GENETICA MOLECULAR E CLINICA

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GENÉTICA 
MOLECULAR E CLÍNICA
Amanda de Ávila Bicca
Martins
 
Introdução à genética
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Explicar o que é genética e sua importância para a vida e a sociedade.
 � Reconhecer as aplicações da genética na área biomédica.
 � Compreender os conceitos importantes em genética.
Introdução
O estudo da genética é relativamente recente, considerando a história 
da humanidade. Os primeiros indícios que levavam a questionamentos 
que conduziram à ciência que hoje você conhece como genética eram 
sobre o que hoje referimos como caracteres hereditários. Hereditário é uma 
palavra que deriva do latim, hereditarius, que alude ao que é transmitido 
por sucessão, de pais para filhos.
Esse questionamento foi de tamanha relevância para a humanidade 
que conduziu a conhecimentos que hoje explicam porque você tem 
características semelhantes às dos seus pais que vão além do seu so-
brenome. O resultado da herança genética vai dos caracteres físicos à 
propensão a diversas doenças.
Neste capítulo, você vai compreender o que é genética, qual sua 
relevância global e os conceitos e aplicações dessa disciplina na área 
biomédica.
A relevância da genética para as biociências 
e a sociedade
Os conhecimentos sobre genética que você tem acesso atualmente são o resul-
tado de uma história secular de descobertas. Da antiguidade até a contempo-
raneidade, diversos foram os acontecimentos importantes que impulsionaram 
os conhecimentos acerca dessa disciplina. Neste capítulo, destacaremos os 
principais marcos na história dessa área de conhecimento.
O entendimento da carga genética e de sua importância tem início com os 
questionamentos sobre a hereditariedade. Registros históricos apontam que 
Hipócrates teria sido o primeiro pensador a formular uma teoria para explicar 
a hereditariedade, a chamada teoria da pangênese. De acordo com a teoria da 
pangênese, os organismos seriam dotados da capacidade de produzir “gêmulas”, 
partículas oriundas tanto do macho quanto da fêmea, que, sendo direcionadas 
às células germinativas durante a reprodução, seriam combinadas gerando um 
novo organismo com as características contidas nas gêmulas dos genitores.
Em 1865, um monge botânico chamado Gregor Johann Mendel, ao estudar 
as variantes que resultavam do cruzamento de plantas, desenvolveu, a partir 
da avaliação matemática dos resultados obtidos, sua principal teoria para 
justificar as características de hereditariedade. Nela, ele afirmava que a ex-
pressão de características variantes oriundas das espécies originais da planta 
seriam resultado da ação de um par de fatores hereditários, que atualmente 
conhecemos pelo nome de genes. Apesar da congruência e relevância de sua 
descoberta, esta só recebeu o devido reconhecimento muito tempo após sua 
morte, no início do século XX. Pela importância dessa descoberta, desde então 
Mendel é considerado o pai da genética. Contudo, a genética teve seu nome 
cunhado somente décadas depois, em 1906. O termo deriva do grego genno, 
que significa fazer nascer e se refere à ciência que estuda as características 
hereditárias e suas variações.
Aproximadamente 40 anos depois, Watson e Crick propuseram, a partir 
de suas pesquisas, como se organizava a configuração molecular do DNA. 
A grandiosidade da descoberta rendeu aos pesquisadores o Nobel de 1962 
(Figura 1). A compreensão acerca da organização estrutural do DNA foi o 
marco inicial da genética moderna.
Figura 1. Grandes nomes da Genética: (a) Hipócrates, (b) Gregor Mendel e (c) Waton e Crick.
Fonte: Everett Historical/Shutterstock.com; catwalker/Shutterstock.com; Prosdócimi (2010).
(a) (b) (c)
Introdução à genética2
Por fim, dentre outros tantos eventos relevantes no entendimento da ge-
nética, podemos destacar, nas últimas décadas, o Projeto Genoma. Nesse 
projeto, desenvolvido em escala mundial, o objetivo central era sequenciar 
todo o DNA, objetivo esse atingido em 2003. Apenas dois anos depois, em 
2005, foi concluído o sequenciamento dos cromossomos humanos. Com o 
progresso relativamente rápido das descobertas em genética no último século, 
você perceberá a contribuição significativa dessa ciência em um contexto 
tanto individual como social.
A começar pela agricultura, as técnicas de reprodução seletiva, utilizadas 
para reproduzir espécies vegetais e animais de maior rendimento e qualidade, 
permitiram a maior oferta de alimentos para suprir a demanda populacional 
crescente.
