Exercicios Estudo dirigido - Biologia Celular e molecular genética (moléculad da matéria viva, citoesqueleto, junções celulares, mitocondria e peroxissomo, sistema de endomembranas)

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moleculas da materia viva 
1. desEstrutura básica: Base nitrogenada + açúcar pentose + grupo fosfato.
Funções: Constituição do DNA e RNA, transmissão de energia (ATP) e mensageiros químicos (cAMP).creva a estrutura básica e cite 3 funções para os nucleotídeos
2. desceva a estrutura básica e cite 3 funçoes para os aminoácidos
Estrutura básica: Grupo amina + grupo carboxila + cadeia lateral.
Funções: Construção de proteínas, enzimas e catalisadores, transporte de substâncias.
3. descreva a estrutura básica e cite 3 funções para os carboidrados 
Estrutura básica: Compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio na proporção 1:2:1.
Funções: Fonte de energia, reserva energética e estrutura celular (como celulose).
4. descreva a estrutura básica e cite 3 funções para os lipideos
Estrutura básica: Moléculas compostas por ácidos graxos e glicerol.
Funções: Armazenamento de energia, isolamento térmico e formação de membranas celulares.
5. descreva qual é a função das membranas biológicas: A função das membranas biológicas é atuar como barreiras seletivas, controlando o fluxo de substâncias dentro e fora da célula ou entre compartimentos celulares. Elas permitem a manutenção das condições internas necessárias para o funcionamento celular adequado, regulando o transporte de íons, nutrientes e moléculas específicas.
6. descreva como se dá o processo de formação da bicamada lipidica (quais envolvidos, qual força induz essa estruturação...): A formação da bicamada lipídica ocorre devido às propriedades anfipáticas dos fosfolipídios. Essas moléculas possuem uma cabeça hidrofílica (atraída pela água) e duas caudas hidrofóbicas (repelidas pela água). Sob condições adequadas, os fosfolipídios se organizam em uma estrutura de dupla camada, onde as cabeças ficam voltadas para as regiões aquosas interna e externa, e as caudas se orientam para o interior, afastando-se da água.
7. porque as membranas biologicas são consideradas um mosaico fluido? As membranas biológicas são consideradas um mosaico fluido devido à fluidez dos componentes que as constituem. Os fosfolipídios e as proteínas podem se mover lateralmente na bicamada, permitindo a flexibilidade e a adaptação da membrana às mudanças ambientais. Essa fluidez é essencial para o funcionamento das proteínas e a ocorrência de processos como endocitose e exocitose.
8. como as proteínas podem se inserir na membrana e quais suas funçoes? As proteínas podem se inserir na membrana de duas maneiras principais: proteínas integrais, que atravessam completamente a bicamada lipídica, e proteínas periféricas, que estão associadas à superfície da membrana. As proteínas desempenham diversas funções na membrana, incluindo transporte de substâncias, reconhecimento de sinais, ancoragem estrutural, atividade enzimática e transdução de sinais.
9. como a célula consegue manter o desequilibrio iônico com o meio ambiente e ao mesmo tempo evitar o desequilibrio osmótico? A célula mantém o desequilíbrio iônico com o meio ambiente por meio de proteínas de transporte na membrana, que permitem a entrada seletiva de íons necessários e a remoção de íons indesejados. Para evitar o desequilíbrio osmótico, a célula regula o movimento de água através de canais aquaporinas e ações osmoticamente ativas, como a síntese de solutos internos compatíveis e a regulação da pressão osmótica.
10. como a célula utiliza o desequilibrio iônico para produzir energia? como ela consegue se livrar de pequenas moléculas potencialmente tóxicas? O desequilíbrio iônico é utilizado pela célula para produzir energia através do gradiente eletroquímico. Por exemplo, a mitocôndria utiliza a diferença de concentração de íons H+ entre as membranas interna e externa para sintetizar ATP através da fosforilação oxidativa. A célula pode se livrar de pequenas moléculas potencialmente tóxicas através de proteínas transportadoras especializadas, exocitose ou por atividade enzimática de detoxificação.
