Unidade IV - Diferenciação Celular, Morte Celular, Organelas Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)

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Biologia Celular
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Leandro Francisco do Carmo
Revisão Textual:
Profa. Esp. Claudio Pereira do Nascimento
Diferenciação Celular, Morte Celular, Organelas Envolvidas 
na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
• Diferenciação Celular
• RNA Transportador
• Organelas Envolvidas na Síntese 
de Macromoléculas (proteínas)
 · Reconhecer como a célula lê o genoma e como se manifesta nas proteínas;
 · Conhecer algumas terminologia e símbolos da área.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Diferenciação Celular, Morte Celular, 
Organelas Envolvidas na Síntese de 
Macromoléculas (Proteínas)
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja uma maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como o seu “momento do estudo”.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo.
No material de cada Unidade, há leituras indicadas. Entre elas: artigos científicos, livros, vídeos e 
sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também 
encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados.
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão, 
pois irão auxiliar e verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato 
com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Diferenciação Celular, Morte Celular, Organelas 
Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Diferenciação Celular
O processo de diferenciação celular corresponde à expressão física, bioquími-
ca e fisiológica da diversidade de informações contidas no genoma total de cada 
célula. Nos seres pluricelulares como os humanos, isso representa a manifestação 
nos diferentes órgãos e tecidos de diferentes partes desse genoma, cada qual 
adaptada às funções dos tecidos e órgãos em que as suas células se encontram. 
O estudo do desenvolvimento embrionário sempre fascinou os cientistas, justa-
mente por tentar entender como o zigoto, uma única célula simples formada 
pela união de gametas, podia através de divisões seguidas e especializações se 
transformar em animais tão distintos, mesmo que durante um período, ainda 
pudessem se identificar com clareza algumas semelhanças em certas fases do 
crescimento embrionário. Como já sabemos e os testes de DNA nos programas 
de auditório de televisão ou em séries policiais não nos deixam esquecer, em nos-
sas células, mais exatamente no núcleo das células eucariotas, estão armazenadas 
os cromossomos, unidades formadas pela dupla fita de nucleotídeos do DNA e 
pelas histonas que são proteínas que ajudam a estabilizar as longas cadeias de 
milhares de pares de bases nitrogenadas (os nucleotídeos). No estudo dos cro-
mossomos das doenças e síndromes hereditárias, ainda nos anos 1960-1980, 
os cromossomos eram fotografados em amostras de células em meio de cultura 
cuja divisão era interrompida pela adição de colchicina, permitindo visualizar os 
cromossomos ‘condensados’, ou seja, enovelados para serem divididos entre as 
células filhas. As silhuetas dos cromossomos eram recortadas manualmente com 
uma tesoura, reunidas aos pares e alinhadas da maior para a menor, do primeiro 
ao último par de cromossomos. Em humanos, além da dupla – X e Y - responsá-
vel pelas características sexuais dentre outras como o daltonismo, temos ainda os 
22 pares numerados pelo tamanho. Esse conjunto de cromossomos, o genótipo 
em sua dinâmica com o meio externo, respondem por todas as características 
físicas e fisiológicas perceptíveis em cada indivíduo, o seu fenótipo. Na formação 
dos gametas, alguns erros de distribuição implicam em uma série de sintomas, 
ou seja, o indivíduo que nasceu de uma fecundação com um gameta faltando ou 
sobrando cromossomos. Assim, é possível identificar a trissomia do 21, a sín-
drome de Down, que é causada pela presença de uma terceira unidade extra de 
cromossomos 21. Entre a informação codificada no genótipo e a sua manifesta-
ção visível no fenótipo, através da diferenciação celular, há a mediação através de 
outra classe de ácidos nucléicos – o RNA.
