Aula 01- Genética

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Unigranrio – Medicina 
Maria Eduarda Rodrigues 
 
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DNA e RNA 
 
 
 
 
O corpo humano é constituídos por trilhões 
de células que tem núcleos, com 23 pares 
de cromossomos, sendo 22 pares de 
autossômicos e 1 sexual. Cada 
cromossomo é uma longa molécula de 
DNA, sendo uma parte sem informação de 
formar proteínas. 
O DNA precisa se desenrolar e chegar ao 
citoplasma para ser traduzido e lido e 
posteriormente será clivado (splicing) e a 
parte que não será lida é retirada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O DNA foi descoberto por um médico 
suíço Miescher, por meio do estudo do pús 
ele descobriu um material muito rico em 
fosforo e azoto e depois descobriu que sua 
composição é basicamente fosfato, açúcar 
e base nitrogenada, denominando assim 
acido nucleico. 
Na década de 50 Pauling, descobriu a 
estrutura helicoidal de proteínas 
constituindo por pontes de hidrogênio o 
que poderia acontecer com o DNA. 
Chargaff elucidou que a composição do 
DNA variava de uma espécie para outra e 
em qualquer espécie a quantidade de 
timina era sempre igual a de adenina e a 
percentagem de citosina era igual de 
guanina. 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
Hierarquia Molecular 
Histórico 
Timina e Adenina são ligadas 
por 2 pontes de hidrogênio 
Guanina e citosina são ligadas 
por 3 pontes de hidrogênio 
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Em 1953 Watson e Crick apresentam o 
modelo de dupla hélice. Em 1962 
demonstraram a estrutura tridimensional 
do DNA e sua configuração molecular. 
Rosalind Franklin descobriu que era 
helicoidal ela não percebeu que se tratava 
de uma estrutura se tratava de uma dupla 
hélice e não teve o reconhecimento por 
Watson e Crick que descobriram sua 
estrutura. 
 
Composto orgânico constituído por 
polímero de nucleotídeos 
Descoberto no interior do nucleo celular 
Um fosfato, um açúcar(pentose), uma 
base nitrogenada 
Duas Classes 
• DNA (Ácido Desoxirribonucleico) 
-Molécula formada por uma cadeia dupla 
de nucleotídeos 
-Onde o açúcar é uma desoxirribose 
(C5H10O5) 
- Dupla Fita 
- Timina e citosina (pirimidinas) 
• RNA (Ácido Ribonucleico) 
- Molécula formada por uma cadeia 
simples de nucleotídeos 
- Onde o açúcar é a Ribose 
- Fita Simples 
- Uracila e citosina (pirimidinas) 
Observações: 
O carbono 5 e 3 do açúcar sempre se 
ligam com o fosfato. 
No carbono 2 da ribose tem o OH e na 
desorribose só apresenta H 
 Estrutura de pentose + base nitrogenada 
é nucleosídeo e a tríade fosfato+ pentose+ 
base nitrogenada é chamado de 
nucleotídeo. 
- Adenina e Guanina são bases Purinas. 
(Água Pura – dica para lembrar) são 
maiores. 
- Timina e Citosina são bases Pirimidinas. 
 
 
 
 
 
Ácidos Nucleicos 
Uracila (RNA) 
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As extremidades são opostas. Se o DNA 
for duplicado a fita usada como molde é 
sempre a que está na direção 3’ para 5’ e 
a cópia (DNA novo) sempre dá 5’ para 3’. 
As fitas são antiparalelas. 
 
3’ para 5’ Fita Molde 
5’ para 3’ Nova fita 
 
Complementariedade e 
Antiparalelismo 
Estrutura primária: 
- O pareamento de bases de cada fita 
ocorre de maneira padronizada 
- Sempre uma purina com uma pirimidina 
- A proximidade dessas bases possibilita a 
formação de pontes de Hidrogenio 
-As duas fitas de DNA estão em sentidos 
opostos 
Estrutura secundária: Dupla Hélice 
- A cada 10 pares de base ocorre a torsão 
do DNA 
Observação: 
A replicação do DNA é semi- conservativa, 
pois cada duplex filho contém um filamento 
parental e um recém sintetizado. 
Ácido Desoxirribonucleico (DNA) 
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 Funções 
- Armazenamento de informação Genética 
- Transmissão do patrimônio hereditário 
- Contém as informações que comandam 
a síntese do RNA (molde) 
- Fundamental para a síntese de 
macromoléculas (DNA – RNA – Proteína) 
 
