para fazer com que esse fenótipo se 
manifeste diferentemente em épocas específicas de desenvolvimento dos indivíduos? O 
que faz que tecidos de crescimento vegetativo se transformem em reprodutivo e, por 
último, como isso passa através das gerações? 
A Genética Molecular consegue responder a essas questões, inclusive estabelecendo 
relações com a Fisiologia Vegetal. Como se trabalha apenas com exemplos vegetais tentar-
se-á usá-los, em sua maioria, para explorar essas questões e evidenciar a importância de se 
conhecer intimamente o DNA, sua composição e sua transmissão através das gerações. 
 
1.2. O Gene e a enzima 
 
Ao se cruzar cultivares de feijão (Phaseolus vulgaris L.) que têm flores brancas, que 
sejam homozigotas, obtém-se a primeira geração filial, a F1, com flores de cor púrpura. 
Sabe-se que a geração F1 é, por excelência, heterozigota, derivada do cruzamento entre 
paternais homozigotos, portanto possui em seu genótipo as duas formas alélicas em todos 
seus genes. 
Ao se cruzar as plantas da F1 entre si obtém-se a geração F2, onde se percebe que a 
proporção de flores púrpuras para brancas é de 9:7. Com essa proporção chega-se a 
concluir que são dois genes que estão agindo para a manifestação do fenótipo e que o 
produto protéico resultante possui uma interação do tipo Epistasia (Ver Texto 5). 
É de conhecimento que na epistasia um alelo de um gene pode inibir o outro, ou que, 
quando os dois alelos ou apenas um de um gene não está presente no genótipo, o fenótipo 
fica alterado. Para melhor se entender a proporção epistática mencionada citar-se-á abaixo 
sua composição genotípica, usando simbologia aleatória. 
 
 
 
 
 
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Quadro 1.1 – Demonstração do genótipo, fenótipo e proporção epistática em F2 com dois 
genes interagindo entre si 
 
Número Genótipo Fenótipo Proporção Epistática 
 9 A- B- púrpura 9 
 3 A- bb branca 
7 
 
 3 aa B- branca 
 1 aabb branca 
 
Portanto para a produção da cor púrpura os dois alelos dominantes A e B deverão 
estar nos mesmos indivíduos. Na falta de um deles a cor passa a ser branca. O que têm 
então esses dois alelos para produzirem a cor púrpura? 
 A cor das flores depende dos pigmentos que são produzidos e esses derivam de rotas 
metabólicas específicas de transformações de substratos. E a transformação dos substratos 
depende de enzimas. As enzimas são proteínas com atividade catalítica constituídas de 
sequências de aminoácidos. Para que a seqüência de aminoácidos funcione como uma 
enzima é necessário ter um informação prévia que dite onde se colocará a alanina ou a 
serina, se a metionina deve ou não ficar na sequência. E quem determina isso tudo é o 
DNA que é constituído de um conjunto ordenado de nucleotídeos, que são os precursores 
para a formação das cadeias de proteínas. 
Na década de 50 a estrutura da molécula de DNA foi descoberta por Watson e Crick 
que estabeleceram um modelo de conformação dessa molécula que se encontra no núcleo 
das células dos vegetais e animais, nos seres humanos e procariontes (há vírus que tem o 
RNA como material genético no lugar do DNA). O modelo da estrutura do DNA 
atualmente é muito divulgado dada sua grande importância em todas as áreas relacionadas 
com a Biologia, como a Física, a Química, a Bioquímica e a Fisiologia Vegetal. Pode-se 
nesse momento dizer que genes e enzima estabelecem um par perfeito para o 
funcionamento celular pois um está em estreita relação com o outro. 
 
1.3. Constituição do DNA 
 
O DNA é constituído pelo açúcar (desoxirribose), o fósforo (H3PO4) e bases 
nitrogenadas (Púricas - Adenina e Guanina e Pirimídicas - Citosina e Timina). 
O açúcar e o fósforo constituem o que se chama de corrimão e as bases nitrogenadas 
ligadas entre si, duas a duas, os degraus de uma escada imaginária enrolada de forma 
helicoidal. A molécula de DNA possui filamento duplo. 
 