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Figura 1 – Cariótipo – síndrome de Down ou Trissomia do 21
Fonte: iStock/Getty Images
O ácido ribonucleico apresenta uma pequena diferença na composição das 
bases nitrogenadas, em vez da timina o RNA apresenta a uracila, uma molécula 
em tudo semelhante a primeira, exceto por lhe faltar a substituição do hidrogênio 
por um grupo metila na posição 5 do anel. Além da uracila, a outra diferença é 
uma hidroxila (OH) ligada ao segundo dos cinco carbonos que formam anel da 
ribose, o açúcar de cinco átomos que interligados ao fosfato formam o esqueleto da 
cadeia que une os nucleotídeos em polímeros. Essa hidroxila na molécula da ribose 
está ausente na desoxirribose que constitui o DNA e enquanto a falta da hidroxila 
na desoxirribose vai contribuir para a estabilização da dupla hélice do DNA, a 
presença desta na ribose, por sua natureza mais reativa, permite que participe de 
uma série de ligações que tornam possível uma grande variedade de conformações 
para o polímero, o que vai conferir uma maior flexibilidade à fita de RNA e, com as 
suas dobraduras, explicar as suas propriedades únicas, como o papel de ribozima, 
isto é, a ação enzimática catalisando reações específicas, propriedade essencial 
ao metabolismo biológico que exceto onde há a atuação de alguns tipos de RNA 
sempre é desempenhada pelas proteínas conhecidas como enzimas.
Figura 2 – O açucar que compões o DNA é a Pentose desoxirribose e o RNA é a Pentose Ribose
A diferenciação celular começa pela expressão de diferentes instruções, ou seja, 
da leitura ou decodificação de genes diferentes nas frações do conjunto de genes em 
cada célula. Essas instruções, relativas a cada característica, dependem da ação dos 
catalisadores biológicos, isto é, das enzimas que vão responder pela síntese de cada 
molécula orgânica, bem como das estruturas das organelas celulares, dos tecidos, etc.
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Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Em procariontes, as instruções para cada enzima ocupam apenas um determi-
nado segmento da fita de DNA, incluindo ainda as sequências de pares de base 
para iniciação, promotores de expressão e término da leitura. Muitas vezes é todo 
o conjunto de genes necessários a uma das atividades que se encontram codificados 
em sequência na fita de DNA, o que é chamado de OPERON. É ao trecho de DNA 
que contém a sequência de aminoácidos formadora da proteína que se entendia 
como o correspondente ao conceito de gene inicialmente estudado pela genética 
clássica. A informação do gene, transcrita para uma fita de RNA (m-RNA, mensa-
geiro) pela enzima RNA polimerase ao sintetizar uma sequência complementar à 
fita molde da molécula de DNA:
• Adenina para a Timina na fita de DNA (A-T);
• Uracila na fitade RNA para a Adenina na fita (U-A);
• Citosina para Guanina no DNA (C-G); e
• Guanina na fita de RNA para a Citosina do DNA (G-C).
O código genético corresponde às combinações de três bases nitrogenadas 
(trincas de nucleotídeos) que representam os vinte aminoácidos comuns às proteínas 
mais os sinais de início e parada na transcrição, cada trinca é denominada códon. 
No caso dos procariontes, a fita de m-RNA vai direto aos ribossomos, organela 
que vai efetuar a tradução, ou seja, traduzir o código na sequência de aminoácidos 
correspondente. A mensagem de RNA é decodificada nos ribossomos, isto é, 
traduzida em proteínas. Os aminoácidos são levados ao ribossomo pelas moléculas 
específicas de RNA, transportadoras (t-RNA) que entregam os aminoácidos 
indicados pelos códons do m-RNA. Enzimas reconhecem e acoplam cada 
aminoácido a sua molécula específica de t-RNA. Os aminoácidos são ligados 
covalentemente entre si, as ligações peptídicas pelas ação de ribozima do principal 
constituinte dos ribossomos, as fitas de RNA ribossômico (r-RNA). O RNA ocorre 
em três categorias principais: o mensageiro – m-RNA; o transportador – t-RNA; 
e o ribossômico – r-RNA. O ribossomo, formado principalmente por r-RNA, atua 
como uma ribozima que identifica na fita de m-RNA as trincas sinalizadoras que 
marcam o início da síntese proteica e os códons que marcam o final da tradução.
A U
U
RNAt
Aminoácido 1
Aminoá
cido 2
RNAt
A C
G A
C
G C U G
Figura 3
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Os t-RNA, antes de saírem do núcleo, são modificados por meio de reações 
químicas que lhes conferem a estrutura tridimensional peculiar.
