Genoma humano

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Genoma humano 
	
Objetivo 1: reconhecer as funções e estruturas do DNA e RNA na 
célula 
Os	 ácidos	 nucleicos	 são	 moléculas	 especializadas	 no	
armazenamento,	na	transmissão	e	no	uso	da	informação	genética,	
Há	dois	tipos	de	ácidos	nucleicos,	o	DNA(ácido	desoxiribonucleico)	
e	o	RNA	 (ácido	 ribonucleico).	O	DNA	é	uma	macromolécula	que	
codifica	 a	 informação	 hereditária,	 e	 a	 passa	 de	 geração	 em	
geração.	 Por	 meio	 de	 um	 RNA	 intermediário,	 a	 informação	
codificada	 no	 DNA	 é	 também	 utilizada	 para	 especificar	 a	
sequencia	de	aminoácidos	dos	polipeptídeos.	A	informação	vai	de	
DNA	 para	 DNA	 na	 reprodução,	 mas	 nas	 atividades	 não	
reprodutivas	 da	 célula,	 a	 informação	 vai	 de	 DNA	 para	 RNA,	 e	
deste	 para	 polipeptídeos,	 que,	 finalmente	 desempenhem	 sua	
função	biológica.	
	
	
Composição e Estrutura do DNA 
O	DNA	 (ácido	 desoxirribonucleico)	é	 um	 tipo	 de	 ácido	 nucleico	
que	 possui	 destaque	 por	 armazenar a informação genética	 da	
grande	 maioria	 dos	 seres	 vivos.	Essa	 molécula	 é	 formada	 por	
nucleotídeos	 e	 apresenta,	 geralmente,	 a	 forma	 de	 uma	 dupla-
hélice.	 Nos	 organismos	eucarióticos,	 o	 DNA	 é	 encontrado	 no	
núcleo	da	célula,	nas	mitocôndrias	e	nos	cloroplastos.		
A	 molécula	 de	 DNA	 possui	 três	 componentes	 básicos:	 o	 açúcar 
pentose, a desoxirribose; um grupo fosfato e quatro tipos de bases nitrogenadas.	
As	 bases	 nitrogenadas	 possuem	 um	 ou	 dois	 anéis,	 que	
apresentam	átomos	de	nitrogênio,	 e	 estão	 classificadas	 em	dois	
grupos:	as	pirimidinas	e	purinas.	As	pirimidinas	possuem	apenas	
um	 anel	 de	 seis	 átomos,	 sendo	 ele	 composto	 de	 carbono	 e	
nitrogênio.	 Já	 as	 purinas	 possuem	 dois	 anéis:	 um	 anel	 de	 seis	
átomos	 fusionados	 a	 um	 anel	 com	 cinto	 átomos.	Citosina	 (C),	
timina	(T)	e	uracila	(U)	são	pirimidinas,	enquanto	a	adenina	(A)	e	
a	guanina	(G)	são	purinas.	Das	bases	nitrogenadas	citadas,	apenas	
a	uracila	não	é	observada	no	DNA.	
Uma	das	contribuições	de	Watson	e	Crick,	em	meados	do	século	
XX,	foi	demonstrar	como	esses	componentes	estavam	fisicamente	
organizados	 para	 formar	 o	 DNA.	 Eles	 propuseram	 o	 famoso	
modelo	da	dupla	hélice,	no	qual	o	DNA	pode	ser	visualizado	como	
uma	 escada	 torcida	 com	 ligações	 químicas	 formando	 seus	
degraus.	 Os	 dois	 lados	 da	 escada	 são	 compostos	 de	 açúcar	 e	
fosfato,	 mantidos	 juntos	 por	 fortes	 ligações	 fosfodiéster	 (Os	
nucleotídeos	 são	 unidos	 uns	 aos	 outros	
por	ligações	denominadas	fosfodiéster	(grupo	 fosfato	 ligando	
dois	 açúcares	 de	 dois	 nucleotídeos).	 Nessas	ligações,	 um	 grupo	
fosfato	 conecta	 o	 carbono	 3'	 de	 um	 açúcar	 ao	 carbono	 5'	 do	
próximo	açúcar).	De	cada	lado	da	escada,	em	intervalos	regulares,	
projetam-se	as	bases	nitrogenadas.	A	base	que	se	projeta	de	um	
lado	 está	 ligada	 à	 que	 se	 projeta	 do	 outro	 lado	 por	 pontes	
de	hidrogênio,	ligações	relativamente	fracas.	
	