1.3.1. As ligações no DNA 
 
As ligações entre a molécula de fósforo e o açúcar é do tipo fosfodiéster. O fósforo (-
PO4) liga-se ao carbono 5 do açúcar de um nucleotídeo e ao carbono 3 do nucleotídeo 
subseqüente. Portanto, ao longo de um dos filamentos do DNA, a ligação é 5’>>> 3’. 
Sendo o DNA uma molécula dupla o outro filamento possui a ligação, entre o 
fósforo e o açúcar, na seqüência 3’ >>> 5’. Diz-se então que os filamentos são 
Antiparalelos. 
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Para manter ambos os filamentos unidos os degraus da escada, que são as bases 
nitrogenadas, estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio. As bases nitrogenadas 
possuem uma ordenação específica de ligação. A Adenina liga-se com 2 pontes de 
hidrogênio a Timina e a Citosina com 3 pontes a Guanina. Esse pareamento é constante, 
apenas as quantidades se alteram. 
Toda molécula de DNA, num organismo, encerra a informação para o 
desenvolvimento desse mesmo organismo. A cor do hipocótilo, a posição e a pigmentação 
das folhas, das flores, o tamanho das vagens ou das espigas, o peso das sementes, a 
produtividade são característica determinadas pelos genes que estão no DNA. E, além 
disso, possui também a informação para a produção de enzimas que irão desdobrar os 
substratos no interior das células, para que essas características possam se manifestar. 
Portanto a molécula de DNA tem o que se denomina de gene. Se o gene está presente 
a característica que ele determina aparecerá. Se a sua forma alélica estiver presente no 
genótipo, outra característica se manifestará, dependendo do tipo de interação que estiver 
envolvido esse gene. 
Então para se responder como a cor púrpura é produzida deve-se levar em 
consideração que um alelo dominante de um gene A deve estar presente. Esse alelo, no 
DNA, possui a informação, codificada na sequência e bases nucleotídicas, que produz uma 
enzima que transforma o substrato 1 em 2. Assim como, no outro gene B, o alelo 
dominante também deve estar presente para haver a transformação do substrato 2 em 3. O 
substrato 3 é o que produz a cor púrpura. 
 
Em resumo: 
 alelo A alelo B 
 
 
 EA EB 
 
 
 substrato 1 >>>>>>>>>substrato 2 >>>>>>>> substrato 3 
 (incolor) (branco) (púrpura) 
 
Caso um desses alelos não esteja presente no indivíduo a cor será branca, porque 
haverá bloqueio na rota metabólica, conforme esquema abaixo: 
 alelos aa alelos B- alelos A- alelos bbou 
Ea EB EA Eb 
 
 
incolor >>>>> branco >>>>>branco incolor >>>>> branco >>>>>>branco 
 (1) (2) 
(1) bloqueio da primeira etapa da rota metabólica. 
(2) bloqueio na segunda etapa da rota metabólica. 
 
 Se for considerada uma planta, em princípio, pode-se dizer que todas as 
suas células possuem o mesmo conteúdo genético, portanto o mesmo número de 
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cromossomos e genes. Esta informação é válida, porém várias alterações cromossômicas 
são passíveis de acontecer. Por exemplo, as células dos vasos condutores não possuem 
mais núcleo e as células das folhas podem ter mais de 2 genomas, entretanto quando se 
refere às reprodutoras, aí sim elas possuem o mesmo número cromossômico (são 
haplóides), salvo algum problema provocado por mutagênicos. Mas como pode cada 
geração possuir a mesma informação genética contida no DNA? 
 
