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Biologia Molecular
Biologia Molecular

01-05-2014

DNA – Estrutura e Replicação 

Cromossomos e Genes 
 
Figura 1 - Exemplo ilustrativo de um cromossomo.
   O cromossomo é uma molécula complexa basicamente constituída de DNA ou ADN (ácido desoxirribonucléico) e proteínas. O DNA é uma longa molécula, formada por um polímero de nucleotídeos, contém as informações genética codificada que são transmitidas de geração a geração e também as informações necessárias ao desenvolvimento e a manutenção da vida dos organismos. 
   Inicialmente, pensava-se que eram as proteínas que possuíam o material genético. A partir da metade do século XX ficou comprovado que é o DNA que contém as informações que são transmitidas à outras gerações, como também, que as proteínas são sintetizadas no interior da células expressando informações obtidas do DNA. Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucléico, denominado ácido desoxirribonucléico, o DNA. Nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a pequenas moléculas de proteínas denominadas histona. É na molécula de DNA que estão contidos os genes, responsáveis pelo comando da atividade celular e pelas características hereditárias. 
   Cada molécula de DNA contém vários genes dispostos linearmente ao longo da molécula. Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos denominados ácidos ribonucléicos (RNA), que comandarão a síntese de proteínas. 
Estrutura do DNA

Os nucleotídeos são elementos indispensáveis a sobrevivência das células, e são as unidades básicas dos ácidos nucléicos, deles dependem a produção de DNA e RNA e conseqüentemente a síntese de proteínas. São constituídos das seguintes moléculas: 

  • uma base nitrogenada (carbono e nitrogênio); 
  • uma pentose (açúcar com cinco carbonos); 
  • um grupo fosfato. 

 

As bases nitrogenadas são de dois tipos: as purinas e as pirimidinas. As purinas são Adenina (A) e Guanina (G) e as pirimidinas são Timina (T), Citosina (C) e Uracil (U). É a presença dos átomos de nitrogênio que confere a estas moléculas sua característica básica. 

 

A ligação entre a base nitrogenada e a pentose é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose.  A pentose é o elo de ligação entre a base nitrogenada e o grupo fosfato. A ligação entre o grupo fosfato e a pentose é feita através de uma ligação fosfoéster com a hidroxila ligada ao carbono-5 da pentose. 

 

Convencionalmente, os nitrogênios das bases nitrogenadas purinas são numeradas de 1 a 9 e das pirimidinas de 1 a 6. E os carbonos das pentoses são numerados de 1´ a 5´ para diferenciá-los. 

Ao carbono 1’ da pentose se liga o nitrogênio 1 das purinas ou nitrogênio 9 das pirimidinas. E o carbono 5’ do grupo carboxila da pentose participa da ligação fosfoéster com o grupo fosfato. 

Esta disposição dos nucleotídeos determina a direção de crescimento para a cadeia de DNA, em uma extremidade possui livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra a hidroxila do carbono-3 da última pentose. 

 

Ácidos Nucléicos 

 

Nos ácidos nucléicos estão as informações necessárias para sobrevivência de um ser vivo e de seus descendentes, são os armazenadores e 
transmissores da informação genética. Eles codificam informações que dirige o desenvolvimento de um organismo, podendo envolver a produção de bilhões de células, cada qual com sua especialidade e expressando somente as funções que lhes são requeridas para que realizem seu papel na manutenção do organismo (CHAMPE, 1996). Os ácidos nucléicos podem ser: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), pela presença ou ausência do grupo hidroxila no carbono-2’ da pentose dos nucleotídeos (CHAMPE, 1996). As pentoses nos ácidos nucléicos são: as ribose e as desoxiborribose, diferem uma das outras pela presença ou ausência do grupo hidroxila no carbono-2’ da pentose. É esta característica que denomina os ácidos nucléicos de RNA (ácido ribonucléico) e DNA. (ácido desoxirribonucléico). 