Reprodução ou cruzamento seletivo é uma metodologia desenvolvida desde a 
antiguidade, mesmo antes do entendimento de preceitos genéticos básicos, que 
promove o melhoramento de espécies por meio da promoção da reprodução entre 
indivíduos com as características almejadas. 
Com isso, é possível obter variedades derivadas das combinações genéticas pro-
movidas com maior produtividade e rentabilidade.
A partir da década de 80, a genética molecular passou a contribuir para 
melhorias animal e vegetal por complementar as técnicas de reprodução 
seletiva. Com a genética molecular foi possível localizar genes de interesse 
associados à capacidade de aumentar a resistência a doenças e a produtividade, 
impulsionando significativamente a produção alimentícia em larga escala.
Como consequência do aumento de produtividade resultante das técnicas 
supracitadas, é possível concluir que a economia também recebe influência 
oriunda das aplicações da genética. Isso porque, no caso de gêneros alimentícios 
melhorados, existem, pelo menos, duas vias em que as aplicações da genética 
geram investimentos, como:
 � Pesquisa científica: a busca por respostas na melhoria dos proces-
sos produtivos de alimentos gera investimento em pesquisas na área 
genética.
3Introdução à genética
 � Aumento da oferta de alimentos: a melhoria genética de alimentos 
resulta em menor vulnerabilidade a pragas e intempéries, resultando 
em aumento da produtividade e maior lucro por parte dos produtores.
Além disso, a genética também exerce expressivo papel na medicina desde 
a redescoberta do trabalho de Mendel. Os conhecimentos sobre hereditariedade 
que constavam em seus estudos conduziram a descobertas relevantes, que 
tiveram início com a publicação do livro Erros inatos do metabolismo, de 
Archibald Garrot. Nas décadas subsequentes, a comunidade médica passou 
a investigar possíveis evidências que relacionassem doenças a alterações 
genéticas, na tentativa de antever prognóstico e possibilidade de novas mani-
festações da doença na família.
Atualmente, genética e medicina apresentam forte relação, em razão da 
grande variedade de doenças que têm origem genética. A frequência das 
doenças genéticas tem grande variabilidade. Enquanto algumas doenças 
são muito raras, podendo apresentar frequência na população de 1 em cada 
1 milhão de habitantes, como é o caso da alcaptonúria, outras apresentam 
frequência relativamente alta, como a síndrome de Down, que afeta, em média, 
1 a cada 1.000 nascidos vivos. Assim, os esforços associados ao entendimento 
e ao manejo dessas doenças tomam importante parcela dos estudos médicos 
contemporâneos.
A genética na área biomédica
De posse do conhecimento sobre o impacto da genética em diferentes setores, 
é possível concluir que existe um importante espaço a ser explorado dentro 
dessa área de conhecimento para profissionais biomédicos. Nos tópicos a 
seguir, você vai conhecer como os biomédicos com habilitação em genética 
podem atuar em três parcelas-chave nessa área do conhecimento:
Pesquisa
De modo geral, a pesquisa é uma grande área de atuação para biomédicos. 
Associado à genética, temos um campo que oportuniza ao profissional desen-
volver projetos que auxiliarão no entendimento de como alterações genéticas 
afetam os processos anatomofisiológicos, causando alterações. Além disso, 
o desenvolvimento de pesquisas em genética permite identificar o tipo de 
Introdução à genética4
alteração genética que desencadeia uma doença queapresenta características 
de hereditariedade. A pesquisa é um campo que permite ainda avaliar se as 
estratégias terapêuticas vigentes apresentam a eficácia esperada ou, até mesmo, 
se novas abordagens terapêuticas propostas apresentaram impacto positivo na 
qualidade de vida dos pacientes.
Diagnóstico
O profissional biomédico geneticista também pode atuar como importante 
aliado na prática clínica. Isso porque auxilia a equipe médica a confirmar 
ou descartar a suspeita clínica resultante da avaliação inicial do paciente ao 
fornecer, por meio do resultado de exames moleculares, cromossômicos e 
cromossômico-moleculares, fornecendo informações essenciais para definir 
se os sintomas ou as características do paciente são, de fato, expressões de 
alterações genéticas. 