1.4. A Duplicação do DNA 
 
As pesquisas sobre o comportamento do DNA foram elaboradas inicialmente em 
bactérias, principalmente em Echerichia coli, mas devido ao comportamento celular dos 
eucariontes ser semelhante, inferiu-se o modelo de conformação e de duplicação do DNA 
para todos os organismos. A própria conformação da estrutura da molécula de DNA 
pressupõe sua duplicação. 
Para entender como e porque o DNA se duplica é necessário dividir-se o ciclo de 
vida de uma célula em duas partes: a interfase e a divisão celular, conforme esquema 
abaixo: 
 
 
 interfase divisão celular 
 
 
 
 É na interfase que os genes se expressam, pois ocorre a diferenciação celular. 
 
O período de interfase pode ser subdividido em três subperíodos: G1, S e G2. Ambos 
subperíodos, G1 e G2, derivam da primeira letra da palavra gap, que, em inglês significa 
parada. No período G1 são produzidas enzimas para o crescimento e diferenciação celular, 
e enzimas que atuarão sobre o DNA no subperíodo seguinte. Neste estágio o DNA recebe o 
nome de cromatina. Ela está desespiralizada permitindo a expressão fenotípica do gene, 
através de uma outra macromolécula denominada RNA. 
No período S (Síntese) é onde ocorre a duplicação de toda molécula do DNA. 
Enzimas específicas já produzidas agem sobre o DNA fazendo sua duplicação. 
Esse processo, como não poderia deixar de ser, é de forma ordenada. Nas 
extremidades e ao longo do DNA, ao mesmo tempo, proteínas começam a agir 
desenrolando os filamentos, são as chamadas DNA-topoisomerases. A DNA-girase, que é 
uma delas, provavelmente faça o DNA girar de forma contrária ao seu enrolamento 
natural, provocando o afrouxamento dos dois filamentos. A DNA-helicase provavelmente 
quebre as pontes de hidrogênio no local de origem da duplicação. Com o afrouxamento dos 
fios de DNA a principal enzima de duplicação poderia agir. É a DNA- polimerase. 
 
1.4.1. A Duplicação do DNA é semiconservativa 
 
A DNA polimerase coloca novos nucleotídeos apenas diante de um molde de DNA. 
Portanto um dos filamentos dos novos DNA’s será velho e outro será novo, por isso a 
denominação semiconservativo. 
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Para a DNA-polimerase iniciar sua atividade necessita de uma extremidade livre 
3’OH, que é gerada por ela mesma com a colocação de um primer (pequeno segmento de 
RNA ou de DNA, também chamado de “disparador”). Esse primer é colocado na 
extremidade 3’ da cadeia molde. A partir daí a DNA-polimerase sintetiza novos 
nucleotídeos. Esse primer posteriormente é retirado pelo processo enzimático de correção, 
feito pela própria DNA-polimerase. 
A DNA-polimerase só funciona diante de um molde, cuja polaridade é 3’>>>5’. Se 
os fios do DNA são antiparalelos como agiria a DNA-polimerase no molde 5’>>>3’? 
Vários modelos de duplicação foram propostos pelos pesquisadores moleculares. O 
modelo “faca” e o “descontínuo” foram os primeiros, entretanto o modelo descontínuo 
ganhou maiores evidências (Gardner, 1975) . 
O modelo descontínuo prevê que o filamento original da polaridade 3’>>>5’ seja 
duplicado continuamente (filamento leading) e o filamento 5’>>>3’ de forma descontínua 
(filamento leaging). Para isso a DNA-polimerase sintetiza um primer no local de origem 
da duplicação, junto ao filamento 5’>>>3’ e a partir daí sintetiza o novo filamento 
dirigindo-se para o lado oposto da origem da duplicação. Esse modelo tem-se mantido até 
então, desde que R. Okazaki o concebeu. Os fragmentos no fio leaging formados 
receberam o nome do descobridor – Fragmentos de Okazaki. 
Além dessa importante ação enzimática sobre o DNA para sua duplicação, no 
período S da interfase, salienta-se que no final de todo o processo a quantidade de DNA 
fica duplicada. Portanto pode-se afirmar que as cromátides-irmãs, dos cromossomos 
homólogos são produzidas neste subperíodo. Essas cromátides-irmãs dividir-se-ão nas 
fases de anáfase e anáfase II, da mitose e meiose, respectivamente (ver Transmissão dos 
genes entre gerações), levando as gerações seguintes a mesma informação. Geração essa 
que pode ser celular, no mesmo tecido, no mesmo indivíduo, por exemplo, tecido 
meristemático, como geração populacional. 
 
