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Disciplina: Bases de Biologia Celular e Genética Professora: Deborah Moura Aluno: ___________________________________________ Data:____________ Exercícios de revisão para a AV1 1) Qual a função da água nos seres humanos? Solvente universal; Participação em reações químicas; Regulação da temperatura corporal; Transporte de substâncias (oxigênio e nutrientes), já que compõe o plasma sanguíneo; Eliminação de substâncias tóxicas pela urina; Auxilia no processo de digestão, já que faz parte da composição da saliva e dos sucos digestivos; Lubrificante (compõe o líquor entre as meninges que evita impacto, o líquido sinovial das articulações que evita atrito entre os ossos, o líquido amniótico que protege o embrião na gestação, as lágrimas que limpam e evitam o ressecamento da córnea). 2) Qual a função dos sais minerais presentes nos seres humanos? Dê exemplos. ELEMENTOS FUNÇÕES NO ORGANISMO Cálcio Composição dos ossos e dos dentes Coagulação sanguínea Funcionamento de nervos e músculos Cloro Composição do ácido clorídrico Auxilia a digestão Cobalto Componente da vitamina B12 (cobalamina) – Produção de hemácias Cobre Formação da hemoglobina Enxofre Controle da atividade metabólica Presente na estrutura de certos aminoácidos Ferro Componente da hemoglobina Respiração celular Flúor Componente dos ossos e dos dentes Fósforo Componente dos ossos e dos dentes Iodo Componente dos hormônios da tireóide Estimulam o metabolismo Potássio Condução dos impulsos nervosos Equilíbrio osmótico Sódio Condução dos impulsos nervosos Equilíbrio osmótico Zinco Componente de várias enzimas Metabolismo 3) Descreva a função das seguintes estruturas presentes nas células: membrana plasmática, mitocôndria, ribossomos, retículo endoplasmático liso, retículo endoplasmático rugoso, complexo de Golgi, lisossomos, peroxissomos, citoesqueleto, citosol e núcleo. -Membrana plasmática: Membrana semipermeável que envolve a célula, constituída por uma bicamada lipídica, onde estão inseridos carboidratos e proteínas transportadoras de substâncias para dentro e para fora da célula. -Mitocôndria: Responsável pela respiração celular (produção de energia na forma de ATP). -Ribossomo: Responsável pela síntese de proteínas usadas pela célula. -Retículo endoplasmático liso: Responsável pela síntese de esteróides, fosfolipípios e outros lipídios. -Retículo endoplasmático rugoso: Participa da síntese de proteínas usadas fora da célula. -Complexo de Golgi: Responsável pelo processamento de proteínas ribossomáticas e a sua distribuição por entre essas vesículas. Funciona, portanto, como uma espécie de sistema central de distribuição na célula, atuando como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias. -Lisossomos: Responsáveis pela digestão celular (degradação de partículas). -Peroxissomos: Responsáveis pelo armazenamento das enzimas (Ex.: catalase) diretamente relacionadas com o metabolismo do peróxido de hidrogênio, substância altamente tóxica para a célula. -Citoesqueleto: Responsável por manter a forma da célula e as junções celulares, auxiliando nos movimentos celulares. -Citosol: É o líquido que preenche o citoplasma, espaço entre a membrana plasmática e o núcleo das células vivas, que suporta as organelas. -Núcleo: É o centro de controle de todas as atividades celulares porque contém, nos cromossomos, todo o genoma (DNA) da célula, exceto o pequeno genoma das mitocôndrias. 4) Quais os constituintes da membrana plasmática? Ou seja, descreva como ela é organizada. Constituída por uma bicamada lipídica, onde estão inseridos carboidratos e proteínas transportadoras. Cadeias de acil no interior da membrana formam uma região hidrofóbica fluida. Proteínas integrais flutuam no mar de lipídios, mantidas por interações hidrofóbicas. Tanto as proteínas quanto os lipídios são livres para se mover lateralmente no plano da bicamada, mas o movimento de um lado ao outro da bicamada é restrito. As porções de carboidrato ligadas a algumas proteínas e lipídios da M.P. são expostas na superfície extracelular da membrana. 5) Qual a diferença entre transporte passivo e transporte ativo? Descreva também suas subdivisões. -Passivo: Moléculas específicas fluem de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado até que o equilíbrio seja alcançado. Difusão passiva simples: depende das concentrações das espécies em ambos os lados, isto é, é função do gradiente de concentração, portanto gradiente químico. Difusão passiva facilitada: uso de proteínas que facilitam o transporte de difusão passiva -Ativo: Moléculas específicas são transportadas de um meio de menor concentração para um meio de maior concentração, isto é, contra um gradiente de concentração. Esse processo requer energia (endergônico) e deve ser acoplado a um sistema que libera energia. Primário: Utiliza a energia diretamente de uma reação química. Ex: Clivagem da molécula de ATP. Secundário: Utiliza energia liberada no transporte a favor de um gradiente de concentração para impulsionar o transporte contra o gradiente de concentração. 