Aconselhamento genético
Além de pesquisar sobre o tipo de doença e assessorar no diagnóstico por 
meio de exames, profissionais biomédicos também podem atuar auxiliando 
pacientes e familiares de portadores de doenças genéticas com ações de acon-
selhamento. Isso porque profissionais que trabalham com aconselhamento 
genético desenvolvem ações específicas, como elaborar e analisar heredogramas 
e, com base nele e em conjunto com exames e informações epidemiológicas 
a respeito da doença, estimar as probabilidades de ocorrência ou recorrência 
da doença em questão. Além disso, a interpretação das informações permite 
também a composição de um prognóstico. Ainda nesta área, o profissional 
biomédico também atua como multiplicador, uma vez que ensina sobre as 
doenças genética e orienta pacientes e familiares sobre as melhores condutas 
a serem adotadas no cuidado e no manejo dos portadores de doença genética.
Conceitos essenciais em genética
Nos tópicos anteriores deste capítulo, você compreendeu como os questiona-
mentos acerca da hereditariedade conduziram à área do conhecimento que 
hoje chamamos de genética. Além disso, você conheceu as três principais áreas 
5Introdução à genética
em que profissionais biomédicos podem atuar de modo significativo. Contudo, 
para conseguir desempenhar essas atividades, é de fundamental importância 
reconhecer os conceitos básicos sobre a disciplina. A seguir, você conhecerá 
conceitos-chave para o estudo de genética. Atente para o entendimento claro 
destas expressões, uma vez que elas serão a base para o conhecimento de 
tópicos mais complexos do assunto.
Os ácidos nucléicos são macromoléculas compostas por vários nucleotídeos 
(Figura 2). Os nucleotídeos, por sua vez, são os monômeros, ou seja, subuni-
dades que compõe os ácidos nucléicos. O nucleotídeo contém um açúcar com 
cinco carbonos, que recebe o nome de pentose (que pode ser uma desoxirribose 
ou ribose), um fosfato e uma base nitrogenada. Existem dois tipos de ácidos 
nucléicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA); 
o que os diferencia é a pentose e as bases nitrogenadas que cada um contém, 
como você pode ver a seguir. 
O DNA consiste em uma extensa molécula composta por um tipo de ácido 
nucleico chamado ácido desoxirribonucleico. Nele, a pentose presente é a 
desoxirribose e as bases nitrogenadas são a adenina, a timina, a citosina e a 
guanina. Essa molécula se organiza de modo bifilamentar, ou seja: a molécula 
tem duas fitas ligadas entre si por pontes de hidrogênio. Nessas pontes ocor-
rem sempre as mesmas bases nitrogenadas (Figura 3). Nessas pontes, sempre 
serão formadas duas pontes de hidrogênio entre adenina e timina, enquanto 
citosina e guanina sempre serão ligadas por três pontes de hidrogênio. É nesta 
molécula que ficam armazenadas as informações genéticas que orientarão a 
produção de proteínas para o desenvolvimento dos seres vivos. 
Já o RNA consiste em uma molécula composta por um tipo de ácido 
nucleico chamado ácido ribonucleico. Nele, a pentose presente é a ribose e 
as bases nitrogenadas são a adenina, a uracila, a citosina e a guanina. Essa 
molécula se organiza de modo monofilamentar, ou seja: a molécula, ao con-
trário do DNA, tem somente uma fita, em que as porções da molécula estão 
ligadas entre si por ligações fosfodiéster. É esta molécula que garante que as 
informações genéticas armazenadas no DNA sejam traduzidas de modo a 
produzir proteínas (Figura 4).
Introdução à genética6
Figura 2. Estrutura do nucleotídeo.
Fonte: Ácidos Nucleicos (2010).
Base
o
o
o–
o–P5’
1’ 4’
2’ 3’
Ribose ou
Desonxirribose
Grupo Fosfato
Figura 3. Estrutura do DNA.
Fonte: Adaptada de Montalvo ([2016?]).
P = Fosfato D = Desoxirribose
Cadeia de nucleotídeos Duas cadeias pareadas, no plano Dupla-hélice
Dupla-hélice
7Introdução à genética
Figura 4. Estrutura do RNA.
Fonte: Adaptada de Só Biologia ([2018]).
Par de
bases C Citosina
G Guanina
A Adenina
U Uracil
Substitui timina no RNA
bases
azotadas
Ácido
ribonucleico
Esqueleto
fosfoglicídico
RNA
Introdução à genética8
Para que um polímero como o da molécula de DNA caiba dentro das 
células, é necessário que este fique compactado. Para isso, a dupla fita fica 
enovelada em torno de proteínas chamadas histonas. Esse enovelamento em 
torno das proteínas dispõe os genes de modo linear, formando os cromossomos 
(Figura 5). A visualização de um cromossomo só é possível quando ocorre 
a divisão celular.