A	figura	 ilustra	as	 ligações	químicas	entre	as	bases	e	mostra	que	
as	 extremidades	 da	 escada	 terminam	 em	 3’	 ou	 5’.	 Essas	
marcações	derivam	da	ordem	na	qual	os	cinco	átomos	de	carbono	
que	compõem	a	desoxirribose	são	numerados.	Cada	subunidade	
de	DNA,	 constituída	 por	 uma	 desoxirribose,	 um	 grupo	 fosfato	 e	
uma	 base,	 é	 denominada	nucleotídeo.	 Resumindo,	 os	
nucleotídeos	 são	 unidos	 uns	 aos	 outros	 por	 ligações	
denominadas	fosfodiéster	(grupo	fosfato	ligando	dois	açúcares	de	
dois	 nucleotídeos).	Nessas	 ligações,	 um	grupo	 fosfato	 conecta	 o	
carbono	3’	de	um	açúcar	ao	carbono	5’	do	próximo	açúcar.	
	
Diferentes	sequências	de	bases	nucleotídicas	(p.	ex.,	ACCAAGTGC)	
especificam	 diferentes	 proteínas.	 A	 especificação	 das	 várias	
proteínas	do	corpo	requer	uma	grande	quantidade	de	informação	
genética.	 De	 fato,	 cada	 célula	 humana	 haploide	 contém	
aproximadamente	 três	 bilhões	 de	 pares	 de	 nucleotídeos,	
informação	mais	do	que	suficiente	para	especificar	a	composição	
de	todas	as	proteínas	humanas.	
Os	 componentes	mais	 importantes	 do	DNA	 são	 as	 quatro	 bases	
nucleotídicas:	 adenina, timina, citosina e guanina.	 O	 DNA	 tem	 uma	
estrutura	de	dupla	hélice.	
	