6) Caracterize os três tipos de sistemas de transportadores presentes em membranas celulares: uniporte, simporte e antiporte. -Uniporte: transporte de 1 soluto em 1 direção. -Simporte: transporte de 2 solutos diferentes na mesma direção. -Antiporte: transporte de dois solutos diferentes em direções opostas. 7) Descreva as divisões celulares por mitose e por meiose. A mitose é o tipo de divisão celular que ocorre desde a formação do embrião, até a morte do organismo, originando duas células filhas idênticas à célula mãe. A mitose se inicia a partir de uma célula 2n, também chamada de célula diploide, que possui o número total de cromossomos da espécie, no nosso caso, 46 cromossomos simples (23 herdados do pai e 23 da mãe). Na prófase inicia a “desorganização” do material genético e a carioteca se rompe. Na Metáfase ocorre a espiralização máxima e os cromossomos passam a ficar no centro da célula, no chamado plano equatorial, presos às fibras do fuso. Na Anáfase, de acordo com o encurtamento das fibras do fuso, as cromátides-irmãs migram para pólos opostos da célula. Por fim, na Telófase, as células- filhas 2n (diplóides) são formadas, idênticas à célula-mãe, que deu origem ao processo. Nessa fase, termina a divisão do núcleo (cariocinese) e inicia a distribuição equivalente do citoplasma (citocinese). Por fim, nessa etapa os cromossomos desespiralizam, a carioteca e o nucléolo se fazem presente. A meiose ocorre no processo de produção de gametas ou células sexuais (espermatozoide e óvulo), que são haplóides ou n (possui metade do número de cromossomos do indivíduo). No homem, os espermatozoides são produzidos à medida em que são “usados”, pois, durante a ejaculação, cerca de 300 milhões de células são eliminadas. Nas mulheres, os óvulos já estão formados em seu ovário desde o seu nascimento. São cerca de 400 mil, mas, cerca de 1 óvulo é liberado por mês. A meiose também é dividida em etapas, porém, essa divisão é dupla: na primeira divisão, ocorrem a prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. Na segunda, a prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. A grosso modo, o que difere principalmente a meiose da mitose, além desta ser responsável pela produção de células haplóides, é o fato de que a Prófase I existem subfases. Essas subfases são extremamente importantes, porque favorecem a variabilidade genética dentre os indivíduos de uma espécie, processo este chamado de crossing- over. Além disso, devemos destacar a sua principal importância, que é a redução no número de cromossomos de uma célula, possibilitando a perpetuação da espécie por meio da combinação do material genético do pai e da mãe. 8) Descreva as características e a classificação doscromossomos das células humanas. Os cromossomos são longos fios de DNA associados a proteínas histonas em um arranjo complexo que pode ser visto no microscópio ótico em células na fase de metáfase da divisão celular. Essas estruturas ficam localizadas no núcleo. No homem, existem 46 cromossomos em cada célula somática. Os cromossomos apresentam uma estrutura básica: uma molécula de DNA que apresenta porções enroladas em grãos formados por oito moléculas de uma proteína denominada de histona. Cada grão de histona com DNA enrolado recebe o nome de nucleossomo. Os nucleossomos associados à proteína H1 formam o cromatossomo. A condensação de todos os cromatossomos leva à formação da cromatina, que, por sua vez, leva à formação do cromossomo. O cromossomo condensado apresenta uma região mais afilada denominada de centrômero, o local onde os microtúbulos prendem-se no momento da divisão celular. A posição dos centrômeros promove a divisão do cromossomo em duas partes: os braços cromossômicos. Assim sendo, um cromossomo simples possui dois braços e um centrômero. Quando a célula se prepara para a divisão celular, ocorre a duplicação dos cromossomos, originando uma estrutura idêntica que permanece conectada à outra. Essas cópias são chamadas de cromátides irmãs e continuam conectadas até o momento da divisão. Nas extremidades de cada cromossomo, há uma região denominada de telômero que protege o cromossomo da degradação, garantindo sua estabilidade estrutural. Utilizando como base os braços cromossômicos, podemos classificar os cromossomos em quatro tipos: Metacêntrico: O cromossomo apresenta seu centrômero localizado bem no centro, tendo, portanto, braços do mesmo tamanho. Submetacêntrico: Os braços possuem tamanho desigual, mas o centrômero é pouco deslocado do centro. Acrocêntrico: Os braços possuem tamanhos diferentes, pois um é bem maior que o outro em virtude do centrômero localizado perto de uma das extremidades. Telocêntrico: Nesses casos, existe praticamente um único braço por causa da posição do centrômero, que se localiza bem na extremidade do cromossomo. Os cromossomos podem ser sexuais ou autossomos. Os cromossomos sexuais são os responsáveis pela determinação do sexo, e os autossomos ocorrem tanto em homens quanto em mulheres. A espécie humana apresenta 46 cromossomos, sendo 44 autossomos e