exercícios -GENÉTICA-A3

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1. Histórico da descoberta do material genético 
 
Considera-se que essa ciência iniciou-se com os experimentos e leis propostas por um 
monge chamado Gregor Mendel, em um trabalho publicado em 1866. Mendel esperava, com 
o desenvolvimento de seus trabalhos com ervilhas, entender por que o cruzamento entre 
híbridos gerava descendentes tão diferentes. Em suas experiências, Mendel utilizou 
34 variedades da ervilha Pisum sativum. A planta foi escolhida por possuir flores grandes e 
características facilmente identificáveis, como, por exemplo, cor e textura das ervilhas, cor 
das vagens, cor das flores e altura das plantas. Além disso, a Pisum sativum é uma planta que 
faz autofecundação. E sua prole é sempre idêntica à planta original - a não ser que sofra 
fertilização artificial ou cruzada. Mendel cruzou duas plantas de linhagem pura, uma com 
sementes amarelas e outra com sementes verdes. verificou, então, que todos os descendentes 
eram idênticos a um dos genitores. 
Mendel chamou de dominante a característica que aparecia na geração F1 e de 
recessiva a característica que não se expressava. Mendel contribuiu de maneira grandiosa 
para os estudos da Genética e, por isso, é considerado hoje o pai dessa ciência. Os trabalhos 
deste pesquisador, no entanto, ficaram esquecidos por muitos anos, sem nenhuma utilização. 
Entretanto, em 1900.Os pesquisadores Correns, Tschermak e De Vries redescobriram 
independentemente os trabalhos de Mendel ao estudar plantas híbridas Correns, Tschermak e 
De Vries- 1940 no início dos anos 1950, fizeram experimentos e apontaram o DNA como 
parte de cromossomos que continha os genes. Correns, Tschermak e De Vries redescobriram 
e contribuíram para a aceitação das ideias de Mendel e para o início dos estudos genéticos em 
humanos. 
Morgan,1926 estudou a mosca drosófila e compreendeu que a transmissão de algumas 
características era determinada pelo sexo. Seu trabalho deu enfoque especial às mutações e 
sua transmissão para os descendentes, explicou que a hereditariedade está ligada a unidades 
passadas de pais para filhos.- Morgan- estudou a mosca drosófila e compreendeu que a 
transmissão de algumas características era determinada pelo sexo. Em um dos seus 
experimentos, Morgan cruzou moscas selvagens de corpo cinza e asas longas com mutantes 
de corpo preto e asas curtas (chamadas de asas vestigiais). Todos os descendentes de F1 
apresentavam corpo cinza e asas longas, atestando que o gene que condiciona corpo cinza (P) 
domina o que determina corpo preto (p), assim como o gene para asas longas (V) é 
dominante sobre o (v) que condiciona surgimento de asas vestigiais.A seguir Morgan cruzou 
descendentes de F1 com duplo-recessivos (ou seja, realizou cruzamentos testes). Para 
Morgan, os resultados dos cruzamentos-teste revelariam se os genes estavam localizados em 
cromossomos diferentes. 
Em 1952, o trabalho de Alfred Hershey (1908-1997) e Martha Chase (1927-2003) 
veio corroborar na identificação do DNA como sendo o material hereditário. Esses 
pesquisadores trabalharam com o vírus bacteriófago T2, um organismo extremamente 
simples constituído por uma molécula de DNA envolvida por uma capa proteica e cujo ciclo 
de vida já era bem conhecido. Eles se baseiam na propriedade das proteínas de não conter o 
elemento fósforo em sua composição e do DNA não conter o elemento enxofre, para realizar 
um engenhoso experimento que permitiu a identificação do DNA do vírus como responsável 
pela sua hereditariedade. Para isso foi preciso marcar com isótopos radioativos as proteínas e 
os ácidos nucleicos dos fagos. Nos experimentos verificou-se que grande parte do fósforo 
radioativo incorporado nos fagos era transferida para o interior das bactérias infectadas e que 
a radioatividade aparecia posteriormente na progênie produzida. Esses resultados permitiram 
concluir que apenas o DNA do fago penetra na bactéria por ocasião de infecção e que, a partir 
dele, é produzida toda uma geração de fagos com DNA e proteínas típicos da espécie de 
fagos utilizada. Portanto a fonte das informações hereditárias é o DNA, pois a partir dele 
pode ser formado tanto DNA quanto proteínas virais. 
Rosalind Franklin entre 1951 e 1953, ela chegou muito perto de descobrir a estrutura 
do composto orgânico. O pioneirismo dos cientistas James Watson e Francis Crick foi, na 
verdade, baseado nos estudos de Franklin. A britânica fez os melhores registros fotográficos 
da estrutura até então, usando técnicas de raios-x. Ela permaneceu nove meses com o 
material, porém não identificou as hélices que, hoje se sabe, formam a estrutura helicoidal do 
DNA: o modelo da dupla hélice, proposto por James Watson e Francis Crick em 1953. O 