Genoma humano 
COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA DO RNA 
Enquanto	 o	 DNA	 possui	 as	 informações	 fundamentais	 para	 se	
processar	 uma	 nova	 proteína,	 ele	 ainda	 necessita	 do	 auxílio	
de	moléculas	 intermediárias.	 E	 uma	 delas	 é	 o	RNA,	 ou	 ácido	
ribonucleico.	
Assim,	 a	 molécula	 do	 RNA	 nada	 mais	 é	 do	 que	 uma	 estrutura 
complementar de certa região do DNA.	É	composto	por	uma	única	cadeia	
de	nucleotídeos.	
Entretanto,	diferente	do	DNA,	as	bases	nitrogenadas	do	RNA	são	
a	 adenina	 (A),	 a	 guanina	 (G),	 a	 citosina	 (C)	 e	 a	uracila (U),	 esta	
última	substituindo	a	timina	(T)	presente	na	molécula	de	DNA.	
Função do RNA 
A	principal	função	do	RNA	é	permitir que toda a informação contida no DNA 
possa ser copiada e transportada até as estruturas responsáveis pela elaboração 
de proteínas.	 Entretanto,	 o	 processo	 se	 ramifica,	 sendo	 que	
existem	três	 tipos	 diferentes	 de	 RNA	para	 realizar	 funções	
específicas,	como	é	possível	ver	abaixo:	
• RNA Ribossômico (RNAr):	 este	 RNA	 é	 o	 principal	
elemento	que	constitui	os	ribossomos,	tendo	o	maior	peso	e	
sendo	um	dos	principais	 responsáveis	pela	 criação	de	novas	
proteínas;	
• RNA Mensageiro (RNAm): junto	com	o	RNAr	ribossômico,	
o	 RNAm	 mensageiro	 também	 fornece	 auxílio	 na	síntese	
proteica,	com	a	orientação	da	ordem	de	aminoácidos	para	a	
formação	 das	 proteínas.	 Também	 é	 o	 responsável	 por	
transportar	 as	 informações	 genéticas	 provenientes	 do	 DNA	
do	núcleo	da	célula	até	o	citoplasma.	Tem	peso	menor	que	o	
RNA	ribossômico;	
• RNA Transportador (RNAt):	 Como	 o	 próprio	 nome	 já	
explicita,	 o	RNAt	 transportador	é	o	 responsável	pela	 função	
de	transporte	das	moléculas	de	aminoácidos	que	farão	parte	
da	síntese	proteica.	O	RNAt	transporta	os	aminoácidos	até	os	
ribossomos,	 organela	 responsável	 por	 uni-los,	 formando,	
assim,	 as	 proteínas.	 Em	 comparação	 com	 os	 outros,	 possui	
menor	peso.	
Além	de	todas	as	características	que	os	distinguem	apresentadas	
até	 aqui,	 é	 possível	 diferenciar	 DNA	 e	 RNA	 por	 outros	 fatores.	
A	localização,	 por	 exemplo,	 é	 um	 deles.	 Enquanto	 o	 DNA	 é	
encontrado	apenas	no	núcleo	das	células,	o	RNA	é	produzido	nele,	
mas	migra	para	o	citoplasma.	
A	constituição	de	cada	um	também	é	diferente.	Enquanto	no	RNA	
existe	a	ribose,	no	DNA	encontramos	a	desoxirribose.	
Além	 disso,	 as	 estruturas	 são	 distintas,	 sendo	 que	 o	 DNA	
apresenta	dupla-hélice	e	o	RNA	uma	hélice	simples.	 Isso	faz	com	
que,	logicamente,	o	DNA	seja	muito	maior	que	o	RNA,	sendo	este	
formado	a	partir	de	uma	única	fita	do	primeiro.	
Por	 fim,	 ao	 comparamos	 as	bases	 nitrogenadas	que	 compõem	
cada	 uma	 desses	 ácidos	 nucleicos,	 há	 uma	 pequena	 diferença.	
Enquanto	em	ambos	a	citosina	é	pareada	com	a	guanina,	o	RNA	
apresenta	pareamento	entre	adenina	e	uracila	e	o	DNA,	por	sua	
vez,	pareia	a	adenina	com	a	timina.	
Assim,	 é	 por	 meio	 dessas	 moléculas	 que	 os	 seres	
vivos	transmitem	 suas	 informações,	 das	 mais	 básicas	 às	 mais	
importantes	para	a	manutenção	da	própria	vida.	
No	 processo	 reprodutivo,	 inclusive,	 a	 mistura	 de	 características	