Uma região eucariótica de controle gênico consiste em um promotor e em 
sequências regulatórias de DNA. As proteínas eucarióticas ativadoras de genes 
promovem a associação da RNA Polimerase e dos fatores gerais de transcrição 
no sítio de início da transcrição, enquanto os fatores de repressão gênica inibem a 
transcrição e são removidos dos trechos chave da fita de DNA por mecanismos de 
sinalização para atender a demanda das células.
Figura 4
Fonte: Wikimedia Commons
RNA Transportador
Dependendo da demanda da célula, são as proteínas de regulação gênica que 
reconhecem pequenos setores do DNA de fita dupla de uma sequência definida e 
assim determinam quais dos milhares de genes em uma célula serão transcritos. 
Milhares de proteínas de regulação gênica têm sido identificadas em uma grande 
variedade de organismos. Embora cada uma dessas proteínas tenha características 
únicas, a maioria liga-se ao DNA como homodímeros ou heterodímeros e reconhece 
o DNA por meio de um pequeno número de motivos estruturais.
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Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Os motivos comuns incluem o “hélice-volta-hélice”, o homeodomínio, o “zíper 
de leucina”, a “hélice-alça-hélice” e os dedos de zinco de vários tipos. A sequência 
precisa de aminoácidos que está dobrada em um determinado “motivo”, determi-
nando a sequência de DNA que uma proteína de regulação gênica reconhece. A 
heterodimerização aumenta a amplitude de sequências de DNA que podem ser 
reconhecidas. Técnicas eficazes estão agora disponíveis para a identificação e o 
isolamento dessas proteínas, dos genes que as codificam, das sequências de DNA 
que elas reconhecem e para o mapeamento de todos os genes que elas regulam 
em um genoma.
A transcrição do DNA em eucariotos segue os mesmos princípios fundamentais 
de procariotos. Distingue-se por ter várias RNA polimerases e sequências de 
controle. A organização dos genes é diferente entre procariontes e eucariontes. O 
modo mais comum nos procariotos é a disposição em OPERON, onde uma série 
de genes é expresso atuando como uma única unidade de resposta e um único 
promotor que leva a um m-RNA comum para várias proteínas. Por exemplo, a 
lactose no meio que dispara a síntese de todas as proteínas necessárias para a 
metabolização desse açúcar.
Em eucariotos cada gene é transcrito a partir de seu próprio promotor. Em 
geral os m-RNA precursores são processados antes de serem liberados para sair do 
núcleo pelos poros da membrana dupla que o separa do citoplasma, a carioteca. 
Dada a ausência da carioteca, nos procariontes a transcrição e a tradução podem 
acontecer simultaneamente, algo que não ocorre em eucariotos. Como parte do 
controle de qualidade da expressão de RNA corretamente sintetizado, bem como 
uma estratégia de defesa da célula contra os riscos de permitir que moléculas de 
RNA de origem viral sejam processadas em suas próprias instalações, as células 
eucariotas submetem o próprio m-RNA a uma série de tratamento para protegê-lo 
da ação de suas próprias enzimas responsáveis pela faxina de fitas já utilizadas ou de 
RNA invasor. Assim, o pré-mRNA sofre modificações como o “capeamento” cap 5’ 
que é a adição de 7-metilguanilato a extremidade 5’ do polinucleotídeo e a clivagem 
na extremidade 3’ com adição de uma cauda de adenina – a poliadenalização 
– com 100 a 250 A’s pelo complexo da poli A polimerase. Por fim, ocorre o 
splicing, em que as sequências não expressas (íntrons) presentes no segmento de 
DNA são removidas e acontece a união dos trechos de éxons, as sequências que 
efetivamente formam a fita de códons a serem traduzidos. Esse processo também 
gera diversidade genética, pois permite obter moléculas com diferentes graus de 
eficiência, de acordo com a sensibilidade e a localização. Um bom exemplo é o 
caso da alfa-tropomiosina. O gene completo não se encaixa mais na noção da 
genética clássica. O trecho de íntrons e exóns é o mesmo em todas as células, mas 
os segmentos de éxons a serem expressos é variável. A expressão de diferentes 
segmentos leva a distinções marcantes como as proteínas do músculo estriado, os 
mioblastos e os fibroblastos.