 
- Transfere informação genética para a 
proteína 
- Molécula de RNA são produzidas pela 
transcrição 
- O RNA é uni filamentar 
- Os existentes tipos de RNA pode sem 
agrupados de acordo com sua função 
-O RNA é o Produto inicial dos genes 
- Uma fração da fita DNA (que contem a 
informação de um gene específico) é 
usado como molde para sintetizar um 
filamento complementar de RNA: 
transcrito gênico. 
- Tendo como função a intermediação no 
processo da transmissão das informações 
contidas no DNA. 
- Diversos RNAs são produzidos por 
transcrição, mas só o RNA mensageiro 
(mRNA) é Traduzido. 
- O princípio do fluxo unidirecional da 
informação genética não é mais 
estritamente válido. (os genes podem 
estar em qualquer fita de DNA) 
▪ mRNA – RNA mensageiro 
(transcrito do DNA) 
▪ rRNA – RNA ribossômico 
(Constituinte do Ribossomo) 
▪ tRNA – RNA transportador de 
nucleotídeos específicos 
▪ snRNA – RNA nuclear pequeno, 
importantes no processo de 
Splicing e regulação da transcrição. 
▪ iRNA – RNA de interferência, inibe 
a expressão gênica na fase 
de tradução dificultando a 
transcrição de genes específicos ( 
regulador) 
Observações: 
- Pre RNA mensageiro (tanto partes 
codificadas e não codificadas) é 
processado (maturado) formando o RNA 
transcrito ou mensageiro (mRNA) 
- O mRNA sai do núcleo para o citoplasma 
levando a informação codificada para 
produzir as proteínas 
 
 A similaridade entre RNA e o DNA sugere 
que a transcrição pode ser baseada na 
complementariedade de bases. 
Essa complementariedade é a chave da 
replicação. 
 
 
 
O processo de duplicação só acontece 
mediante a atuação de enzimas 
específicas (DNA polimerase) e a 
presença de substratos necessários 
Ácido Ribonucleico (RNA) 
Duplicação do DNA 
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(nucleotídeos). Durante o processo as 
duas fitas de DNA de cada cromossomo 
são desenroladas pela enzima helicase. 
A DNApolimerase usa nucleotídeos 
dispersos no interior da célula para formar 
as novas fitas, seguindo o princípio da 
complementariedade. 
Disso resultam dois dúplices de DNA 
filhos, cada um dos quais é idêntico a 
molécula parental. Cada dúplice filho 
contém uma fita parental e outra recém 
sintetizada. 
 
 
Pontos relevantes 
Todos os organismos devem duplicar o 
seu DNA antes de cada divisão celular 
A fiel transmissão da informação 
hereditária depende da replicação precisa 
do material genético 
 
Enzimas importantes para a 
replicação do DNA 
o Helicase: enzima responsável pela 
abertura da dupla hélice. 
o Primase ou RNA polimerase: atrai 
nucleotídeos de RNA 
complementares, formando um 
primer de RNA. 
o Girase: topoisomerase que catalisa 
e orienta, regulando a torção da 
dupla hélice. 
o Proteína SSB (Single Strand 
Binding): estabiliza a porção 
desenrolada, impedindo a religação 
entre as fitas. 
o Replissoma: local onde se origina 
a replicação do DNA. 
o DNA Polimerase III 
o DNA Polimerase I 
o DNA Ligase: O primer é removido 
por enzimas, sendo substituído 
pelas bases de DNA com auxílio da 
ligase. 
 
As helicases são enzimas com função de 
quebrar as pontes de hidrogênio entre as 
bases para que as duas fitas de DNA se 
separem. Essencial para a formação do 
Replissomo. 
Uma enzima específica (DNA polimerase) 
encarrega-se da síntese do DNA, 
adicionando nucleotídeos 
complementares à fita molde (fita líder). 
Como a outra fita (sentido 5 para 3) é 
copiada? 
Modelo Semi Conservativo 
- Cada um dos filamentos irá agir como molde e 
irá ocorrer a reconstituição da dupla hélice, 
idêntica a que foi aberta 
-Nova dupla hélice: uma fita parental e uma fita 
filha 
 