tem	 como	 principal	 agente	 o	 DNA,	 uma	 vez	 que	 os	 gametas	
carregam	 informações	 de	 ambos	 os	 pais,	 resultando	 em	 um	
indivíduo	único.	
OBJETIVO 2: ENTENDER AS ETAPAS DE DUPLICAÇÃO DO DNA 
A	replicação	do	DNA	é	um	processo semiconservativo,	pois	cada	
uma	 das	 suas	 moléculas	 recém	 formadas	 conserva	 uma	 das	
cadeias	 da	 molécula	 que	 a	 originou	 e	 forma	 uma	 cadeia	 nova,	
complementar	ao	seu	molde.	
Para	que	o	código	genético	não	seja	perdido	ou	modificado,	e	a	
célula	não	perca	o	 seu	uso	dentro	do	nosso	 sistema,	ela	precisa	
duplicar	o	DNA	para	dar	origem	à	outra	partícula	idêntica.		
O	processo	de	replicação	inicia-se	com	a	separação	das	duas	fitas	
que	 formam	a	molécula	 de	DNA,por	meio	 da	ação	 de	 enzimas,	
como	 a	 helicase	 (desenrola	 a	 hélice	 de	 dna	 e	 separa	 as	 duas	
cadeias	de	nucleotideos).	Isso	ocorre	em	pontos	em	que	existem	
sequências	 específicas	 de	 nucleotídeos,	 esses	 pontos	 são	
denominados origens de replicação.	As	enzimas	que	atuam	nesse	
processo	 identificam-nos	 e	 ligam-se	 ao	 DNA,	 formando	 as	
chamadas	“bolhas” de replicação.	
A	replicação	do	DNA	é	o	 processo	de	duplicação	da	molécula	 de	
DNA.	Nele	ocorre	a	separação	das	duas	cadeias	de	nucleotídeos	e	
a	 formação	 de	 cadeias	 complementares. A replicação ocorre antes 
da divisão celular, durante a interfase. 
O	processo	de	replicação	inicia-se	com	a	separação	das	duas	fitas	
que	formam	a	molécula	de	DNA.	Em	seguida,	ocorre	a	ligação	dos	
nucleotídeos	livres	 no	núcleo	a	 um	 nucleotídeo	 correspondente	
em	 uma	 das	 fitas.	 Tem-se	 agora	 duas	 moléculas	 de	 DNA,	
constituídas	por	uma	fita	antiga,	pertencente	à	molécula	original,	
e	 uma	 fita	 nova.	 Esse	 processo	 é	 considerado,	
assim,	semiconservativo.	
A	replicação	 do	 DNA	 ou	 duplicação	 do	 DNA	é	 um	 processo	 de	
grande	 importância	 para	 a	transmissão	 do	 material	 genético,	
pois,	quando	ocorre	a	divisão	celular,	esse	material	será	dividido	
de	 forma	 igual	 entre	 as	 células-filhas.	 A	 replicação	 ocorre	 antes	
do	início	da	divisão	celular,	durante	a	fase	S	da	interfase.	
Na	 replicação,	a	 molécula	 de	DNA	será	 duplicada.	 As	 duas	
moléculas	formadas	serão	constituídas	por	uma	fita	que	pertencia	
à	molécula	original	e	uma	fita	recentemente	sintetizada.	Pelo	fato	
de	as	novas	moléculas	serem	constituídas	por	uma	fita	“antiga”	e	
uma	 “nova”,	esse	 processo	 é	 denominado	 semiconservativo.	 O	
processo	de	replicação	é	mediado	por	ação	de	algumas	enzimas,	
como	 a	helicase,	responsável	 por	 desenrolar	 a	 hélice	 de	 DNA	 e	
separar	as	cadeias	de	nucleotídeos.	A	Síntese	do	DNA	é	catalisada	
pela	enzima	DNA-polimerase.	
Ambas	 as	 fitas	 do	 DNA	 são	 sintetizadas	 juntas	 na forquilha de 
replicação,	 com	 orientação	 antiparalela.	 Durante	 o	 processo	 de	
replicação,	 as	 pontes	 de	 hidrogenio	são	 catalizadas	 e	 os	
nucleotídeos	livres	unem-se	a	elas,	respeitando	sempre	a	regra	do	
emparelhamento:	 Adenina-Timina,	 Citosina-Guanina.	 À	 medida	
que	se	encaixam	nas	cadeias	do	DNA,	vão	 formando	duas	novas	
cadeias,	obedecendo	a	regra	da	replicação	semi-conservativa.	
	