trabalho de Rosalind jamais foi mencionado pelos autores do artigo, publicado na revista 
Nature. Rosalind Franklin é mais conhecida por seu trabalho com imagens da difração de 
raios-X do DNA, particularmente pela foto 51, que levou à descoberta da dupla hélice do 
DNA, da qual James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins 
compartilharam a Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1962. Watson sugeriu que 
seria ideal que Franklin fosse premiada com um Prêmio Nobel de Química, juntamente com 
Wilkins, mas o Comitê Nobel não faz indicações póstumas. Franklin nunca soube que suas 
fotos foram as principais provas para a teoria da dupla hélice. Morreu em 1958 aos 37 anos, 
devido a um câncer de ovário. As mulheres ainda eram desvalorizadas na academia nos anos 
1950. Apenas homens tinham permissão de utilizar os restaurantes da universidade, e havia 
diversos estabelecimentos voltados apenas para um sexo. Nesse contexto, o comportamento 
dos cientistas a respeito de Franklin não era surpreendente. Mesmo assim, chama atenção o 
desprezo apresentado por seus colegas de laboratório em cartas reveladas recentemente. Em 
correspondência com seus colegas em Cambridge (Crick e Watson), Wilkins menosprezada a 
jovem cientista. Rosalind persistiu em seu projeto de DNA. 
Entre 1951 e 1953, ela chegou muito perto de descobrir a estrutura do composto 
orgânico. Crick e Watson, porém, publicaram a solução antes. Em 2010, foi comprovado que 
o pioneirismo dos cientistas foi, na verdade, baseado nos estudos de Franklin, a mãe do DNA. 
A britânica fez os melhores registros fotográficos da estrutura até então, usando técnicas de 
raios-x. Ela permaneceu nove meses com o material, porém não identificou as hélices que, 
hoje se sabe, formam a estrutura helicoidal do DNA: o modelo da dupla hélice, proposto por 
James Watson e Francis Crick em 1953. O trabalho de Rosalind jamais foi mencionado pelos 
autores do artigo, publicado na revista Nature. Rosalind Franklin morreu no anonimato. 
James Watson e Francis Crick com base em descobertas anteriores descreveram em 
1953 a estrutura do DNA . Eles propuseram uma definição de gene em termos químicos, 
abrindo caminho para a compreensão da ação genética e hereditariedade a nível molecular. 
Tal modelo já havia sido proposto por outros cientistas. FrederickGriffith que desenvolveu 
os primeiros estudos do DNA como material hereditário a partir de pesquisas com a bactéria 
Streptococcus pneumoniae, causadora da pneumonia, sendo assim o primeiro engenheiro 
genético da medicina. (transformação bacteriana) Frederick Griffith Enquanto tentava 
encontrar a cura da pneumonia (doença comum durante a 1ª Guerra Mundial), Griffith fez 
uma grande descoberta. Em seu experimento de 1928, conhecido como Experimento de 
Griffith, ele mostrou que as bactérias podem mudar sua função e sua forma, dado pelo 
princípio da transformação, posteriormente conhecido como DNA. Tal feito, ajudou aos 
pesquisadores e cientistas a descobrirem como criar antibióticos mais eficientes frente às 
infecções bacterianas e bactérias resistentes a certos antibióticos. A descoberta de Griffith 
isolou o DNA como o material que comunicava esta informação genética. O experimento foi 
o primeiro experimento sugerindo que bactérias são capazes de transferir informação genética 
através de um processo conhecido como Transformação. 
Oswald Avery, Colin MacLeod and Maclyn McCarty, em 1944. Avery e os seus 
colaboradores extraíram os vários compostos químicos das bactérias de estirpe S mortas pelo 
calor e testaram a sua capacidade transformante isoladamente em bactérias de estirpe R 
(fig.2). Estas experiências mostraram que os polissacarídeos, os lípidos, o RNA e as proteínas 
isoladamente não transformavam as estirpes R, apenas o DNA tinha essa capacidade. Embora 
a cápsula de polissacarídeos estivesse ligada à virulência das estirpes, era apenas a expressão 
fenotípica do DNA (ver fenótipo). O DNA era então o elemento transformante responsável 
pela transmissão da informação genética. A comunidade científica não estava totalmente 
convencida da relevância do DNA dado que a estrutura da molécula de DNA com a de 
proteínas era menos complexa comparada com a das proteínas. 
Oswald Avery, com a colaboração de Colin Macleod mAclyn McCarty,em 1944 
continuaram os estudos de Frederick Griffith, destruíram quimicamente as principais 
substâncias químicas da célula, e perceberam que a célula perde sua funcionalidade quando a 
enzima desoxirribonuclease quebra o DNA. Isso indica fortemente que o DNA é o material 
genético. A demonstração de que o DNA é o princípio transformante foi a primeira 
demonstração de que os genes (o material hereditário é composto por DNA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. A natureza química e física dos ácidos nucleicos 
 