1.5. O Processo de Expressão Fenotípica 
 
O DNA pode ser copiado em novo DNA, como processo acima descrito, ou ser 
copiado para uma nova macromolécula chamada RNA (ácido ribonucleico). 
Se se entender o genes como uma conta, o DNA pode ser entendido como um “colar 
de contas”. Os genes desta forma estão dispostos linearmente ao longo de todo DNA. 
 Hoje se sabe que nem todos os genes se transformam em proteínas para originarem 
fenótipos. Há genes nos eucariontes que não funcionam. Esses já funcionaram durante o 
processo de evolução da espécie ou poderão funcionar permitindo sua readaptação a 
ambientes modificados, como tem acontecido nos últimos tempos. 
Há no genoma sequências de genes não repetidas e sequências altamente repetitivas 
decorridas de processo de duplicação ao longo da evolução. A maioria dos genes 
estruturais estão nas sequências não repetitivas produzindo as proteínas. Em ervilha cerca 
de 15% do DNA é constituído de cópias únicas ou com pouca repetição (Mantel et al, 
1994). Esses autores citam que o DNA altamente repetitivo forma a heterocromatina nos 
centrômeros dos cromossomos. 
Ao longo do DNA existem genes que controlam genes. São chamados de 
controladores ou reguladores. Esses genes produzem proteínas que se ligam ou se desligam 
do DNA permitindo a produção ou não de proteínas pelos genes estruturais. 
Os genes estruturais são os que realmente produzem enzimas que entrarão nas rotas 
metabólicas para a transformação de substratos e, por consequência, a caracterização do 
fenótipo. Por isso pode-se afirmar que esses são os genes que se transformam em 
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fenótipos. Entretanto, para a manifestação do fenótipo, outras estruturas são necessárias. 
São os RNA’s. Três RNA’s são os mais salientados para que os genes estruturais possam 
funcionar, o RNA mensageiro, o RNA ribossômico e o RNA transportador. 
Todos esses RNA’s são copiados do DNA pelo processo enzimático, entretanto cada 
um tem forma e função especifica. 
Os RNA’s ribossômicos (RNAr) são produzidos na região organizadora do nucléolo 
e se constitui na maior quantidade de RNA celular. Originam os ribossomos através do 
enrolamento da fita de RNA e pode ser encontrado, a nível celular, no retículo 
endoplasmático formando o retículo endoplasmático rugoso. Possuem a função de reuniro 
RNAm e o RNAt e os aminoácidos no processo de tradução. 
Os RNA’s transportadores (RNAt) são estruturas mais simples de RNA e possuem a 
forma de trevo. Sua função é carregar os aminoácidos livres no citoplasma para os 
ribossomos. O RNAt possui o que se denomina de anticódon. São três bases 
ribonucleotídicas numa das extremidades da molécula que tem estreita relação com o 
aminoácido que será carregado numa das alças do trevo. 
O RNA mensageiro (RNAm) é de forma linear e é um transcrito de uma das fitas do 
DNA, ou mais especificamente, do(s) gene(s) estrutural(is). 
Por um processo semelhante o da duplicação do DNA o RNA é produzido sendo 
mediado pela enzima RNA polimerase DNA dependente e esse processo chama-se 
transcrição. 
 
