Mecanismos genéticos básicos

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DA BAHIA – UNEB 
 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA VIDA 
 CURSO DE MEDICINA 
 
 
 
 
 
MECANISMOS GENÉTICOS BÁSICOS 
 
 
 
 
 
 
Efraim Solidade Pacheco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador-BA 
 
A análise das estruturas DNA – Ácido Desoxirribonucleico e RNA – Ácido 
Ribonucleico é de fundamental importância, uma vez que desempenham papeis 
importantes na determinação da estrutura e funcionalidade das células. Nesse 
sentido, assim como as estruturas dos carboidratos o DNA e RNA são 
macromoléculas poliméricas e possuem monômeros, ou seja, subunidades que se 
repetem e formam uma estrutura mais complexa, no caso, os nucleotídeos que por 
sua vez aparecem na constituição das coenzimas, estrutura do ATP, ADP, AMP e 
demais moléculas energéticas. 
Vale ressaltar que a forma precisa de uma estrutura polimérica é conferida pela 
natureza das ligações covalentes e das ligações não-covalentes. As três ligações não-
covalentes fundamentais são: pontes de hidrogênio, interações eletrostáticas e forças 
de van der Waal. Além disso, tais ligações são grandemente afetadas pela presença 
da água, em caso de adição de água a cadeia poliméricas são degradadas por 
hidrólise pela ação catalizadora das enzimas. 
Indo um pouco mais adiante na estrutura do DNA e RNA, mais especificamente 
o nucleotídeo sendo ele composto por três unidades químicas importantes: o grupo 
fosfato - monofosfato, uma pentose – açúcar ribose ou desoxirribose e uma base 
nitrogenada do grupo Purinas: Adenina e Guanina que possuem dois anéis cíclicos e 
as Pirimidinas: Citosina, Timina no DNA e Uracila quando se trata em estrutura do 
RNA, estas possuem um anel cíclico e um heteroátomo de Nitrogênio, esse aparece 
na constituição dos aminoácidos para a formação de proteínas e nas bases 
nitrogenadas. 
A diferença principal entre DNA e RNA é a presença do elemento oxigênio no 
carbono anomérico das riboses, sendo que essa está ligada a base nitrogenada 
através da ligação n-glicosídica. 
O DNA celular contém genes e regiões intergênicas, e as duas regiões podem 
servir para desempenhar funções vitais às células. O gene tem como definição 
moderna e bioquímica todo o DNA que codifica a sequência primaria de algum produto 
gênico, que pode ser tanto um polipeptídio quanto um RNA com funções catalíticas 
ou estruturais. O DNA também contém outros segmentos ou sequencias com funções 
puramente regulatórias. As sequências regulatórias fornecem sinais que podem 
indicar o início ou o fim de um gene, ou influenciar a transcrição de genes, ou funcionar 
como ponto de início da replicação ou da recombinação. 
Alguns genes podem ser expressos de formas diferentes que geram vários 
produtos gênicos diferentes a partir de um único segmento de DNA no mecanismo 
denomina de transcrição e tradução. 
Seguindo o dogma central da biologia, há inicialmente a replicação do DNA 
onde tem caráter semiconservativo, uma vez que 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, possue origem especifica e é bidirecional 
além de ocorrer na direção 5’- 3’. 
Já na fase de transcrição é catalisada por RNA-polimerases dependentes de 
DNA, que usam ribonucleosídeo 59-trifosfatos para sintetizar RNA complementar à 
fita-molde do DNA duplex. A transcrição ocorre em várias fases: ligação da RNA-
polimerase a um sítio de DNA chamado promotor, iniciação da síntese do transcrito, 
alongamento e terminação. As células eucarióticas têm três tipos de RNA-
polimerases. A ligação da RNA polimerase II aos seus promotores precisa de um 
conjunto de proteínas chamadas de fatores de transcrição. Os fatores de alongamento 
participam na fase de alongamento da transcrição. A maior subunidade de Pol II tem 
um longo domínio carboxil-terminal, que é fosforilado durante as fases de iniciação e 
alongamento. 
A tradução inicia-se com o transporte de RNAm para o citoplasma e é realizado 
pelos ribossomos. A tradução requer moléculas adaptadoras, os tRNAs, que 
reconhecem os códons e inserem os aminoácidos de maneira sequencial apropriada 
no polipeptídio. O códon AUG sinaliza o início da tradução. Os tripletos UAA, UAG e 
UGA sinalizam a terminação O código genético padrão e universal em todas as 
espécies, apresentando pequenas alterações nas mitocôndrias e em alguns 
organismos unicelulares. As variações ocorrem em padrões que reforçam o conceito 
de um código universal. 
Sobre a divisão celular, é preciso ressaltar que sua ocorrência não é aleatória 
e sofre estímulo, pode ser interrompido e controlado por fatores genéticos e pela 
sinalização químicas de diversas substâncias. Nesse sentido, faz-se necessário 
relatar o processo de divisão celular, desde seu momento de “preparação” p divisão – 
interfase - até de fato a divisão – mitose e meiose e suas fases. 
Sobre o que é o cromossomo, segundo Lehninger é o repositório da informação 
genética, ou seja, é uma longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras 
sequências de nucleotídeos. 
INTERFASE 
 Nesse período a célula cresce, executa suas funções metabólicas normais e 
duplica seu DNA. Além disso, nesse período ela se prepara para a divisão. A 
interfase é dividida em três subfases: 
 