CITOESQUELETO
1. descreva quais sao as diversas funções do citoesqueleto (microfilamento de actina; microtúbulos; filamentos intermediários)
Microfilamentos de actina: fornecem suporte estrutural, promovem a contração muscular, auxiliam no movimento celular e participam do processo de divisão celular.
Microtúbulos: desempenham um papel na organização celular, auxiliam no transporte intracelular de organelas e vesículas, formam cílios e flagelos.
Filamentos intermediários: conferem resistência mecânica à célula, mantêm a integridade estrutural e protegem contra o estresse mecânico.
2. descreva quais são os diferentes tipos de filamentos do citoesqueleto e seus processos de polimerização
Microfilamentos de actina: polimerizam através da adição de subunidades de actina globular.
Microtúbulos: polimerizam através da associação de subunidades de tubulina.
Filamentos intermediários: polimerizam através da associação de monômeros específicos para cada tipo de filamento.
3. descrva o que é processo de treadmilling do citoesqueleto ("estreitamento") e de instabilidade dinamica do citoesqueleto
Treadmilling: refere-se ao equilíbrio dinâmico de adição e remoção de subunidades nos filamentos do citoesqueleto.
Instabilidade dinâmica: é a propriedade dos filamentos de citoesqueleto de crescer e encolher rapidamente.
4. descreva o processo de contração muscular e a função do citoesqueleto
A contração muscular ocorre quando os filamentos de actina deslizam sobre os filamentos de miosina, encurtando as fibras musculares. O citoesqueleto é responsável pela organização e funcionamento dos filamentos contráteis, permitindo a contração coordenada dos músculos.
5. Quais são as funções das diversas proteínas acessórias do citoesqueto? Cite pelo menos S funções
As proteínas acessórias do citoesqueleto desempenham várias funções, incluindo:
Ancoragem e estabilização dos filamentos do citoesqueleto.
Regulação da polimerização e despolimerização dos filamentos.
Participação no transporte intracelular de vesículas e organelas.
6. Quais são as diferentes proteínas motoras associadas ao citoesauelto? Cite pelo menos 3 funções.
As proteínas motoras associadas ao citoesqueleto incluem:
Miosina: responsável pela movimentação e contração muscular.
Cinesina e dineína: envolvidas no transporte de vesículas e organelas ao longo dos microtúbulos.
Quinesina: participa do transporte de vesículas e organelas em direção ao polo positivo dos microtúbulos
Estudo Dirigido 4: Junções Celulares e Matriz
1. DESCREVA os diferentes tipos de junções de ancoramento célula-célula citando suas funções, proteínas envolvidas e filamentos de citoesqueleto envolvidos.
Junções de aderência (desmossomos): Promovem adesão mecânica entre células. Envolvem proteínas desmogleínas e desmocolinas, além de filamentos intermediários do citoesqueleto, como a queratina.
Junções aderentes (zonula adhaerens): Estabelecem adesão e comunicação entre células. Utilizam proteínas cadherinas e filamentos de actina.
2. DESCREVA os diferentes tipos de junções de ancoramento célula-matriz citando suas funções, proteínas envolvidas e filamentos de citoesqueleto envolvidos.
Focos de adesão (focal adhesions): Ancoram e conectam células à matriz extracelular. Envolvem proteínas integrinas e filamentos de actina.
Hemidesmossomos: Realizam adesão das células à matriz extracelular. Envolvem integrinas, proteínas da família da laminina e conexão com filamentos intermediários, como a queratina.
3. DESCREVA as junções ocludentes citando suas funções e proteínas envolvidas.
Funções: Estabelecem uma barreira impermeável entre células adjacentes, impedindo a passagem de substâncias.
Proteínas envolvidas: Claudinas, ocludinas e JAMs (junctional adhesion molecules).
4. DESCREVA as junções comunicantes citando suas funções e proteínas envolvidas.
Funções: Permitem comunicação direta entre células, facilitando o transporte de íons e moléculas pequenas.
Proteínas envolvidas: Conexinas, que formam canais de junção.
5. DESCREVA a função e o processo de formação da Matriz Extracelular citando seus principais componentes.
Função: Oferecesuporte estrutural, regula o desenvolvimento celular, fornece ancoragem para células e participa na regulação de processos celulares, como migração, proliferação e diferenciação.