 

Os ácidos nucléicos, portanto, são polímeros lineares de nucleotídios conectados entre si via ligações covalentes denominadas ligações fosfodiéster. 
As ligações entre os nucleotídeos para a formação da molécula de DNA ou RNA são realizadas covalentemente por ligações fosfodiéster formando entre si pontes de fosfato. O grupo hidroxila do carbono-3’ da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5’ da pentose do segundo nucleotídeo através de uma ligação fosfodiéster. 

 

 

A molécula de DNA 
A molécula de DNA está presente não somente nos cromossomos do núcleo dos organismos eucarióticos, como também na mitocôndria e nos cloroplastos de vegetais. As células procarióticas não possuem núcleo, possuem um cromossomo, e também pode ter DNA não cromossômico em forma de plasmídios. O DNA deve ser capaz não somente de se replicar de modo preciso, cada vez que a célula se divide, como também, fazer com que a informação seja expressa seletivamente. O RNA participa na expressão da informação genética armazenada no DNA (CHAMPE, 1996). 

 

 

Modelo da dupla hélice de DNA 
Em 1953, o norte americano James Watson e o britânico Francis Crick, propuseram o modelo da dupla hélice antiparalela para a estrutura do DNA. Watson e Crick elucidaram o modelo tridimensional para a molécula de DNA, modelo da dupla hélice, baseando-se nos seguintes estudos: 
  • Na natureza química dos componentes do DNA; 
  • Nas relações quantitativas entre as bases nitrogenadas descritas por Chargaff; 
  • Nos dados de difração de Raio X obtidos por Rosalin Franklin e Maurice Wilkins. 
O modelo consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de sentido rotacional à direita, cuja duas fitas da hélice estão em direção oposta, ou seja, antiparalelas. Portanto, a orientação das duas fitas é antiparalela. Uma das fitas possui a direção no sentido 5’ à 3’, enquanto que a outra está no sentido 3’à 5’. Esta conformidade da estrutura do DNA e as interações hidrofóbicas que contribuem para a estabilidade da hélice determinam a seguinte forma para a estrutura da molécula: 
  • O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) estão localizados na parte externa da molécula. 
  • As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) estão localizadas na parte interna da molécula. 
  • A relação espacial entre as duas fitas cria um fenda maior e uma fenda menor. 

 

O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente: adenina com timina e 
citosina com guanina. A proximidade destas bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes de 
hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina. 
A dupla hélice é mantida unida por duas forças: 
  • Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares; 
  • Por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice. 
 
A molécula de DNA possui duas cadeias, onde cada cadeia é um polímero linear constituído de unidades repetidas de quatro tipos de nucleotídeos (Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) e Citosina (C). A complementaridade estrutural e as pontes de hidrogênio entre A – T e G – C, confere a semelhança das duas cadeias com a estrutura da dupla hélice. A informação genética é codificada pela seqüência de nucleotídeos que formam o polímero. E a partir de uma da seqüência de uma cadeia a outra cadeia pode ser determinada pela sua complementaridade. O modelo da dupla hélice de DNA foi fundamental para desvendar o mecanismo molecular da hereditariedade. A transmissão da informação genética é realização pela duplicação ou replicação da molécula de DNA, onde cada cadeia garante uma cópia correta das informações (KANEHISA, 2000). 
Replicação do DNA 
Watson e Crick ao decifrarem a estrutura molecular do DNA demonstraram como a molécula se auto duplicava, propondo, então, que: 
  • cada uma das fitas serviria de molde para a síntese de uma fita complementar; 
  • a seqüência dos pares de nucleotídeos nos genes constituiria informação codificada a qual seria seqüencialmente traduzida para aminoácidos nas proteínas. 
 
A Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético, concretizando desta forma a transmissão das características hereditárias para gerações futuras. Esta duplicação é realizada através de um processo de duplicação semi-conservativa. 
Teoria semi-conservativa: Cada fita serve de molde para replicar uma nova fita complementar, produzindo duas moléculas de DNA filhas. Cada molécula filha contém duas fitas de DNA com orientação antiparalela. Este processo é chamado de replicação semi-conservativa, porque o par parental é separado em duas metades. A nova molécula filha contém apenas uma fita parental intacta (CHAMPE, 1996); 
O início do processo de replicação do DNA é o desenrolamento das fitas seguindo pela separação das duas fitas da dupla hélice parental, por ação de uma enzima denominada DNA helicase. Essa enzima quebra as ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos. As fitas complementares permanecem abertas devido a proteínas que se ligam a elas (CHAMPE, 1996). 
Nos organismos procarióticos a replicação inicia-se em um único ponto, denominada origem de replicação. Nos eucarióticos a replicação inicia em múltiplos pontos ao longo da dupla fita de DNA. Como a molécula de DNA nos eucarióticos é muito comprida, os vários pontos de início possibilitam uma rápida replicação (CHAMPE, 1996).
À medida que as duas fitas se separam vai se formando uma região de replicação denominada zona de replicação ou forquilha de replicação e que se move em ambas às direções ao logo da molécula de DNA, durante todo o processo de replicação. Iniciam as replicações em ambas as fitas. Numa fita a replicação acontece de forma contínua e na outra de forma descontínua. A replicação da fita descontínua foi uma incógnita até o experimento realizado por Reiji Okasaki, em 1968, onde pode explicar a incompatibilidade entre a replicação simultânea entre as duas fitas antiparalelas. 
O processo de replicação envolve a participação de várias enzimas e cofatores que participam processo de replicação do DNA. O início do processo de replicação requer o reconhecimento da região de origem, que é realizado por um grupo de proteínas responsáveis por desenrolar a dupla fita e as manter abertas, o mecanismo para continuar abrindo as fitas é realizado por uma enzima específica, a cópia do molde sintetizando uma nova fita complementar é outra enzima. A seguir a descrição das principais enzimas e suas funções: 
Proteína DnaA – São proteínas que se ligam a seqüência de nucleotídeos específicos na origem da replicação e faz com as fitas de DNA se separem. 
DNA helicase – São enzimas que se ligam a fita simples de DNA, próximo a zona de replicação e se movem na direção da fita dupla, forçando as fitas se separarem e provocando um desenrolamento. Assim que as fitas se abrem as proteínas desestabilizadoras se ligam a fita simples. - Proteína de ligação do DNA de fita simples –SSB (single strand binding protein) – Estas proteínas denominadas de proteínas desestabilizadoras da hélice, se ligam a fita simples de DNA, mantendo-as separadas. 
 