1.5.1. A transcrição 
 
A transcrição é o processo de copiar o DNA para o RNA. Isto é um processo normal 
na célula, porque o RNA é uma molécula pequena, em relação ao DNA, e, portanto, pode-
se locomover através dos poros da carioteca, indo do núcleo para o citoplasma, mais 
especificamente, para o retículo endoplasmático rugoso. 
Na transcrição pode-se dizer que os genes são “escolhidos” para serem transcritos, 
dependendo do órgão em que estiverem e do estágio de desenvolvimento do vegetal. Genes 
da raiz não se manifestarão nas folhas e vice-versa, dada a especificidade do tecido vegetal. 
No ponto onde o gene ou grupo de genes se encontram os filamentos do DNA se 
afrouxam e a RNA polimerase liga-se ao sítio promotor. Esse sítio permite a síntese, 
porém, quando o gene não deve ser transcrito o sítio promotor não permitirá a ação a RNA 
polimerase. 
Essas regiões, ditas promotoras, possuem sequências de bases constante em todos os 
organismos, apresentando somente pequenas variações e são chamadas de TATA box 
porque são ricas em adenina e timina (TATAATG em bactérias e TATAAAT em 
eucariontes). Elas podem ser chamadas, respectivamente de Pribnow box e Hogness box, 
lembrando os pesquisadores que as encontraram. 
As regiões promotoras encontram-se sempre antes do trecho que será copiado do 
DNA para o RNAm, é nesse local que a RNA polimerase se liga. O local dessa região é 
variável; pode estar de 5 a 10 bases antes da região codificante, para alguns autores. Outros 
citam, no caso da zeína no milho, estar a região promotora, cerca de 20 a 30 bases antes do 
gene estrutural (Mantell et al, 1994). 
Outra sequência também conhecida que participa do controle da síntese de proteínas 
é a região chamada CATA box. Está localizada, no caso da zeína, no milho, cerca de 70 a 
80 bases antes do local da síntese. 
A partir desse sítio a RNA polimerase inicia o processo de transcrição da fita de 
DNA copiando-a de forma complementar, apenas com duas alterações: uma nas bases, a 
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base nitrogenada que irá parear com a adenina será a uracila e a outra é no açúcar, que é 
uma ribose. Dessa forma simples o RNA mensageiro vai se formando, até que a RNA 
polimerase encontre o ponto de término da transcrição. A direção dessa síntese é da 
extremidade 5’ >>>3’ da molécula de DNA. 
Guilfoyle e Malcolm em 1980 (citado por Mantell et al, 1994) isolaram a enzima 
RNA polimerase em embriões de soja, enquanto Jendrirak (1980), citado pelos mesmos 
autores, a isolou em trigo. Isto foi a confirmação da analogia do que ocorre entre os 
processos de transcrição em organismos diferentes, no caso a soja e o trigo. 
Deve-se aqui por uma ressalva: nos eucariontes o RNA produzido da forma acima 
descrita recebe, atualmente, o nome de pré-RNA, pois ele contém partes que irão se 
transformar em proteínas e partes que não fazem parte das proteínas, naquele momento. 
Após a produção do pré-RNA algumas transformações devem ocorrer para que ele 
possa atravessar a carioteca e ir até os ribossomos. Essas modificações são necessárias 
porque grande parte dos genes eucariontes é interrompida. Entretanto, a RNA polimerase 
copia todo segmento, indiscriminadamente, do DNA para formar o pré-RNA. As 
transformações posteriores são para que passe somente cheguem ao citoplasma, partindo 
do núcleo, as informações na forma de bases nucleotídicas que codificarão a proteína. As 
estruturas no pré-RNA que se transformarão em proteínas se chamam exons e segmentos 
que não são traduzidos que se denominam de introns. 
 