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Figura 5
Fonte: Wikimedia Commons
A diferenciação celular possui dois traços distintos: (1) aquele que usualmente 
associamos à célula totipotente no início do ciclo vital de um organismo, quando a 
célula formada pela união de dois gametas, o zigoto, inicia o seu crescimento e divisão, 
multiplicando as células que se diferenciam levando ao organismo multicelular; e 
(2) dentro do organismo, ao longo das divisões cíclicas de renovação das células, 
a diferenciação mais limitada, que assegura que as células dos tecidos-estruturas 
que por definição são constituídas por células com traços semelhantes, conservem 
uma certa memória do tipo de células que eram antes da divisão, ou seja, que as 
células filhas de uma divisão celular no fígado permaneçam como células hepáticas 
e não se diferenciem em células musculares ou neurônios. Algumas ligações nas 
moléculas do DNA vão assegurar que essa ‘memória’ de diferenciação permaneça 
ao longo das divisões mitóticas, como processos de adição de grupos metílicos 
em regiões definidas dos genes, silenciando-os. Alguns processos mais complexos 
nessa linha, conhecida como epigenética, aparentemente podem silenciar genes 
mesmo em processos hereditários, ou seja, na formação de gametas quando, via de 
regra, as células geradas de gametas passam por ‘ondas’ de remoção de qualquer 
grupo metílico nos seus DNA retomando a propriedade da totipotência, isto é, de 
poder se diferenciar em qualquer das das células possíveis em seu genoma.
Figura 6
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Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
A divisão celular usual nos organismos é feita pela mitose que gera duas células 
filhas idênticas a célula mãe. Isso difere da divisão pela meiose, que gera quatro cé-
lulas filhas com cópias simples do material genético, apenas um único cromossomo 
de cada par existente na célula mãe e que podem ser diferentes dos originais por 
processos de troca de segmentos, gerando diversidade potencial para os gametas 
resultantes e confere a vantagem evolutiva da reprodução sexuada. Os gametas só 
são produzidos em órgãos especializados, as gônadas. O zigoto, que é a célula re-sultante da sua união, na fecundação, é a célula totipotente clássica capaz de reali-
zar todas as especializações através da diferenciação. Se no ciclo celular eucariótico 
é dividido em quatro fases e similar em todos os eucariotos, a INTÉRFASE entre o 
final da “Fase M” ou mitótica, da divisão celular da mitose e a reorganização das 
estruturas celulares, quando as membranas do núcleo se formam, os cromossomos 
se desenovelam e a região do nucléolo se torna visível, demarcando o início da 
síntese de ribossomos cuja atividade é imprescindível para a produção das enzimas 
e proteínas que vão expressar as características próprias de cada tipo de célula, ou 
seja, a sua diferenciação. Dentro do período maior da interfase, esse momento é 
chamado de “fase G1”, enquanto os períodos em que há multiplicação dos cromos-
somos “fase S” e preparação para a divisão, “fase G2”.