Figura 5. Estrutura do cromossomo.
Fonte: Paula (2011).
DNA
Proteína
Histona Condensação
Cromossomo
Quando dois cromossomos têm semelhanças estruturais e mesma sequência 
gênica para determinar certa característica, é possível afirmar que se trata 
de cromossomos homólogos. Homólogo é palavra que deriva do grego, em 
que homos significa “mesmo” e logos significa “relação”. Assim, é possível 
compreender que, quando falamos de cromossomos homólogos, estamos nos 
referindo a cromossomos que têm semelhanças estruturais, contendo os mes-
mos locus que determinarão uma característica (Figura 6). Cada cromossomo 
presente no espermatozoide encontrará outro correspondente nos cromossomos 
do óvulo. Em outras palavras, os cromossomos de cada gameta são homólogos, 
uma vez que têm genes que determinam certa característica, organizados 
na mesma sequência em cada um deles. Em genética, locus indica local ou 
posição que fixa em um cromossomo homólogo em que é possível encontrar 
determinado gene ou marcador genético. Se refere à posição que um gene 
ocupa em um cromossomo (Figura 6). Os cromossomos podem ser de dois 
tipos: autossomos, que correspondem aos pares de cromossomos (no caso de 
humanos, são 22) presentes em mesmo número tanto em machos quanto em 
9Introdução à genética
fêmeas de uma espécie, ou sexuais, em que o 23º par de cromossomos (em 
humanos) é responsável pela determinação do sexo de um ser. Neste caso, 
quando no 23º par temos dois cromossomos XX, serão expressas as caracte-
rísticas femininas, e quando o 23º par apresenta cromossomos XY, teremos 
a expressão de características masculinas.
Figura 6. Cromossomo homólogos contendo o locus gênico 
responsável pela determinação da produção de melanina.
Fonte: Paula (2011).
Alelo para
pele “normal”
Locus gênico
para a produção 
de melanina
Alelo para 
albinismo
Cromossomos
homólogos
O gene presente em um locus é um segmento do DNA que armazena e 
codifica as informações para a produção proteica necessária para compor os 
diferentes tecidos de um organismo. Assim, é possível afirmar que são os 
genes a unidade responsável pela transmissão das características hereditárias 
ao longo das gerações. Os genes incluem regiões que precedem e seguem a 
região capaz de codificar cadeias polipeptídicas, contendo, ainda, íntrons 
(sequências que não serão traduzidas) intercaladas com éxons (segmentos 
que serão traduzidos) (Figura 7).
Introdução à genética10
Figura 7. Genes contendo íntrons e éxons que codificam informações 
que ao final serão traduzidas formando uma proteína. 
Fonte: Paula (2011).
Final da transcrição
contendo apenas éxons
Transcrição
Sequência de
íntrons
removida
durante o
splicing
Íntrons Éxons
Tradução da
informação
genéticaProteína
Splicing
Quando genes ocupam os mesmos loci, ou seja, as mesmas posições em 
cromossomos homólogos, estamos falando de genes alelos. Caso existam mais 
de dois alelos para um locus, trata-se de membros de uma série alélica ou alelos 
múltiplos. Genes alelos podem ser de dois tipos: heterozigotos (apresentam 
alelos dominante e recessivo em um locus gênico) ou homozigotos (apresentam 
somente alelos dominante ou somente alelos recessivos em um locus gênico). 
Quando alelos manifestam fenótipo mesmo em uma situação de heterozigose, 
estamos falando da expressão de um alelo dominante. Quando ocorre a mani-
festação de um fenótipo somente em situação de homozigose, estamos falando 
de um alelo recessivo. Um gene também pode apresentar três, ou até mesmo 
mais, alelos para um mesmo locus gênico, responsável por uma determinada 
característica. Neste caso, estamos falando de uma polialelia (poli = vários; 
11Introdução à genética
alelia = alelos; ou seja, vários alelos). Um exemplo conhecido de polialelia 
em humanos é o tipo sanguíneo. Neste caso, a tipagem é definida pelos genes 
Ia, Ib (que determinarão os tipos A e B, respectivamente) e “i”, quando não 
produzir nenhum aglutinogênio. Assim, enquanto Ia e Ib apresentam uma 
relação de codominância entre eles (ou seja, ambos são genes dominantes), o 
gene “i” é considerado recessivo diante dos outros alelos. Dessa forma, para 
que um indivíduo expresse o tipo sanguíneo “O”, é necessário que tenha alelos 
recessivos em homozigose.