DNA topoisomerase – Um problema de superdobramento ocorre a medida que as fitas se separam. As enzimas DNA topoisomerase são responsáveis pelo mecanismo para remover o superdobramento. 
- Primase – É a enzima responsável por sintetizar primer. As DNA polimerases não conseguem iniciar a síntese de uma fita complementar de DNA através de um molde completamente composto de fita simples. Elas necessitam de oligonucleotídeo iniciador, denominado primer, que é na realidade uma região curta de aproximadamente 10 nucleotídeos de comprimento, com um grupo hidroxila livre no carbono-3’, que serve como primeiro aceptor 
de um nucleotídeo. 
DNA Polimerase – São as enzimas responsáveis por catalizar o alongamento da cadeia adicionando nucleotídeos um de cada vez, complementar a seqüência das bases nitrogenadas da fita molde. Estas enzimas somente conseguem ler os nucleotídeos da fita de DNA parental na direção 3’ à 5’ e sintetizar novas fitas na direção 5’ à 3’ . Desta maneira, os alongamentos da fitas são em sentidos opostos, porém, o mecanismo não é o mesmo para as duas fitas. A fita que cresce na direção da zona de replicação é sintetizada continuamente, denominada fita líder. A fita que cresce na direção oposta a zona de replicação é sintetizada descontinuamente, copiando pequenos fragmentos de DNA perto da zona de replicação, denominados fragmentos de Okazaki. Estes fragmentos são posteriormente unidos para se tornar uma única fita contínua. A esta fita é denominada de fita atrasada. 
É extremamente importante para a sobrevivência do organismo que a seqüência dos nucleotídeos sejam replicadas sem erros. Para assegurar esta fidelidade a DNA polimerase possui uma atividade de correção, ou seja, na direção 3’ à 5’, para certificar-se que o nucleotídeo adicionado é de fato complementar a sua base no molde e corrige o erro. 
DNA Ligase – É a enzima responsável por realizar a junção entre os fragmentos de DNA (fragmentos de Okazaki) sintetizados na fita atrasada. 
Dogma Central da Biologia Molecular 
Os DNAs e as proteínas são macromoléculas que desempenham um papel chave na vida de uma célula. Tanto o DNA como as proteínas são polímeros de unidades repetidas. A informação genética está armazenada no DNA por uma seqüência de quatro tipos de nucleotídeos e a replicação do DNA é o mecanismo de transmissão da informação genética. Porém, são as proteínas que realizam as funções vitais da célula. Então é necessário que os quatros tipos de nucleotídeos sejam traduzidos para os vinte tipos de aminoácidos possíveis. Esta etapa é crucial para a expressão da informação genética. Existe um mecanismo celular que realiza a transcrição do DNA para RNA, gera um RNA a partir dos códigos do DNA, e posterior tradução para proteínas. Na tradução, um conjunto de três nucleotídeos, ou códon, é traduzido para um aminoácido os quais vão se unindo por ligações peptídicas para formarem uma proteína. Os quatros nucleotídeos combinados três a três produzem sessenta e quatro combinações possíveis. Portanto, como temos apenas 20 tipos de aminoácido, existem aminoácidos degenerados, ou seja, existem alguns aminoácidos que podem ser traduzidos por mais de uma seqüência de nucleotídeos. O fluxo de informação para gerar um RNA e do RNA uma proteína, juntamente com o fluxo da transmissão da informação do DNA para DNA, forma o dogma central da biologia molecular (KANEHISA, 2000). 
Baseado neste raciocínio, em 1958, Francis Crick afirma que a especificidade de um fragmento de DNA depende apenas da seqüência de suas bases e que essa seqüência é a chave para a disposição dos aminoácidos em uma proteína particular. Propõe, então, o Dogma Central da Biologia Molecular, afirmando que a molécula de DNA é utilizada como molde para se construir RNA o qual será molde para a síntese de proteínas, sendo que 
a informação contida na proteína não pode ser repassada para a construção de outra proteína nem para a construção de uma molécula de DNA ou RNA.

Figura 2 - Dogma central da Biologia Molecular.

Entretanto, a proposta original, foi ampliada nos últimos anos com a descoberta, em 1970, da enzima transcriptase reversa por Temin & Mizutani e por Baltimore de forma independente, que copia RNA para DNA. Ficou esclarecido, que é possível sintetizar DNA utilizando-se RNA como molde. Um pouco antes disto, por volta de 1965, Spiegelman & Haruna haviam demonstrado que o RNA também podia servir de molde para a síntese de outras moléculas de RNA. Isto foi possível devido ao isolamento da enzima replicase codificada por um vírus infeccioso cuja informação genética está contida numa molécula simples de RNA. Estes estudos permitiram que o dogma central se ampliasse sem, contudo, perder a unidirecionalidade, ou seja, do DNA às proteína (BONATO , 2003). 
Figura 3 - Novo Dogma Central de acordo com Temin & Mizutani e por Baltimore.
Mutação Gênica 
Mutações são mudanças na sequência dos nucleotídeos do material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por erros de copia do material durante a divisão celular, por exposição a radiação ultravioleta ou ionizante, mutagênicos químicos, ou vírus. A célula pode também causar mutações deliberadamente durante processos conhecidos como hiper-mutação. Em organismos multicelulares, as mutações podem ser divididas entre mutação de linhagem germinativa, que pode ser passada aos descendentes, e mutações somáticas, que não são transmitidas aos descendentes em animais. Em alguns casos, plantas podem transmitir mutações somáticas aos seus descendentes, de forma assexuada ou sexuada (em casos em que as gemas de flores se desenvolvam numa parte que sofreu mutação somática). Assim, essa classificação é pouco eficiente para plantas, se ajustando melhor a animais. Uma nova mutação que não foi herdada de nenhum dos pais é chamada de mutação de novo. A fonte da mutação não se relaciona com seus efeitos, apesar de seus efeitos estarem relacionados com quais células são afetadas pela mutação. 
 