Genoma humano 
	
A	cadeia	que	vai	ser	 formada	 inicia-se	com	uma	porção	de	RNA.	
Essa	 cadeia	 inicial	 de	 RNA,	 sintetizada	 por	 meio	 da	 ação	 da	
enzima	primase,	é	denominada	de	oligonucleotídeo iniciador ou 
primer. 
O	 oligonucleotídeo	 iniciador	 é	 formado	 com	 base	 em	 um	
nucleotídeo	de	RNA,	sendo	que,	em	seguida,	os	demais	vão	sendo	
adicionados	tendo	a	fita	de	DNA	como	molde.	O	oligonucleotídeo	
iniciador	 completo	 é	 então	 pareado	 com	a	 fita	molde,	 e	 a	 nova	
cadeia	 de	 DNA	 é	 iniciada.	 O	 oligonucleotídeo	 iniciador,	 quando	
está	completo,	apresenta	entre	cinco	e	10	nucleotídeos.	
O	 início	 da	formação	 da	 nova	 cadeia	 de	 DNA	ocorrerá	 da	
extremidade	 3'	 do	 oligonucleotídeo	 iniciador.	 Enzimas,	
denominadas	 de	DNA-polimerases,	 iniciam	 a	 ligação	 dos	
nucleotídeos	livres	no	núcleo	ao	oligonucleotídeo	iniciador	e,	em	
seguida,	adicionam	os	nucleotídeos	complementares	aos	da	 fita-
molde.	
Devido	 à	 estrutura	 do	 DNA,	 os	 nucleotídeos	 só	 poderão	 ser	
adicionados	 na	 extremidade	 3'	 do	 oligonucleotídeo	 iniciador	 ou	
da	 fita	 de	 DNA	 que	 está	 sendo	 sintetizada.	 Assim,	 a	 nova	 fita	
poderá	ser	aumentada	apenas	no	sentido	do	lado	do	carbono	da	
pentose	 ligado	ao	fosfato	(carbono	5')	em	direção	ao	carbono	3'	
da	pentose	(5'→3').	
À	 medida	 que	 a	 forquilha	 vai	 sendo	 aberta,	 a	adição	 de	
nucleotídeos	em	uma	das	fitas	dá-se	de	forma	contínua,	essa	fita	
é	denominada	de	fita	líder	ou	fita	contínua.	No	entanto,	para	que	
a	outra	fita	seja	alongada	nesse	sentido,	a	adição	de	nucleotídeos	
ocorrerá	 em	 sentido	 oposto	 ao	 da	 progressão	 da	 forquilha	 por	
meio	 de	 fragmentos,	 denominados	 fragmentos de Okazaki	 (em	
células	eucarióticas,	eles	possuem	entre	100	e	200	nucleotídeos).	
Essa	 fita	é	denominada	de	fita	 retardada	ou	 fita	descontínua,	e,	
diferentemente	 da	 fita	 líder,	 que	 necessita	 apenas	 de	 um	
oligonucleotídeo	 iniciador,	 cada	 fragmento	 dela	 deverá	 ser	
iniciado	separadamente.	
Ao	 fim,	 a	 enzima	DNA ligase	liga	 os	 fragmentos,	 formando	 uma	
fita	 única	 de	 DNA.	 Tem-se	 agora	duas	 moléculas	 de	 DNA,	
exatamente	iguais	em	relação	à	sequência	de	nucleotídeos,	sendo	
que	 essas	 moléculas	 são	 constituídas	 por	 uma	 fita	 antiga,	
pertencente	à	molécula	original,	e	uma	fita	nova.	
Citosina	(C)	–	Guanina	(G)	
Guanina	(G)	–	Citosina	(C)	
Adenina	(A)	–	Timina	(T)	
	
	
OBJETIVO 3: DEFINIR FENÓTIPOS, GENÓTIPOS, ALELO, BASES 
NITROGENADAS, LOCUS GENICO E GENE. 
	
FENOTIPO: 
O	 conceito	 de	 fenótipo	 está	 relacionado	 com	 as	
características externas,	 morfológicas,	 fisiológicas	 e	
comportamentais	dos	indivíduos.	
Ou	seja,	o	 fenótipo	determina	a	aparência	do	 indivíduo	(em	sua	
maioria,	aspectos	visíveis),	 resultante	da	 interação	do	meio	e	de	
seu	conjunto	de	genes	(genótipo).	
Exemplos	 de	 fenótipo	 são	o	 formato	dos	 olhos,	 a	 tonalidade	da	
pele,	cor	e	textura	do	cabelo,	dentre	outros.	
Nesse	 sentido,	 podemos	 pensar	 em	 dois	 irmãos,	 os	 quais	
possuem	 a	 mesma	 tonalidade	 de	 pele,	 porém,	 um	 deles	 vive	
numa	 cidade	 praiana,	 toma	 muito	 mais	 sol	 e	 possui	 pele	 mais	
morena.	
Por	 outro	 lado,	 seu	 irmão,	 o	 qual	 vive	 na	 cidade	 grande,	 possui	
uma	pele	mais	clara,	determinada	pelo	meio	em	que	vive.	Por	isso,	
o	fenótipo	é	sobretudo,	resultado	da	interação	do	genótipo	com	o	
ambiente.	
	