Processo de formação: A matriz extracelular é formada por um conjunto de macromoléculas, como colágeno, elastina e glicoproteínas. Essas moléculas são secretadas pelas células e se organizam em uma rede tridimensional que preenche o espaço entre as células
Estudo Dirigido 5
Sistema de Endomembranas: Retículo Endoplasmático, Complexo
de Golgi, Vesículas, Endocitose e Exocitose e Lisossomo
1. Descreva com suas palavras quais são as vantagens e desvantagens da célula eucariótica sobre as procarióticas de possuir diferentes compartimentos celulares (organelas).
Resposta: A célula eucariótica possui diferentes compartimentos celulares, ou organelas, o que traz vantagens e desvantagens. Uma vantagem é a segregação de processos metabólicos em compartimentos específicos, o que permite maior eficiência e controle nas reações celulares. Além disso, as organelas permitem a especialização funcional e a realização de atividades específicas, como a produção de energia nas mitocôndrias. No entanto, a presença de organelas também pode tornar a célula eucariótica mais complexa e exigir maior gasto energético para a manutenção dessas estruturas.
2. Porque tem células que possuem uma maior quantidade de determinada organela em relação a outras (ex. retículo endoplasmático)?
Resposta: A quantidade de uma determinada organela em uma célula pode variar de acordo com as necessidades funcionais e as atividades metabólicas específicas da célula. Por exemplo, células envolvidas na síntese de proteínas, como as células secretoras, tendem a ter uma maior quantidade de retículo endoplasmático rugoso (RER), pois essa organela está envolvida na síntese e no processamento de proteínas.
3. Descreva o processo de translocação cotraducional.
Resposta: A translocação cotraducional é o processo pelo qual a síntese de proteínas ocorre simultaneamente à sua inserção no retículo endoplasmático. Nesse processo, o ribossomo sintetiza a proteína enquanto ela é transferida para o lúmen do retículo endoplasmático através de um complexo proteico chamado translocon. Esse mecanismo permite que a proteína seja direcionada corretamente para seu local de atuação e também passa por processos de modificação e dobramento adequados.
4. Qual é a importância da proteína ser sintetizada no Retículo Endoplasmático Rugoso?
Resposta: O retículo endoplasmático rugoso (RER) desempenha um papel fundamental na síntese e processamento de proteínas. A presença de ribossomos aderidos à sua superfície confere ao RER uma aparência "rugosa". A síntese de proteínas no RER permite que as proteínas sejam secretadas ou direcionadas para outras organelas do sistema de endomembranas. Além disso, o RER está envolvido na modificação pós-traducional das proteínas, como a adição de grupos de açúcar (glicosilação), o que é essencial para sua função correta.
5. Como ocorre o sistema de endereçamento de vesículas?
Resposta: O sistema de endereçamento de vesículas envolve a interação de proteínas específicas nas membranas das vesículas e dos compartimentos celulares, direcionando o transporte seletivo de moléculas para os locais corretos dentro da célula.
6. Qual é a importância da endocitose e da exocitose para a célula?
Resposta: A endocitose permite que a célula capture nutrientes, elimine resíduos e regule a sinalização celular. A exocitose é essencial para a secreção de substâncias, desempenhando funções de comunicação e regulação celular.
ESTUDO DIRIGIDO COMPLEMENTAR: ENDOMEMBRANAS
1. Explique a diferença entre exocitose constitutiva e regulada.
Resposta: A exocitose constitutiva ocorre continuamente, sem a necessidade de estímulo específico, liberando vesículas de forma constante. Já a exocitose regulada é desencadeada por um sinal específico, resultando na liberação controlada de vesículas em resposta ao estímulo.
2. Diferencie fagocitose, pinocitose e endocitose mediada por receptores.
Resposta: A fagocitose envolve a ingestão de partículas sólidas grandes, como bactérias. A pinocitose refere-se à ingestão de líquidos e solutos dissolvidos. A endocitose mediada por receptores ocorre quando moléculas específicas se ligam a receptores na membrana celular, resultando na formação de vesículas.