1.5.2. Transformações no pré-RNA 
 
Quatro etapas são importantes para a transformação do pré-RNA em RNAm: 
 
a) Retirada dos introns. Os introns não deverão passar para o 
citoplasma, porque não irão ser traduzidos em proteína. Isto é o que se denomina de 
economia celular. 
b) Ligação dos exons. Os exons ligados originarão a sequência correta 
de nucleotídeos que é a informação para originar a cadeia polipeptídica. 
c) A adição do CAP. Uma molécula de 7-metil-guanosina é adicionada 
na extremidade 5’ do pré-RNA com a finalidade de direcionar o RNAm até os ribossomos. 
d) A adição da cauda de Poli A. Várias sequências de adenina são 
adicionadas na extremidade 3’. 
 
 
 
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Figura 1.1 Formas de produção de RNAm a partir de diferentes exons que ocorre em 
diferentes tecidos vegetais (Alternative splicing) (Fonte: 
http://pandasthumb.org/images/altsplice.jpg) 
 
Após essas transformações, que ocorrem ainda dentro do núcleo, o RNAm está pronto 
para ir até o retículo endoplasmático e iniciar o processo de tradução. 
Nem todos os organismos têm como material genético, o DNA de filamento duplo. Há 
vírus que possui moléculas de RNA como material genético. Um exemplo é o TMV, vírus do 
mosaico do tomate, que é um retrovírus. Antes desse vírus infectar a planta ocorre a produção do 
DNA a partir do seu RNA usando a enzima chamada transcriptase reversa. A partir daí fixa-se 
sobre a folha e injeta seu DNA no interior da célula hospedeira, que possui DNA normal de 
filamento duplo e após a célula passa a trabalhar com as informações genéticas injetadas pelo 
vírus. 
 
1.5.3. A tradução 
 
O processo de tradução é o de transformar a informação que o RNAm tem em proteína. 
Para isso os três elementos, RNAm, RNAt e RNAr se encontram formando um só conjunto. 
O RNAr já fixado no retículo endoplasmático possui dois sítios: o sitio A, também 
chamado de anterior ou amino-acil e o sítio P, posterior ou peptidil. A entrada do RNAm se dá 
no sítio A, que é reconhecido pelo CAP na extremidade 5’. 
Nesse sítio o RNAm expõe o seu primeiro códon (conjunto de três nucleotídeos). Neste 
instante o RNAt, livre no citoplasma, e que possui o anticódon, é ativado para encontrar o 
aminoácido correspondente a informação do códon. 
A ativação do aminoácido específico se dá através da enzima aminoacil tRNA sintetase e 
demanda uma reação com ATP. O resultado é um aminoácido adenilado com energia para fixar-
se ao RNAt. Quando essa reação ocorre há liberação de energia e o RNAt está carregado com o 
aminoácido. Esse é levado até o ribossomo. Há então o pareamento do códon com o anticódon 
no sítio A. A partir de agora a fita do RNAm anda dentro do ribossomo. Com esse movimento o 
par códon-anticódon passa do sítio A para o sítio P e novo códon é exposto no sítio A para que 
outro RNAt seja ativado e traga outro aminoácido. Quando ambos os sítios, A e P, estão 
ocupados com as duplas códons-anticódons ocorre ligação entre os resíduos de aminoácidos. 
Com o deslocamento, mais uma vez, ocorre a liberação do RNAt do sítio P e o do sítio A passa 
para o P. Dois resíduos de aminoácidos já estão ligados entre si. Com a ativação de proteínas de 
elongação, chamadas fatores e elongação (EF), a cadeia de proteína vai se formando, pois os 
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aminoácidos vão sendo colocados conforme a informação ditada pelo códon exposto no sítio A 
do ribossomo. O processo continua seqüencialmente até encontrar o ponto final. 
O ponto final é caracterizado por trêscódons. São eles: UAA, UAG e UGA. Esses códons 
vêm na porção 3’, antes da cauda de Poli A e determina o desligamento do RNAm do RNAr. O 
que permanece é a proteína formada com sua seqüência primária de aminoácidos e já com suas 
outras estruturas, secundária, terciária e quaternária, definidas. Essa correlação existente entre 
códons no RNAm e aminoácidos na proteína, permitiram o estabelecimento de um código 
genético. 
 