As células são conhecidas como a ‘unidade fundamental’ da vida, pois apresen-
tam todas as características que listamos para classificar um ser como ‘vivo’. Por 
certo, durante bilhões de anos apenas existiram seres vivos unicelulares. O surgi-
mento de organismos pluricelulares conferiu uma vantagem evolutiva ao permitir a 
especialização das funções em órgãos, o que também deu suporte a seres cada vez 
maiores, com milhões de células e sistemas próprios, tudo através da diferenciação 
celular. Isso também levou a especialização de células responsáveis pela reprodução 
do indivíduo, garantindo a continuidade temporal da população, enquanto que as 
próprias células do corpo do indivíduo passaram a exibir três principais tipos de pa-
drões dependendo do órgão e da espécie: uma renovação constante através da divi-
são celular em que uma única célula gera duas células filhas idênticas à célula-mãe, 
um processo comum aos meristemas vegetais (a parte das plantas onde sempre há 
crescimento e surgimento de folhas por exemplo) e também as mucosas e epitélios 
como em seres humanos. O ritmo de divisão pode ser bem lento em células de lon-
ga duração, mas que terminam por se dividir ou não ser observado em células que 
permanecem vivas pelo mesmo tempo de vida do indivíduo, como os neurônios; 
há ainda as células que devem se transformar em estruturas necessárias, mas sem 
vida, como as células que formam os vasos condutores de seiva das raízes até as 
folhas das plantas, as células que formam a casca da árvore, as células epiteliais que 
acumulam a proteína queratina em seu interior até que morrem e são empurradas 
para fora pela contínua divisão das células nas camadas mais profundas da pele, 
passam a constituir a camada mais externa que proporciona a impermeabilidade 
da epiderme dos animais. Há ainda células que precisam ser reabsorvidas, pois seus 
órgãos devem desaparecer como no desenvolvimento embrionário ou na meta-
morfose dos girinos e, por fim, as células de nosso próprio corpo que sofreram um 
forte estresse ou foram danificadas e que precisam ser absorvidas. A todos esses 
processos em que a morte celular resulta de processo controlado e deflagrado pela 
própria célula em resposta a sinais externos ou internos, denominamos apoptose. 
Apoptose é a morte celular programada em que elimina células desnecessárias.
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Figura 7
Fonte: Wikimedia Commons
Nessa figura observamos diferentes fases do desenvolvimento embrionário com 
estruturas que são removidas por meio de apoptose e também remoção intracelular 
de moléculas pelo sistema da ubiquitina-proteossomos.
As células podem ativar um programa de morte intracelular e se matarem de uma 
maneira controlada, o processo conhecido por morte celular programada. Dessa 
maneira, as células que não são mais úteis são eliminadas de uma forma rápida. A 
apoptose depende de enzimas proteolíticas chamadas de caspases que clivam espe-
cificamente proteínas intracelulares para ajudar a matar a célula. Quadros similares 
têm sido relatados em plantas e fungos, estando bem caracterizados em células ani-
mais em que as caspases existem em forma de precursores inativos denominados 
procaspases, elas são ativadas por uma sequência de reações em cadeia (processo 
também chamado de ‘cascata’) que vai aumentando o número de caspases ativas e 
amplificando a destruição proteolítica de modo irreversível. Proteínas de sinalização 
extracelular regulam a apoptose para assegurar que as células apenas se mantêm 
quando isso beneficiar o animal. As enzimas e os sinalizadores são bastante conser-
vados entre os animais, a tiroide no sangue deflagra a apoptose da cauda dos giri-
nos, já o citocromo c abundante nas mitocôndrias, quando liberado no citoplasma 
em estresse, danifica as organelas e se liga a precursores que amplificam o sinal e 
levam a apoptose por causa interna. Há linfócitos ‘matadores’ que enviam sinais 
para receptores de proteína que provocam a morte das células alvo por apoptose.
Veja no artigo abaixo como as Células Veto induzem apoptose de células T efetoras mediante 
interação FasL: https://goo.gl/vu3ZRiEx
pl
or
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Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Organelas Envolvidas na Síntese 
de Macromoléculas (proteínas)
Em todos os processos metabólicos, além daqueles como a morte celular 
programada ou a diferenciação das células com o síntese de novas proteínas que 
vão proporcionar a mudança da célula e o próprio processo de reciclagem da 
matéria prima das proteínas, com o desmantelamento de proteínas cuja estabilidade 
bioquímica ou necessidade metabólica cessou, exigem sempre a atuação de 
proteínas, principalmente aquelas dotadas de função enzimática, ou seja, capazes de 
acelerar as reações químicas até a velocidade necessária aos processos metabólicos 
de todos os seres vivos. Desse modo, não é de se espantar que os RNAs mais 
abundantes nas células sejam aqueles justamente ligados à fabricação das proteínas, 
ou seja, os r-RNAs que constituem a “porção” ativa dessas estruturas e chegam a 
80% do teor de RNA em células de rápida divisão. Os ribossomos eucariontes 
são diferentes daqueles das bactérias onde todos os RNAs são sintetizados por 
uma mesma RNA-polimerase. As células eucariontes possuem enzimas RNA-
polimerases especializadas.