O modelo apresentado por Watson e Crick corresponde a forma B do DNA, e é a 
principal forma presente no interior das células. Contudo o DNA pode assumir outras formas 
de estrutura secundária dependendo de sua composição de bases e das condições do meio. 
Assim acredita-se que outras formas possam ocorrer em regiões particulares da molécula. 
O chamado DNA-A possui em média 11 pares de bases por volta completa e os pares 
de bases não são perpendiculares ao eixo da hélice, como no DNA-B. No DNA-A os pares de 
bases apresentam-se inclinados cerca de 20º em relação ao eixo da molécula e a distância 
entre os pares adjacentes é cerca de 0,25 nm. Acredita-se que a a configuração A seja a 
presente em moléculas de RNA em dupla-hélice e em moléculas híbridas, onde uma das 
cadeia é DNA e a outra RNA. 
Já em contraste com as formas A e B, também existe uma variante em que a hélice 
gira para a esquerda, é o chamado DNA-Z. O nome decorre do fato que nessa estrutura , o 
esqueleto de açúcar e fosfato assume uma formação em zigue-zague. A conformação Z 
apresenta em média 12 pares de bases por volta completa da hélice e ocorre em polímeros 
cuja sequência de bases consiste de purinas e pirimidinas alternadas. O DNA-Z foi 
descoberto in vitro e tanto sua ocorrência quanto sua possível função ainda são motivos de 
controvérsias. 
As ligações não-covalentes do tipo pontes de hidrogênio, que mantém a estrutura da 
dupla hélice, podem ser desfeitas pelo calor, por PH muito ácido ou muito básico, ou por 
exposição a baixa concentração de sais. Quando as pontes de hidrogênio são rompidas, as 
duas cadeias polinucleotídicas se separam em um processo chamado de desnaturação. A 
desnaturação do DNA causa modificações importantes em algumas das propriedades físicas 
da molécula, como por exemplo a absorção de luz ultravioleta com um comprimento de onda 
de 260nm, característica dos ácidos nucleicos, aumenta em até 40%, aproximando-se da 
absorbância característica de uma mistura de nucleotídeos isolados. Este fenômeno é 
chamado de efeito Hipercrômico. 
A desnaturação do DNA é um fenômeno reversível. Em condições favoráveis, duas 
cadeias complementares de DNA tendem a se unir, reconstituindo a dupla hélice. Esse 
fenômeno recebe o nome de renaturação, depende do encontro das cadeias complementares e 
do restabelecimento das pontes de hidrogênio entre suas bases, o'que é favorecido em 
concentrações salinas elevadas e temperatura certa . A reação de renaturação dos ácidos 
nucleicos ocorre em duas etapas: primeiro as cadeias únicas encontram-se na solução ao 
acaso, se suas sequências de bases forem complementares, vai ocorrer o emparelhamento de 
algumas bases, formando uma curta regi~. Em uma segunda etapa a região do 
emparelhamento das bases vai se estendendo ao longo da molécula, que se fecha como se 
fosse um zíper. A renaturação faz com que o DNA recupere as propriedades físicas 
modificadas pela desnaturação. A renaturação pode ocorrer entre quaisquer sequências de 
ácidos nucleicos que sejam complementares entre si. Ela é chamada genericamente de 
hibridação se as cadeias polinucleotídicas envolvidas no processo tiverem origens diversas. 
Pode ocorrer hibridação entre duas cadeias de DNA ou também entre uma cadeia de DNA e 
outra de RNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Organização gênica 
 