Genoma humano 
GENOTIPO: 
O	conceito	de	genótipo	associa-se	às	características internas,	à	
constituição	 genética	 do	 indivíduo,	 ou	 seja,	 o	 conjunto	 de	
cromossomos	ou	sequência	de	genes	herdados	dos	pais,	os	quais	
somados	 às	 influências	 ambientais,	 determinará	 seu	 fenótipo	
(características	externas).	
Em	 outras	 palavras,	 o	 genótipo	 determina	 o	 fenótipo,	 sendo,	
portanto,	uma	característica	fixa	do	organismo	e	mantida	durante	
toda	a	 vida	e,	 diferentemente	do	 fenótipo,	 não	 sofre	 alterações	
em	contato	com	o	meio	ambiente.	
Dessa	forma,	o	genótipo	representa	a	constituição	gênica	de	cada	
pessoa,	composto	dos	genes	maternos	e	paternos.	
A	 sua	 representação	 é	 baseada	 nos	genes	 alelos	 dominantes,	
indicados	pelas	letras	maiúsculas	(AA)	ou	genes	recessivos	(aa).	
Como	exemplo,	tem-se	o	albinismo,	doença	rara	associada	à	falta	
de	 melanina	 na	 pele,	 representada	 por	 genes	 alelos	 recessivos	
(aa),	 em	 contraposição	 aos	 indivíduos	 que	 apresentam	 taxas	
normais	de	melanina	na	pele,	os	dominantes	 (AA),	ou	em	maior	
número.	
	
ALELOS: 
Os	alelos	são	 as	 formas	 alternativas	 de	 um	 determinado	 gene	 e	
ocupam	 um	mesmo	 loco	 em	 cromossomos	 homólogos.	 Quando	
nos	 referimos	 a	 loco,	 estamos	 falando	 da	 posição	 do	 gene	 no	
cromossomo;	 quando	 falamos	 em	 cromossomos	 homólogos,	
referimo-nos	a	cromossomos	que	possuem	genes	para	a	mesma	
característica.	
É	importante	frisar	que	os	alelos	são	sempre	representados	por	
letras.	O	 alelo	 é	 representado	 por	 letra	 minúscula	 quando	
é	recessivo,	 ou	 seja,	 quando	 se	 expressa	 apenas	 aos	 pares	 (Ex.:	
aa).	 Já	 o	 alelo	dominante	é	 representado	 por	 letra	 maiúscula	 e	
expressa-se	mesmo	em	dose	simples	(Ex.:	AA	ou	Aa).	
>>	 formas alternativas de um determinado gene e ocupam um mesmo locus 
gênico em cromossomos homólogos 
	
BASES NITROGENADAS: 
Bases	 nitrogenadas	 são	compostos	 que	 fazem	 parte	 da	
composição	do	DNA	e	do	RNA,	os	quais	são	os	ácidos	nucleicos	
encontrados	nas	células	vivas	dos	órgãos.	
Elas	são	cinco	e	podem	ser	classificadas	em	dois	tipos:	
• Bases púricas ou purinas -	adenina	e	guanina	
• Bases pirimídicas ou pirimidinas	-	citosina,	timina	e	uracila.LOCUS GENICO: 
Posição	que	um	gene	ocupa	em	um	cromossomo	
	
GENE: 
O	gene	nada	mais	é	do	que	uma sequência específica do DNA que 
contém as instruções necessárias para a síntese de uma proteína ou	
molécula	 de	 RNA.	 Podemos	 dizer	 que	 o	gene	é	 a	 unidade	
fundamental	 da	 hereditariedade.	 Geralmente,	 representam-se	
os	genes	com	letras	do	alfabeto.	
>>	Pedaço	de	DNA,	ou	seja,	sequencia	de	bases	nitrogenadas	que	
determinam	 a	 formação	 de	 uma	 proteína	 que	 irá	 definir	 uma	
característica