RNA pol. I – sintetiza a maioria dos r-RNA; a RNA pol. II – sintetiza os precursores 
do m-RNA; a RNA pol. III – sintetiza os precursores do r-RNA 5S (um dos tipos do 
RNA ribossômico), t-RNA e outros; cabe mencionar que a existência de RNA pol. 
mitocondriais e em cloroplastos que são similares às enzimas bacterianas.
Como já mencionamos, as fitas de m-RNA recebem modificações para sair do 
núcleo como o capeamento da extremidade inicial e a adição da cauda de vários 
resíduos de adenina (poli-A) que são resultado da atividade da polimerase I para 
edição do m-RNA e da t-RNA. As células humanas contêm cerca de duzentas 
cópias de genes de r-RNA por genoma haploide distribuídos em 10 grupos de 
cinco cromossomos diferentes que asseguram a síntese 
dos r-RNAs para montagem dos ribossomos com quatro 
tipos de r-RNA eucariotos, cada um representado no 
ribossomo por uma cópia. Três fitas de r-RNA, nomeadas 
segundo o seu tamanho, 18 S, 5,8 S e 21 S, mas que 
são resultados de modificações químicas e clivagens de 
uma longa fita de RNA precursora com mais de 13 mil 
nucleotídeos, e a outra fita de r-RNA codificada por um 
grupo separado de genes e sintetizada sem modificações 
químicas por uma polimerase diferente, a RNA pol. III.
Se devemos indicar as organelas e estruturas relacionados à síntese das 
macromoléculas, é necessário não só mencionar o próprio ribossomo, mas incluir 
também onde tal partícula fundamental é produzida. O nucléolo é a região do 
núcleo celular em que ocorre a fabricação dos ribossomos eucariontes. O nucléolo 
Figura 9
Fonte: Wikimedia Commons
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caracteriza-se como um grande agregado de macromoléculas com os genes de 
r-RNA, precursores de r-RNA e os r-RNA maduros além das enzimas que processam 
as moléculas de RNA. As alçasdo DNA contendo os genes de r-RNA dos 10 pares 
de cromossomos se encontram desenoveladas para o acesso aos genes, quando a 
célula entra em divisão, condensando-se nos cromossomos enquanto o nucléolo 
desaparece. O tamanho do nucléolo também varia com o número de ribossomos 
que se está produzindo e que se relaciona à demanda de proteína da célula, podendo 
até chegar a 25% do volume do núcleo. A montagem completa dos ribossomos 
envolve a síntese de proteínas constituintes fora do núcleo e o seu retorno para se 
combinar com as fitas de r-RNA e formar as duas subunidades 40 S e 60 S que 
compõem os ribossomos. Ambas são compostas por aproximadamente dois terços 
de r-RNA e o restante é proteína cuja função é estabilizar o centro ativo funcional 
dos ribossomos que é composto dos r-RNAs. As duas subunidades saem do núcleo 
separadas e terminam de serem montadas já no citoplasma.