3. Diferencie retículo endoplasmático rugoso e liso quanto à morfologia e função.
Resposta: O retículo endoplasmático rugoso (RER) possui ribossomos aderidos, conferindo uma aparência rugosa. Sua função principal é a síntese de proteínas. O retículo endoplasmático liso (REL) não possui ribossomos aderidos, apresentando uma estrutura lisa. Ele está envolvido na síntese de lipídios, metabolismo de carboidratos, detoxificação e armazenamento de íons de cálcio.
4. Descreva a morfologia do Complexo de Golgi e suas principais funções.
Resposta: O Complexo de Golgi é composto por uma pilha de sacos achatados chamados cisternas. Possui uma face cis (de entrada) e uma face trans (de saída), separadas por regiões intermediárias. Suas principais funções são o processamento, modificação e empacotamento de proteínas e lipídios. Também está envolvido na formação de lisossomos e na secreção de substâncias.
5. Qual a importância das vesículas e endossomos no sistema de endomembranas?
Resposta: As vesículas desempenham um papel essencial no transporte de moléculas entre os compartimentos do sistema de endomembranas. Elas permitem o transporte seletivo de substâncias para locais específicos dentro da célula. Os endossomos estão envolvidos na classificação, reciclagem e degradação de moléculas capturadas pela endocitose. Ambos contribuem para a organização e funcionamento adequado das células.
6) Sobre as afirmações a seguir, marque (R) para RE rugoso e (L) para RE
liso.
(R) Sintetiza hormônios esteroides
(R) Modifica proteínas que serão componentes da memrrana
plasmática
(L)Detoxificação de compostos tóxicos
(R) Ribossomos aderidos
(L) Apresenta-se como tubos interconectados
(L) Armazena ions cálcio
7) Em que compartimento ocorre o enovelamento de proteínas? O que acontece em caso de enovelamento incorreto?
Resposta: O enovelamento de proteínas ocorre no retículo endoplasmático (RE). Caso ocorra um enovelamento incorreto, as proteínas podem ser direcionadas para a degradação ou formação de agregados, o que pode levar a disfunções celulares.
8. Após fusão de vesícula endocítica com endossomo, quais são os possíveis destinos?
Resposta: Após a fusão, as possíveis destinos para as vesículas endocíticas são: reciclagem de componentes da membrana plasmática, transporte para o lisossomo para degradação ou fusão com o complexo de Golgi para posterior processamento e envio a outras partes da célula.
9. Quais as possíveis consequências caso um lisossomo tenha defeitos em sua bomba de H+?
Resposta: Caso um lisossomo tenha defeitos em sua bomba de H+, ocorrerá um aumento do pH interno do lisossomo. Isso pode levar a um mau funcionamento de enzimas lisossômicas, prejudicando a digestão intracelular e o processamento adequado de materiais capturados pela endocitose. Isso pode resultar em acúmulo de resíduos e toxinas, afetando o funcionamento normal da célula e levando a doenças lisossômicas.
Estudo Dirigido 6:
Sistema de Endomembranas: Peroxissomo e Mitocôndria
1. Descreva a função do peroxissomo.
R: A função do peroxissomo é a degradar substâncias tóxicas, como o peróxido de hidrogênio, e realizar reações de oxidação de ácidos graxos de cadeia muito longa. Além disso, os peroxissomos estão envolvidos na síntese de fosfolipídios e no metabolismo de lipídios.
2. Como se formam os peroxissomas e como se dá o sistema de transporte proteico para seu interior?
R: Os peroxissomas se formam por divisão e crescimento a partir de precursores existentes. O sistema de transporte proteico para o interior dos peroxissomas envolve o reconhecimento e transporte de proteínas contendo um sinal de sequência específico para importação. Essas proteínassão transportadas através de complexos de importação na membrana peroxissomal.
3. Descreva o porquê e como a membrana interna da mitocôndria é mais impermeável a íons do que a membrana plasmática.
R: A membrana interna da mitocôndria é mais impermeável a íons do que a membrana plasmática devido à presença de proteínas transportadoras específicas e canais seletivos que regulam o transporte de íons. Essa impermeabilidade é essencial para a criação de um gradiente eletroquímico que é utilizado na síntese de ATP durante a fosforilação oxidativa.