1.6. O Código genético 
 
Depois das descobertas que: (1) o DNA é o material genético; (2) que o RNAm é uma 
cópia do DNA e o intermediário entre a informação genética e a proteína e (3) que a estrutura 
primária da proteína está em acordo com a informação constante no DNA, ficou estabelecido 
um código, com pequenas variações entre os organismos e que resume todo o processo de 
tradução. 
 
Os itens a seguir demonstram o código genético: 
 
1. Há colinearidade entre genes e proteínas 
 O RNAm entra nos ribossomos na forma de seqüência de códons - 3 bases 
ribonucleotídicas juntas - que determinam a ativação enzimática do RNAt respectivo e do 
aminoácido específico. Se há, por exemplo, 250 códons existirão 250 aminoácidos na cadeia 
polipeptídica. 
 
2. O código é em trincas 
Com a explicação do item anterior percebe-se que cada três bases ribonucleotídicas no 
RNAm corresponde a um códon e que nenhuma dessas bases será aproveitada para outro códon, 
anterior ou posterior. 
 
3. O código é degenerado 
Ao se verificar a tabela de códons percebe-se que vários aminoácidos são codificados por 
mais de um códon, por exemplo, glicina é codificada por GGG, GGC, GGA e GGU. Exceção a 
esta propriedade tem a metionina que é codificada apenas por AUG e triptofano por UGG, 
somente. 
 
4. O código é dito “não ambíguo” 
Em condições naturais cada códon sintetiza sempre o mesmo resíduo de aminoácido seja 
qual for a proteína. 
A ambigüidade pode ser encontrada em sistemas de cultivo de células. Por exemplo, uma 
linhagem de E. coli sensível ao antibiótico estreptomicina, irá codificar isoleucina, leucina ou 
serina diante do antibiótico para a seqüência UUU. Normalmente ela codifica para fenilalanina 
(Burns e Bottino, 1989). 
 
5. O código tem ponto inicial 
O códon de início das cadeias é o AUG que codifica metionina e está sempre na porção 5’ 
do RNAm. Parece que a metionina está presente em todas as sínteses, sempre após um ponto 
final ou no início da cadeia. Se esse aminoácido não tiver função fisiológica na cadeia 
polipeptídica é retirado enzimaticamente. 
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6. O código tem ponto final 
Na posição 3’ o RNAm traz códons que permitem o desligamento do RNAm do 
ribossomo e da proteína formada, tudo isso enzimaticamente. Esses códons não possuem 
transportadores específicos e são constituídos pelas seguintes seqüências de ribonucleotídeos: 
UAA, UAG e UGA. O final da cadeia não tem apenas um desses códons e sim vários, para 
fornecer ao ribossomo a informação para que as cadeias possam se desligar. 
 
 
 1.7. A Proteína 
 
Depois de formada via processos de transcrição e tradução, derivadas de um ou mais 
genes, a proteína tem a função de: catálise enzimática, sustentação mecânica, controle do 
crescimento e diferenciação celular. 
A catálise enzimática é a expressão fenotípica indireta do gene na qual a proteína formada 
possui o destino de transformar substratos, aumentar a velocidade das reações quando 
necessário. Pode-se neste caso citar como exemplo a enzima fosfofrutocinase que catalisa a 
transformação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato, na rota metabólica da glicólise. 
A ação de sustentação mecânica, devida as proteínas está na presença do colágeno, uma 
proteína fibrosa presente na pele e ossos dos animais. 
No controle de crescimento e diferenciação celular a expressão do gene se manifesta pelo 
controle da informação genética que permite a multiplicação das células no processo de mitose e 
na diferenciação dessas células para que elas assumam o papel destinado, no local onde se 
encontram. Exemplos dessas proteínas são os hormônios vegetais, tais como, giberelina, auxina, 
citocinina. 
A expressão fenotípica direta pode-se citar os genes Z1; Z2 e Z3 que controlam a produção 
de isozimas lipoxigenases responsáveis pela associação de compostos carbonílicos de cadeia 
curta às proteínas. Os compostos carbonílicos são responsáveis pelo sabor desagradável no grão 
de soja e seus derivados. 
A síntese de proteínas de reserva das sementes tem sido estudada extensivamente em 
muitas plantas cultivadas com o objetivo de melhorar o valor nutricional através de técnicas de 
manipulação genética. Nas leguminosas as proteínas estão nos cotilédones e nas gramíneas no 
endosperma. Entre as proteínas de reserva das sementes as prolaminas e glutelinas estão nos 
cereais e em gramíneas selvagens, enquanto que as globulinas e as albuminas são encontradas 
em dicotiledôneas. Quando as sementes estão em formação as proteínas de reserva são 
produzidas ao nível de retículo endoplasmático, sendo posteriormente transportadas para os 
locais de reserva que são os vacúolos, chamados como corpos protéicos. 
 