Nos ribossomos a síntese proteica se inicia com uma sequência padrão nas fitas 
de m-RNA que saem do núcleo e uma trinca inicial – AUG - que representa o códon 
do aminoácido metionina, aliás, talvez pelo seu papel fundamental na inicialização 
da cópia, seja o único aminoácido que no código genético é representado por 
apenas uma trinca, enquanto outros aminoácidos possuem pelo menos dois ou até 
seis códons equivalentes. As duas subunidades do ribossomo, ao se unirem, deixam 
um espaço ‘basal’ pelo qual desliza a fita do m-RNA e em seu interior divide-se 
em três fendas, ou câmaras, denominadas ‘sítios’. O primeiro em que a fita de 
m-RNA entra no ribossomo é denominado “A”, é onde entra o t-RNA com a trinca 
complementar a trinca de nucleotídeos da fita, ou seja, o anticódon do códon do 
m-RNA. Esse t-RNA tem ligado a ele em outro trecho da sua fita o seu aminoácido 
específico. Em seguida a fita de m-RNA com o t-RNA e seu aminoácido preso a 
ele desloca-se para a segunda câmara, ou sítio P. Enquanto isso, à medida que a 
fita de m-RNA se moveu, inseriu outra trinca de nucleotídeos no sítio A, que por 
sua vez foi preenchido pelo anticódon do t-RNA correspondente, trazendo ligado 
o seu aminoácido próprio. Nesse momento, o aminoácido que estava preso ao 
t-RNA que se encontra no sítio P é transferido e ligado por meio de ribozima ao 
aminoácido que está no sítio A. A fita de m-RNA se desloca novamente e o t-RNA 
que estava no sítio P e ainda está ligado pela interação da sua trinca de nucleotídeos 
ao códon do m-RNA vai para a terceira e última câmara do ribossomo, o sítio E, ali, 
não mais ligado ao aminoácido, a molécula de t-RNA se dissocia facilmente da fita 
de m-RNA. Nos sítios P e A, a operação anterior se repete enquanto houver trincas 
novas na fita de m-RNA sendo inseridas no sítio A. O processo só termina quando as 
trincas que codificam a interrupção da leitura do m-RNA são inseridas e a tradução, 
ou seja, a síntese da cadeia primária dos polipeptídios é concluída. A fabricação da 
sequência primária de uma proteína pode levar de 20 segundos a poucos minutos, 
mesmo assim elas ocorrem com múltiplas inicializações e o m-RNA sendo lido por 
vários ribossomos simultaneamente. O códon de terminação da leitura interrompe 
a adição de aminoácidos nos três sítios do ribossomo.
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UNIDADE Diferenciação Celular, Morte Celular, Organelas 
Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Sub-unidade pequena
m-RNA
Crescimento
polipeptídeo
Sub-unidade
grande
Figura 10
Fonte: iStock/Getty Images
Alguns inibidores de síntese de proteína que servem de antibióticos interferem 
na entrada dos aminoácidos nos ribossomos. Por exemplo, em procariontes, 
a tetraciclina bloqueia a ligação dos aminoácidos trazidos pelos t-RNA ao sítio 
A do ribossomo, enquanto em eucariontes a cicloexamida bloqueia reação de 
translocação, ou seja, a passagem da fita de m-RNA através dos ribossomos.
A síntese de proteína descrita pela passagem do m-RNA no ribossomo de bactérias 
e eucariontes está relacionada, apesar da diferença nos números e tamanho do 
r-RNA, contudo, a atividade das proteínas depende sobretudo da sua conformação 
espacial correta que é alcançada pelo enovelamento das cadeias polipeptídicas. 
Isso inclui a ação de uma classe de proteínas denominada chaperonas, Hsp70 e 
chaperoninas, Hsp60 (do francês – “dama de companhia”), que são responsáveis 
por guiar o dobramento das cadeias polipeptídicas enquanto são sintetizadas 
(Hsp70). A ação das Hsp70 ocorre sobretudo nas regiões hidrofóbicas, ao 
envolverem as regiões hidrofóbicas enquanto são sintetizadas, ou seja, à medida que 
os aminoácidos hidrofóbicos vão sendo ligados à cadeia que se alonga ainda presa 
ao ribossomo, desse modo, impedindo uma agregação hidrofóbica inespecífica 
e prejudicial; já a Hsp60 apresenta uma estrutura em barril que proporciona um 
ambiente hidrofóbico que favorece o enovelamento adequado de uma cadeia que 
tenha se dobrado de modo impróprio por conta da interação hidrofóbica.