G1 (Intervalo 1): antecede a duplicação do DNA. Ocorrem o crescimento em 
volume e a síntese de RNA e proteínas diversas, requeridas para a subfase seguinte, 
como as enzimas responsáveis pelo processo de replicação do DNA. (NC: 2; NMD: 2) 
S (Síntese): Ocorre a duplicação do DNA e dos centrossomos. Os 
centrossomos são organelas não membranosas, constituídas de uma matriz de fibras 
de proteínas de onde partem microtúbulos. Estão envolvidos no processo de divisão 
celular, pois formam uma rede de microtúbulos que movimentam os cromossomos. 
Geralmente há um por célula, localizado perto do núcleo, e nas células animais os 
centrossomos possuem um par de centríolos. (NC: 2; NMD: 4) 
G2 (Intervalo 2): Antecede a divisão. Ocorrem crescimento e síntese de 
macromoléculas. Os centrossomos começam a migrar e se distanciam um do outro. 
(NC: 2; NMD: 4) 
G0: Caso não precise se dividir no momento, ou seja, um dos tipos celulares 
que consideramos que praticamente não se dividem mais, como os neurônios e 
células musculares esqueléticas, a célula entra em um estágio chamado G0 antes de 
finalizar G1. Se houver a necessidade de a célula se multiplicar, ela pode, do estágio 
G0 retornar ao G1. 
 Já a fase posterior, a mitose, é o processo de divisão nuclear completo no qual 
normalmente uma célula mãe cresce, duplica seu material genético e gera duas 
células filhas com o mesmo número de cromossomos e constituição dela. São etapas 
da mitose: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. 
O processo de meiose ocorre quando uma célula mãe diplóide dá origem a 
quatro haploides, em um processo equacional ocorrendo em duas etapas com as 
seguintes subdivisões: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I e Telófase I ocorrendo nesta 
última uma Divisão do citoplasma, originando duas células haploides que irá entrar 
nas fases posteriores a Prófase II, Metáfase II, Anáfase II e Telófase II. 
No entanto, a informação passada de uma geração a outra – para as células-
filhas na divisão celular ou dos pais para sua prole – não codificada em sequências 
de DNA, é denominada informação epigenética. A maior parte dessa informação está 
na forma de modificações covalentes das histonas e/ou no posicionamento de 
variantes de histonas nos cromossomos. O termo epigenética significa “em adição à 
informação genética codificada no DNA” (FEINBERG; TYCKO, 2004) 
A epigenética compreende um conjunto de mecanismos que promovem a 
regulação da expressão gênica a nível transcricional através de modificações 
químicas no DNA e na cromatina, como metilação, acetilação e fosforilação, que 
resultam na consequente mudança fenotípica do indivíduo sem,no entanto, ocorrer 
nenhuma alteração na sequência do DNA. Essas modificações químicas no DNA são 
constantemente feitas e desfeitas durante toda a vida do indivíduo, exceto para 
marcações químicas constitutivas que são herdadas geneticamente, visto que 
frequentemente os indivíduos entram em contato com agentes promotores desses 
fenômenos durante a vida. Alterações nos padrões epigenéticos promovendo a 
expressão aberrante ou o silenciamento de determinados genes podem aparecer em 
organismos com idade avançada, e em uma ampla variedade de eventos e patologias 
como no câncer, na inativação do cromossomo X, no imprinting genômico, e em 
diversas síndromes de ordem neurológica e de prejuízo no desenvolvimento motor. 
A metilação do DNA é uma das modificações químicas que mais 
frequentemente ocorrem em eucariotos como plantas, fungos, vertebrados. É uma 
modificação química na qual normalmente ocorre a adição de um grupamento metil à 
posição C5 do anel da citosina, catalizada por enzimas DNA metiltransferases, 
levando à formação de 5-metilcitidina e exerce importantes funções no 
desenvolvimento embrionário normal, inativação do cromossomo X, regulação gênica, 
imprinting genômico e modificações da cromatina, imprinting são regiões efetivamente 
haplóides, o que as torna vulneráveis a mutações recessivas e mudanças 
epigenéticas. 
Desse modo, busca-se atualmente o desenvolvimento de drogas que possuem 
a capacidade de reverter as marcações químicas alteradas em regiões específicas do 
genoma relacionadas a determinadas doenças. 
 
 
REFERÊNCIA 
http://www.uel.br/revistas/uel/index.php/seminabio/article/viewFile/5142/13877 
Princípios de bioquímica de Lehninger, 6ª edição, David L. Nelson / Michael M. Cox 
 
 
 
 
http://www.uel.br/revistas/uel/index.php/seminabio/article/viewFile/5142/13877