 
1.8. Regulação da produção de enzimas 
 
Viu-se no início deste capítulo que a produção de determinado fenótipo, cor púrpura das 
flores de feijão, é dependente exclusivo de dois genes de interação epistática. A cor branca 
evidencia a falta de um alelo dominante. Os fenótipos, como resultantes finais de todo processo 
molecular, são dependentes dos genes, das interações entre si e deles com o meio ambiente. 
Sob esse aspecto e do ponto de vista que todos os cromossomos, e, portanto todos os 
genes, estão em todas as células, como é que ocorre a regulação metabólica desses genes? 
Quando se analisa uma cenoura, por exemplo, pode-se perceber que no colo a cor verde aparece 
quando ela fica a descoberta do solo. A luz, portanto é a indutora para que genes responsáveis 
pela produção de clorofila fiquem ligados e o fenótipo verde apareça. No ápice da cenoura a cor 
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é sempre constante. Neste ponto os genes responsáveis pela produção de clorofila estão 
desligados, mesmo estando presentes nos cromossomos e, portanto nas células. 
Outro processo indutivo de regulação gênica pode ser observado quando sementes 
colocadas no solo começam o processo de germinação. Nesse caso é necessário que moléculas 
de água penetrem pelo tegumento atingindo o embrião. Entretanto para que o embrião seja 
nutrido, a giberelina, um hormônio vegetal, é ativado e, a partir dele, enzimas são produzidas 
para a degradação do endosperma. A primeira enzima produzida pela indução da giberelina é a 
alfa-amilase, tornando-se, portanto, a principal hidrolase na germinação das sementes. É uma 
endoenzima que hidroliza das ligações α-(1,4) ao longo dos polímeros de amilose e 
amilopectina. 
A giberelina, que é produzida nas células do eixo embrionário, difunde-se até o escutelo e 
a camada de aleurona, onde atua como um ativador primário na cascata de sinais, que culmina 
com a indução de um fator de transcrição (o GAMyb) e a expressão gênica das enzimas 
hidrolíticas (Ueguchi-Tanaka, et al., 2000). Além disso, esse hormônio promove o alongamento 
do caule das plantas. 
Em ervilhas altas foi identificado o gene Le(le) que promove o alongamento do caule. O 
alelo Le codifica uma enzima que hidrolisa o GA20 para produzir GA1. O alelo recessivo le 
codifica uma enzima defectiva que tem função diminuída na proporção de 1/20 da normal, 
deixando as plantas anãs por possuírem menos GA1. 
A giberelina também atua sobre as proteínas que regulam a divisão celular (CDK’s) – 
proteínas quinases dependentes de ciclina – em plantas de arroz submersas. Nessas plantas a 
giberelina ativa o ciclo celular primeiro na transição da fase G1 para a fase S, provocando 
aumentoda atividade mitótica. Os genes CDK’s são então ativados nas fases anteriores da 
mitose e quando atingem essa fase disparam a divisão celular no meristema intercalar do caule, 
aumentando o número de células e também possibilitando seu alongamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2000,