Mutações geram variações no conjunto de genes da população. Mutações desfavoráveis (ou deletérias) podem ter sua frequência reduzida na população por meio da seleção natural, enquanto mutações favoráveis (benéficas ou vantajosas) podem se acumular, resultando em mudanças evolutivas adaptativas. Por exemplo, uma borboleta pode produzir uma prole com novas mutações. A maioria dessas mutações não terá efeito. No entanto, uma delas pode mudar a cor dos descendentes desse indivíduo, tornando-os mais difíceis (ou fáceis) de serem vistos por predadores. Se essa mudança de cor for vantajosa, a chance dessa borboleta sobreviver e produzir sua própria prole será um pouco maior, e com o tempo o número de borboletas com essa mutação constituir formar uma maior proporção da população. 
 
Mutações neutras são definidas como mutações cujos efeitos não influenciam a aptidão dos indivíduos. Essas mutações podem se acumular ao longo do tempo devido à deriva genética. Acredita-se que a imensa maioria das mutações não tem efeito significativo na aptidão dos organismos. Essa teoria neutralista foi desenvolvida por Motoo Kimura em seu livro "The Neutral Theory of Molecular Evolution". Além disso, mecanismos de reparo de DNA são capazes de corrigir a maior parte das mudanças antes que elas se tornem mutações permanentes, e muitos organismos têm mecanismos para eliminar células somáticas que sofreram mutações. 
 
As mutações são consideradas o mecanismo que permite a ação da seleção natural, já que insere a variação genética sobre a qual ela irá agir, fornecendo as novas características vantajosas que sobrevivem e se multiplicam nas gerações subsequentes ou as características deletérias que desaparecem em organismos mais fracos. 
Todos os dias as suas células produzem proteínas que contêm aminoácidos em uma certa seqüência. Imagine, por exemplo, que em um certo dia uma célula da epiderme de sua pele produza uma proteína diferente. Suponha também que essa proteína seja uma enzima que atue em uma reação química que leva a produção de um pigmento amarelo em vez do pigmento normalmente encontrado na pele, a melanina. Essa célula se multiplica e de repente aparece uma mancha amarelada em sua pele. Provavelmente essa proteína poderá ter sofrido uma alteração em sua seqüência de aminoácidos, tendo havido a substituição de um aminoácido por outro, o que acarretou uma mudança em seu mecanismo de atuação e, como conseqüência levou à produção de um pigmento de cor diferente. Agora, como a seqüência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela ação de um certo gene que conduz à síntese do pigmento. Essa alteração na seqüência de bases na molécula de DNA constituinte do gene é que se chama de mutação gênica. 
O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirosinase que transforma o aminoácido tirosina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária. 
A mutação e suas conseqüências 
Se a alteração na seqüência de aminoácidos na proteína não afetar o funcionamento da molécula e não prejudicar o organismo, de modo 
geral ela passa despercebida, é indiferente. Outras vezes, a alteração leva a um favorecimento. Imagine, por exemplo, que uma certa célula do seu intestino passe a produzir uma enzima chamada celulase, capaz de digerir a celulose dos vegetais que você come. provavelmente a mutação que levou a esse erro será vantajosa para você, que poderá eventualmente até alimentar-se de papel picado. Muitas vezes, porém, a mutação pode ser prejudicial. Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, em uma das cadeias de hemoglobina, conduza a uma alteração na forma da proteína toda. Essa alteração muda o formato do glóbulo vermelho, que passa a ser incapaz de transportar oxigênio. Outra conseqüência, grave, é que hemácias com formato de foice grudam umas nas outras nos capilares sangüíneos, o que pode provocar obstruções no trajeto para os tecidos. 
As mutações são hereditárias 
Dependendo da célula em que a mutação ocorre, ela pode ser transmitida à descendência. Nas suposições que fizemos, relacionadas ao pigmento da pele e à enzima celulase, evidentemente que não ocorrerá a transmissão dos genes mutantes para os filhos. 
Trata-se de mutações somáticas, ou seja, ocorreram em células não envolvidas na confecção de gametas. Já a mutação que conduziu à anemia falciforme, deve ter ocorrido, no passado, em células da linhagem germinativa de algum antepassado. O gene anômalo, então sugerido, deve ter sido transportado por um gameta e daí se espalhou pela espécie humana. As causas das mutações 
Agente Mutagênico 
 