É evidente que em diferentes constituições celulares como exemplo, células eucariontes 
e procariontes a organização gênica será distinta. As células dos procariontes possuem 
algumas especificidades como por exemplo, uma estrutura compacta que se dedica quase que 
exclusivamente a codificação de proteínas, de modo que uma mesma sequência codifica mais 
de uma proteína. Possui ainda a capacidade de autorreplicação tendo a vantagem de ser mais 
rápida, porém a desvantagem é de que se houver uma mutação em um determinado gene, há 
uma perda de duas proteínas,e não de apenas uma. Já as células eucariontes apresenta 
sequências abundantes e codificantes em apenas uma fita, porém, quase todo genoma não 
apresenta codificação e regulação. Pode-se dizer que existem inúmeras repetições dessas 
sequências citadas. 
Tendo em vista a constituição genética, pode-se destacar a diferença na estrutura das 
moléculas de DNA e RNA, podendo relacionar com suas devidas funções. A molécula de 
DNA é compostas pelas bases nitrogenadas adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina 
(T). Já a molécula de RNA é formada pelas mesmas bases possuindo diferença doacréscimo 
da uracila (U) no lugar da timina (T). Outra diferença é que nos organismos eucariotos, o 
DNA é encontrado no núcleo da célula, nas mitocôndrias e nos cloroplastos. Nos procariontes 
entanto, o DNA está localizado em uma região que não é delimitada por membrana, 
denominada de nucleóide. O DNA é formado por um carboidrato de cinco carbonos 
(pentose), uma base nitrogenada e um ou mais grupos fosfato como consta na figura 1. 
 
 
Figura 2. Constituição da molécula do DNA. Fonte: 
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/publicacoes/folhetins/469-dna-o-sentido-da-vida​. 
4. Dogma central da biologia molecular 
 
Esse conceito de dogma central foi descrito por Francis Crick em 1958, tratando-se da 
expressão do movimento/fluxo da informação biológica contida na célula. Porém, esse 
processo não foi consolidado como “lei”, pois foi descoberto um vírus, chamado de 
retrovírus, que utiliza o RNA para a fabricação de DNA. 
Esse dogma demonstra todos os processos pelos quais os ácidos nucleicos podem 
passar. A figura 2 apresenta o DNA, onde está contida a informação genética, sendo 
transcrito em RNA, de modo que, uma fita de DNA serve de molde para fabricação de uma 
molécula de RNA. Porém, a constituição das bases nitrogenadas é diferente em DNA e RNA. 
O RNA sofre o processo de tradução, onde é responsável pela organização dos aminoácidos a 
fim de formar uma proteína. Ocorre também a replicação do DNA, processo pelo qual uma 
molécula de DNA é capaz de formar outra molécula idêntica à original. 
 
Figura 2. Esquema do dogma central da biologia celular. Fonte: 
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/noticias/adotepauta/416-gene-conceitos-na-era-pre-e-pos-g
enomica​. 
 
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/publicacoes/folhetins/469-dna-o-sentido-da-vida
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/noticias/adotepauta/416-gene-conceitos-na-era-pre-e-pos-genomica
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/noticias/adotepauta/416-gene-conceitos-na-era-pre-e-pos-genomica
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Replicação do DNA 
 
Podemos classificar a replicação do DNA é semiconservativa de modo que cada fita na 
dupla hélice atua como modelo para a síntese de uma nova fita complementar. O novo DNA 
é feito por enzimas denominadas DNA polimerases, que necessitam de um molde e um 
primer (iniciador) e sintetizam DNA na direção 5' para 3'. Durante a replicação do DNA, uma 
nova fita (fita líder) é feita como uma peça contínua. A outra (fita tardia) é feita em pequenas 
partes. A replicação do DNA requer outras enzimas além da DNA polimerase, incluindo 
DNA primase, DNA helicase, DNA ligase, e topoisomerase. Uma das moléculas chave na 
replicação do DNA é a enzima DNA polimerase. DNA polimerases são responsáveis pela 
síntese do DNA: elas adicionam nucleotídeos, um por um, à fita crescente de DNA, 
incorporando somente aqueles que são complementares à fita molde. 
 
Figura 3. Esquema da replicação do DNA. Fonte: 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism
-of-dna-replication​. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS 
 
O ácido desoxirribonucléico: DNA. Disponível em: 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2777877/mod_resource/content/1/BiologiaMolecula
r_texto01%20%281%29.pdf​ Acesso em 05 de dez. 2019. 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2777877/mod_resource/content/1/BiologiaMolecular_texto01%20%281%29.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2777877/mod_resource/content/1/BiologiaMolecular_texto01%20%281%29.pdf