dois sexuais. Na mulher, encontram-se dois cromossomos sexuais X; no homem, há um cromossomo X e outro Y. 9) Caracterize o cariótipo de indivíduos com Síndrome de Down, Síndrome de Edwards, Síndrome de Patau, Síndrome de Turner e Síndrome de Klinefelter. Síndrome de Down: trissomia do par cromossômico 21 Síndrome de Edwards: trissomia do par cromossômico 18 Síndrome de Patau: trissomia do par cromossômico 13 Síndrome de Turner: monossomia do par sexual 23 em mulheres Síndrome de Klinefelter: trissomia do par sexual 23 em homens 10) Como ocorre o processo de replicação do DNA? O processo ocorre durante a fase “S” da interfase (fase do ciclo celular que prepara a célula para entrar em divisão). Na célula, a replicação do DNA tem início em locais específicos do genoma denominadas origens de replicação. Neste local, as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem, quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases complementares e dando origem a uma "bolha de replicação" que é constituída por duas forquilhas de replicação. As proteínas SSB são imprescindíveis para manter as duas cadeias separadas e sem se dobrar sobre elas mesmas. Em seguida liga-se às cadeias de DNA a enzima RNA primase que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a síntese, visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer pela ausência de grupos hidroxila expostos. Após a síntese do primer, a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação. Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se "cadeia contínua". Existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância. Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki. Entre estes fragmentos existem primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA polimerase, a DNA polimerase I. Esses nucleotídeos são posteriormente ligados pela DNA ligase. A esta cadeia chama-se "cadeia descontínua". As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela enzima telomerase. Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas, entre elas as topoisomerases, que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese. 11) Como ocorre o processo de transcrição do DNA em RNA? Reconhecimento da cadeia molde de DNA A RNA polimerase, juntamente com um ou mais fatores gerais de transcrição, se liga ao DNA do promotor. A RNA polimerase cria uma bolha de transcrição, que separa as duas cadeias da hélice do DNA. Isso é feito quebrando as ligações de hidrogênio entre os nucleotídeos de DNA complementares. Iniciação Síntese e liberação das primeiras sequências, com 2 a 9 nucleotídeos. Ao final da iniciação, a RNA-polimerase move-se do sítio promotor para o ponto de partida. Alongamento A RNA polimerase adiciona nucleotídeos de RNA (que são complementares aos nucleotídeos de uma fita de DNA). O esqueleto açúcar-fosfato se forma com a assistência da RNA polimerase para formar uma fita de RNA. Terminação As ligações de hidrogênio da hélice RNA-DNA quebram, liberando a fita de RNA recém- sintetizada. As bactérias usam duas estratégias diferentes para a terminação da transcrição - terminação independente de Rho e terminação dependente de Rho. Na terminação da transcrição independente de Rho, a transcrição de RNA para quando a molécula de RNA recém-sintetizada forma um laço em gancho de cabelo rico em G-C que puxa o transcrito para fora do local ativo da RNA polimerase, terminando a transcrição. No tipo de terminação "dependente de Rho", um fator de proteína chamado "Rho" desestabiliza a interação entre o molde e o mRNA, liberando assim o mRNA recém-sintetizado do complexo de alongamento. A terminação da transcrição em eucariotos é menos compreendida do que em bactérias, mas envolve a clivagem da nova transcrição, seguida pela adição independente de adeninas em sua nova extremidade 3 ', em um processo chamado poliadenilação. 12) Como ocorre o processo de tradução do mRNA em proteínas? Iniciação A subunidade menor do ribossomo liga-se à extremidade 5' do mRNA, esta, desliza ao longo da molécula do mRNA até encontrar o códon de iniciação (AUG), transportando o tRNA ligado a um aminoácido, ligando-se ao códon de iniciação por complementaridade. A subunidade maior liga-se à subunidade menor do ribossomo. O processo de tradução começa pelo aminoácido de metionina AUG. Alongamento Um 2º tRNA transporta um aminoácido específico de acordo com o códon. Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém-chegado e a metionina. O ribossomo avança três bases ao longo do mRNA no sentido 5' -> 3'. Este passo é mediado pelo fator de elongação EF-G. Assim, há a liberação do RNAt presente no sítio P e que não se encontra mais carregado. Posteriormente, há a transferência do RNAt contendo a cadeia polipeptídica em formação do sítio A para o P. Terminação O ribossomo encontra o códon de finalização - UAA, UAG ou UGA,terminando assim o alongamento. Quando último tRNA abandona o ribossomo, as subunidades do ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, a proteína é libertada.
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