 
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Uma enzima específica (Primase) produz 
um primer de RNA, ou um trecho curto de 
ácido nucleico complementar ao molde, 
que fornece uma extremidade 3' para a 
DNA polimerase trabalhar (cópia por 
fragmentos). 
A DNA Polimerase I tem a função de 
limpeza (Atividade exonuclease) que se 
encarrega da remoção dos 
ribonucleotídeos (primers) adicionados 
previamente à fita do DNA em formação. 
A DNA Ligase encarrega-se de ligar os 
novos fragmentos (fragmentos de 
Okasaki) que fecham os cortes que 
permanecem após a substituição dos 
Primers de RNA. 
Terminação: 
Procariotos: DNA circular, quando as duas 
forquilhas de replicação se encontram ela 
termina. 
Eucariotos: sequências específicas de 
nucleotídeos na extremidade da fita de 
DNA (TTAGGG); ação da enzima 
telomerase. 
 
 
 
PARTE I 
 1. O que é DNA? 
DNA é uma cadeia de poli nucleotídeos 
que são constituídos de duas fitas 
paralelas. 
2. Quais os constituintes da molécula 
de DNA? 
São constituídos por um grupo fosfato, um 
açúcar (desoxirribose) e uma base 
nitrogenada , que formam os nucleotídeos 
que em cadeia formam o DNA. 
 
3. Quais são as bases nitrogenadas que 
constituem o DNA? 
As bases nitrogenadas que que 
constituem o DNA são adenina, citosina, 
timina, guanina. 
4. Qual o tipo de ligação existente entre 
os nucleotídeos? 
 Ligação Fosfodiéster. 
5. O que é complementaridade do DNA? 
As bases nitrogenadas apresentam uma 
complementariedade específica, ou seja, 
adenina sempre se emparelha com uma 
timina, enquanto a citosina sempre se 
emparelha com uma guanina. 
Uma base púrica sempre é emparelhada 
com uma base pirimídica. 
6. Por que as fitas de DNA são 
antiparalelas? 
Porque as fitas se encontram 
emparelhadas em sentidos opostos. Se 
em uma extremidade do filamento há uma 
pentose, do lado oposto haverá um fosfato. 
As cadeias principais apresentam as 
direções 5' → 3' opostas, ou seja, uma 
cadeia está no sentido 5' → 3', e a outra, 
no sentido 3' → 5'. 
 7. Quantas pontes de hidrogênio ligam 
a adenina com a timina? E a citosina 
com a guanina? 
Duas pontes de hidrogênio ligam adenina 
com timina e três pontes de hidrogênio 
ligam citosina com guanina. 
8. Complete a sequência 
A T C T T G A C G (molde) 
T A G A A C T G C (complementar) 
A U C U U G A C G (RNA) 
 
 
 Fixando 
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9. Por que a molécula de DNA é estável? 
Porque ela é totalmente enrolada e 
protegida por histonas. Além das fortes 
ligações existentes entre as bases (pontes 
de hidrogênio) e entre os nucleotídeos 
(fosfodiéster). 
10. Onde o DNA é encontrado? 
É encontrado no núcleo nos eucariontes e 
soltos no citoplasma nos procariontes. 
11. Por que as bases nitrogenadas 
ficam na parte interna da molécula? 
Porque os grupamentos fosfatos se 
repelem entre si por apresentarem cargas 
negativas, além disso, as ligações de 
hidrogênio entre as bases favorecem essa 
arquitetura da molécula. 
PARTE II 
1. Explique o que significam os termos: 
replicação conservativa e 
semiconservativa. 
Replicação conservativa, conserva o DNA 
molde e forma um novo com duas fitas 
filhas. 
Replicação semiconservativa, cada duplex 
é formado por uma fita parental e por outra 
fita filha recém sintetizada. 
2. O que significa primer e, porque os 
primers são necessários para 
replicação do DNA? 
Primers são sequencias iniciadoras que 
possuem entre 18 e 30 pares de bases 
nitrogenadas. Eles são necessários, pois a 
DNA polimerase precisa de um 
extremidade 3’, para iniciar a duplicação 
da fita, que é fornecida pelo primer. 
3. O que são helicases e 
topoisomerases? 
Helicases são enzimas que rompem as 
ligações de hidrogênio entre as bases de 
DNA para que as duas fitas de DNA se 
separem. 
A topoisomerase é uma enzima que 
quebra a fita de DNA, ela funciona como 
uma tesoura que desenrola a fita de DNA 
e corta ela. 
4. Por que a síntese de DNA é contínua 
em um filamento e descontínua no 
filamento oposto? 
Porque as fitas são antiparalelas e a 
duplicação do DNA só acontece no sentido 
5' → 3'. Dessa forma uma das fitas (fita 
líder) é sintetizada continuamente 
enquanto a outra é copiada de forma 
descontinuada (fita atrasada). 
5. Se a timina constitui 15% das bases 
em uma molécula específica de DNA, 
que porcentagem de bases tem a 
citosina? 
Timina – 15% Adenina- 15% 
Citosina – 35% Guanina – 35% 
6. Se o conteúdo GC de uma molécula 
de DNA é de 48%, quais as 
porcentagens das quatro bases (A, T, G 
e C) nessa molécula? 
Adenina – 26% Timina – 26% 
Guanina – 24% Citosina – 24% 
7. Se o conteúdo AT de uma molécula é 
de 56%, quais as porcentagens das 
quatro bases (A, T, G e C) nessa 
molécula? 
Adenina – 28% Timina – 28% 
Guanina – 22% Citosina – 22% 
8. O que são fragmentos de Okazaki? 
São os fragmentos de DNA que compõem 
a fita de DNA com replicação descontínua. 
 