Agente mutagênico é todo tipo de agente que quando exposto às células apresenta capacidade de gerar mutação. Em outras palavras, um dano no material genético (DNA) que não sofre reparação no processo de replicação celular, sendo passado para os descendentes. 
Os agentes mutagênicos podem ser de três tipos: 
  • Agentes químicos: diversas substâncias consideradas cancerígenas, que desempenham seu papel alterando as ligações químicas, ou até mesmo substituindo nucleotídeos normais por moléculas similares. Radicais livres também catalisam reações químicas prejudiciais ao DNA. 
  • Agentes físicos: dentro desse grupo encontram-se a radiação ionizante e o raio UVC capazes de danificar as ligações químicas entre os nucleotídeos (neste caso, as mutações ocorrem raramente, pois a destruição da cadeia de DNA normalmente resulta na morte celular) e UVB (espectro absorvido pelo DNA). 
  •  Agentes biológicos: neste caso é a ação de vírus e bactérias, responsáveis por inocular parte de seu DNA na célula que estão hospedando, casualmente integrando-a a cadeia de DNA do hospedeiro. Também podem ocorrer mutações devido a falhas genéticas.
 
Embora os agentes mutagênicos apresentem efeitos nocivos às células humanas, muitos são usufruídos pela ciência. Bactérias e vírus são utilizados pela engenharia genética esperando-se obter seres transgênicos, operando como vetores de genes criados em laboratório a serem inseridos no organismo a ser modificado. Determinadas bactérias mutagênicas são usadas no procedimento de quimioterapia, em diminutas quantidades, agindo sobre neoplasias, sem grandes consequências para o organismo. Igualmente, outros agentes, como radiação ionizante, também são utilizados em tratamentos, como é o caso do combate a neoplasias por meio de radioterapia. Outro tipo de radiação ionizante, o raio-x, também é amplamente utilizado na medicina. 
 
A lei federal do Brasil, número 11.105 de março de 2005, assegura que organismos mutagênicos são distintos de organismos transgênicos. A mutagênese é responsável por alterar alguns pares de base de um gene existente, já a transgenia introduz inúmeros pares de bases, genes completos que anteriormente não estavam presentes naquela determinada espécie, oriundo de um organismo doador. 
 
Tipos de Mutações 
 
  • Mutações Génicas: alteram a sequência de nucleótidos do DNA, por substituição, adição ou remoção de bases. Podem conduzir à modificação da molécula de RNAm que é transcrita a partir do DNA e, consequentemente, à alteração da proteína produzida, o que tem, geralmente, efeitos no fenótipo. 

Substituição (substituição de uma só base do DNA) 
Mutação Silenciosa: Substituição de uma base do DNA por outra (no 3º nucleótido de cada codão), mas que resulta num codão que codifica o mesmo aminoácido, devido à redundância do código genético. São muito comuns e responsáveis pela diversidade genética que não é expressa fenotipicamente. 
Mutação com perda de sentido ou sentido trocado: Substituição de uma base do DNA por outra, que tem como consequência a substituição de um aminoácido por outro na proteína codificada. A conformação da proteína pode ser alterada. (ex: anemia falciforme) 
Mutação sem sentido (nonsense): Substituição de uma base do DNA de tal modo que, no RNAm, um codão que especifica um aminoácido é alterado para um codão de STOP, ou o contrário. Origina uma proteína mais curta ou mais longa do que a proteína normal. 
 
Delecção (remoção de uma ou mais bases do DNA) 
  • Pode ser removida uma única base do DNA ou milhares delas. A remoção de um número de bases que não seja múltiplo de três altera completamente a mensagem do gene. 
 
Inserção (Adição de uma ou mais bases ao DNA) 
 
  • O número de bases adicionadas ao DNA pode variar. A adição de um número que não seja múltiplo de três altera completamente a mensagem do gene. Quando é inserida uma sequência igual a outra ocorre uma duplicação.