As chaperonas ao evitar a agregação de proteínas servem como controle de 
qualidade do processo. No entanto, as proteínas apresentam um tempo de vida 
útil na célula; a vida média pode durar alguns segundos ou até anos, mas sempre 
sujeitas ao ‘envelhecimento’ causado pelo estresse do ambiente, assim, não apenas 
proteínas inadequadamente dobradas ou desnaturadas, mas também proteínas 
contendo aminoácidos oxidados ou anormais são reconhecidas e degradadas, pois 
tendem a apresentar em sua superfície sequências de aminoácidos ou motivos 
conformacionais reconhecidos como sinais de degradação por um grupo de 
moléculas no sistema ubiquitina-proteossomo. Essas sequências ficam ocultas na 
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proteína normal. Essa degradação controlada permite também a reciclagem dos 
aminoácidos e o controle da população de determinadas proteínas. O sistema 
baseia-se na conjugação de ubiquitina que primeiro é preparada por uma enzima 
ativadora de ubiquitina (E1), depois a ubiquitina é transferida para um grupo de 
enzimas conjugadoras de ubiquitina (E2) que age em conjunto com proteínas 
acessórias (E3). No complexo formado por essas proteínas E2-E3, a fração E3 
identifica os sinais de degradação nas proteínas (também chamados de “degrons”) 
enquanto a porção E2 inicia a formação de uma cadeia de poliubiquitina que serve 
de alvo para um receptor específico do complexo enzimas proteolíticas denominado 
proteossomos. O proteossomo tem um aspecto de um tubo com uma ‘tampa’ ou 
“quepe” de proteínas que reconhece a cauda de ubiquitina das proteínas destinadas 
a remoção, assim remove as ubiquitinas enquanto direciona a proteína para o 
interior do cilindro formado pelas proteólises que após o desmanche vai liberar 
aminoácidos pelo lado oposto do proteossomo.
Figura 
Então, podemos resumir que da célula única totipotente resulta a união de 
gametas no processo reprodutivo do indivíduo maduro pluricelular, nos caminhos 
sempre celulares da diversidade biológica. Os diferentes tipos celulares de um 
organismo multicelular contêm o mesmo DNA, mas diferentes tipos celulares 
sintetizam diferentes conjuntos de proteínas, o que modula a especialização em 
cada uma. É um sistema de controle do ciclo celular que funciona como uma rede 
de interruptores bioquímicos. Esse controle da expressão gênica por sinais externos 
pode induzir uma célula a alterar a expressão de seus genes, em última análise 
retirando moléculas que bloqueiam a leitura pelas polimerases ou adicionamento 
de moléculas que estimulam a transcrição de hormônios, substâncias presentes no 
meio ambiente, ciclos de temperatura ou luminosidade etc. A expressão gênica pode 
ser regulada em muitas etapas no caminho que vai do DNA ao RNA até a proteína. 
A variabilidade genética é ampliada através das mutações e das recombinações que 
permitem a expressão de genes que podem mudar o fenótipo de seus portadores 
muitas vezes pelo simples aumento da expressão de um gene normal, como é o 
exemplo de uma raça de gado com maior expressão de miosina, a proteína das 
fibras musculares.
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UNIDADE Diferenciação Celular,Morte Celular, Organelas 
Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
A diferenciação celular, em resumo, depende da ação dos ribossomos, formados 
nos nucléolos, da mediação dos reguladores de transcrição e, por fim, a permanência 
ou remoção de estruturas celulares ou mesmo órgãos dependentes da dinâmica 
entre os sistemas de ubiquitina-proteossomos e a morte celular programada – a 
apoptose para manter a vida como a conhecemos.
Veja a seguir o artigo a respeito do Super Buff: https://goo.gl/E1VFsH
Ex
pl
or
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Vídeos
Diferenciação Celular e Células Tronco
https://youtu.be/AKtNYoQSKlg
Animação do Processo de Desenvolvimento Embrionário
https://youtu.be/cDW2zZadJaA
Morte Celular por Apoptose
https://youtu.be/nUDZL5_pNqs
Apoptotic Pathways
https://youtu.be/SyvOPXeg4ig
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UNIDADE Diferenciação Celular, Morte Celular, Organelas 
Envolvidas na Síntese de Macromoléculas (Proteínas)
Referências
ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 5ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.
CHAMPE, P. C. Bioquímica ilustrada. 3ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.
LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica. 4ª 
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3ª ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2007.
STRYER, L. Bioquímica. 4ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 1996. 
p.419-36.
Apoptotic-like programmed cell death in plants. Disponível em: https://
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18631291. Acesso em: 08 mar 2017.
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