 
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9. O que é origem de replicação? 
Origens de replicação são regiões 
específicas na sequência nucleotídica de 
moléculas de DNA, nas quais 
determinadas proteínas se ligam para abrir 
a dupla hélice deste ácido nucléico, 
permitindo o início da replicação de novas 
moléculas de DNA. A partir dela, o DNA se 
duplica nas duas direções, formando duas 
forquilhas de replicação. 
10. Faça um pequeno resumo das 
principais etapas da replicação. 
 
Início 
Helicase – o ponto em que a replicação 
começa é conhecido como a origem da 
replicação. Helicase traz o procedimento 
de separação de fita, que leva à formação 
do garfo de replicação. Ele quebra a 
ligação de hidrogênio entre os pares de 
bases para separar o fio. Utiliza energia 
obtida da Hidrólise de ATP para realizar a 
função. 
Proteína SSB – O próximo passo é que a 
Proteína de Ligação de DNA de Cadeia 
Simples se ligue ao DNA de fita simples. 
Seu trabalho é impedir que os fios se 
liguem novamente. 
DNA Primase – Uma vez que os 
filamentos estejam separados e prontos, a 
replicação pode ser iniciada. Para isso, é 
necessário um primer para vincular na 
origem. Primers são sequências curtas de 
RNA, com cerca de 10 nucleotídeos de 
comprimento. Primase sintetiza os 
primers. 
Alongamento 
DNA Polimerase III – Esta enzima faz a 
nova cadeia lendo os nucleotídeos na 
cadeia modelo e adicionando 
especificamente um nucleotídeo após o 
outro. Se ele ler uma Adenina (A) no 
modelo, ele adicionará apenas um Timina 
(T). Ele só pode sintetizar novos fios na 
direção de 5 ‘para 3’. Também ajuda na 
revisão e reparação do novo fio. 
A Polimerase tem que anexar apenas uma 
vez e pode continuar seu trabalho 
conforme o garfo de replicação avança. 
 
No entanto, para a cadeia que está sendo 
sintetizada na outra direção, que é 
conhecida como a cadeia “retardada”, a 
polimerase tem que sintetizar um 
fragmento de DNA. 
 
Então, à medida que a forquilha de 
replicação avança, ela precisa se 
reconectar ao novo DNA disponível e 
depois criar o próximo fragmento. Estes 
fragmentos são conhecidos 
como fragmentos de Okazaki 
 
Terminação 
DNA Polimerase I – Se você se lembra, 
nós adicionamos um RNA primer na 
origem para ajudar a Polimerase a iniciar o 
processo. Agora, como o fio foi feito, 
precisamos remover o primer. É quando a 
polimerase I entra em cena. É preciso a 
ajuda da RNase H para remover o primer 
e preencher as lacunas. 
DNA ligase – Quando a Polimerase III 
está adicionando nucleotídeos ao 
filamento atrasado e criando fragmentos 
de Okazaki, às vezes deixa uma lacuna ou 
dois entre os fragmentos. Essas lacunas 
são preenchidas por ligase. 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fragmento_de_Okazaki