Como você pôde perceber, características como o tipo sanguíneo depen-
dem de um conjunto de informações genéticas presentes nos cromossomos 
que não são passíveis de modificação naturalmente. Essas informações são 
o genótipo. O fenótipo constitui o grupo de características expressas como 
resultado do genótipo do e ambiente em que o indivíduo está inserido. Tome 
como exemplo o caso de gêmeos univitelinos. Ambos têm o mesmo genótipo, 
ou seja, o mesmo grupo de informações genéticas em seus cromossomos. 
Contudo, as escolhas presentes em seu ambiente influenciam a expressão das 
características de origem genética. Dessa forma, se um dos gêmeos é seden-
tário e consome grandes quantidades de caloria enquanto o outro irmão tem 
por hábito a prática regular de atividades físicas e opta por uma alimentação 
balanceada, é provável que sua composição corporal varie.
Em genética, existem dois tipos de células: haploide (n) e diploide (2n). 
O primeiro tipo, haploide (n), é um conceito que deriva do grego haploos = 
“único” e “simples” e oeides = “semelhante a”. São células que têm somente 
um membro de cada par do conjunto total cromossômico, ou seja, 23 cromos-
somos. Algumas bactérias e alguns vírus têm células haploides. Já o segundo 
tipo, diploide (2n), que tem origem nas palavras gregas diplos = “em pares” 
e oeides = “semelhante a”, são células que têm os dois membros de cada 
par do conjunto total cromossômico. Este tipo de célula, predominante nos 
animais, conduz à formação de organismos multicelulares. Assim, é possível 
concluir que as células dos seres humanos, por exemplo, são diploides (exceto 
nos gametas), contendo 46 cromossomos. As células podem, ainda, ser clas-
sificadas de acordo com sua função, podendo ser do tipo somáticas (que é o 
conjunto de células que compõe a estrutura corpórea de um organismo) ou 
germinativas (que originam gametas em ambos os sexos, sendo encontradas 
apenas nos órgãos reprodutores), que são produzidas em menor quantidade no 
corpo. Por fim, quando temos o conjunto de cromossomos de células somáticas 
diploides presentes em um organismo, estamos falando de um cariótipo. 
Trata-se de uma palavra que também pode ser sinonímia para cariograma, 
que é a representação visual dos cromossomos ordenados em pares homólogos, 
Introdução à genética12
permitindo avaliar a presença de anormalidades cromossômicas resultantes 
de alterações mutagênicas.
ÁCIDOS NUCLEICOS. História: descoberta do DNA. 2010. Disponível em: <http://
anucleicos.blogspot.com.br/>. Acesso em: 19 mar. 2018.
MONTALVO, R. DNA: estrutura, replicação, transcrição. [2016?]. Disponível em: <http://
slideplayer.com.br/slide/3286146/>. Acesso em: 19 mar. 2018.
PAULA, A. Mitose e meiose. 2011. Disponível em: <https://pt.slideshare.net/Anapablume/
mitose-e-meiose-9114956>. Acesso em: 19 mar. 2018.
PROSDÓCIMI, C. História da ciência: a descoberta da estrutura do DNA. 2010. Disponível 
em: <http://tragodefilosofia.blogspot.com.br/2010/07/historia-da-descoberta-da- 
estrutura-do.html>. Acesso em: 19 mar. 2018.
SÓ BIOLOGIA. DNA e RNA: qual a diferença?. [2018]. Disponível em: <https://www.
sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica15.php>. Acesso em: 19 mar. 2018.
Leituras recomendadas
BORGES-OSÓRIO, M. R; ROBINSON, W. M. Genética humana. 3. ed. Porto Alegre: Art-
med, 2013.
GRIFFITHS, A. J. F. et al. Introdução à genética. 11. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koo-
gan, 2016.
SNUSTAD, D. P.; SIMMONS, M. J. Fundamentos de genética. 6. ed. Rio de Janeiro: Gua-
nabara Koogan, 2013.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Biomedicina: genética. [2016?]. 
Disponível em: <http://www.ufrgs.br/biomedicina/biomedicina-2/habilitacoes/
genetica>. Acesso em: 19 mar. 2018.
13Introdução à genética
http://anucleicos.blogspot.com.br/
http://slideplayer.com.br/slide/3286146/
https://pt.slideshare.net/Anapablume/
http://tragodefilosofia.blogspot.com.br/2010/07/historia-da-descoberta-da-
http://sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica15.php
http://www.ufrgs.br/biomedicina/biomedicina-2/habilitacoes/
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.