4. Descreva o funcionamento da ATPsintase e a importância do potencial eletroquímico.
R: A ATPsintase é uma enzima localizada na membrana interna da mitocôndria que é responsável pela síntese de ATP. Ela utiliza o gradiente eletroquímico de íons de hidrogênio (prótons) gerado pela cadeia respiratória para converter a energia química em ATP. O potencial eletroquímico é importante para impulsionar a síntese de ATP, permitindo a passagem de prótons através da ATPsintase e acoplamento dessa passagem com a síntese de ATP.
5. Descreva o sistema de transporte de proteínas para a membrana externa e interna da mitocôndria.
R: O sistema de transporte de proteínas para a membrana externa e interna da mitocôndria envolve a presença de sequências de sinal nas proteínas a serem importadas. Proteínas destinadas à membrana externa são importadas por complexos de porina, enquanto proteínas destinadas à membrana interna são importadas por complexos de translocase da membrana interna. Esses complexos reconhecem as sequências de sinal e facilitam a importação das proteínas para as respectivas membranas.
6. Descreva o funcionamento da cadeia respiratória e sua função.
R: A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria e é responsável pela produção de energia na forma de ATP. Ela transporta elétrons ao longo de uma série de complexos proteicos, liberando energia em cada etapa. Essa energia é usada para criar um gradiente de prótons que, por sua vez, impulsiona a síntese de ATP pela enzima ATPsintase. A função principal da cadeia respiratória é gerar ATP, a molécula de energia necessária para as atividades celulares.
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1. Explique a teoria de endossimbiose, destacando evidências.
R: A teoria de endossimbiose postula que as mitocôndrias e cloroplastos das células eucarióticas evoluíram a partir da incorporação simbiótica de bactérias ancestrais por células hospedeiras. Evidências para essa teoria incluem a presença de DNA próprio, replicação autônoma, transcrição e tradução dentro dessas organelas, semelhanças genéticas entre as mitocôndrias e certas bactérias, além de similaridades na estrutura e função bioquímica.
2. Se a membrana mitocondrial externa fosse permeável a íons, quais seriam as consequências?
R: Se a membrana mitocondrial externa fosse permeável a íons, haveria uma perda de íons essenciais, como o potássio, do espaço intermembranar para o citosol. Isso interromperia o equilíbrio eletroquímico necessário para a produção eficiente de ATP pela cadeia respiratória.
3. Alguns autores caracterizam a mitocôndria como uma organela semi-autônoma. Por quê?
R: A mitocôndria é caracterizada como semi-autônoma porque possui seu próprio DNA, ribossomos e maquinaria de síntese proteica. Ela é capaz de produzir algumas proteínas necessárias para suas funções através da transcrição e tradução de seu próprio DNA. No entanto, a mitocôndria depende do genoma nuclear da célula hospedeira para a síntese da maioria de suas proteínas.
4. O que é a glicólise? Onde ela acontece?
R: A glicólise é uma via metabólica que ocorre no citoplasma da célula. É o processo de degradação da glicose para produzir energia na forma de ATP. Durante a glicólise, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de piruvato, gerando também ATP e NADH.
5. Se isolarmos a mitocôndria de uma célula, ela sobrevive por muito tempo? Justifique sua resposta.
R: Se isolarmos a mitocôndria de uma célula, ela não sobrevive por muito tempo. A mitocôndria depende de uma série de interações e trocas de substâncias com o restante da célula para sua função adequada. Ela precisa receber substratos metabólicos, como o piruvato, do citosol para realizar a fosforilação oxidativa e gerar ATP. Além disso, a mitocôndria requer um fornecimento constante de oxigênio para o processo de respiração celular. Sem essas interações e suprimentos, a mitocôndria não é capaz de manter sua função e sobreviver por um longo período de tempo
7. Sobre a oxidação de ácidos graxos:
a. Onde ela ocorre?
R: A oxidação de ácidos graxos ocorre principalmente na matriz mitocondrial.
b. No que consiste?
R: A oxidação de ácidos graxos consiste no processo de degradação dos ácidos graxos para a produção de energia. Envolve a sequência de reações químicas em que os ácidos graxos são quebrados em unidades de dois carbonos, formando acetil-CoA.
c. Qual a sua importância?
R: A oxidação de ácidos graxos é importante porque permite a utilização eficiente dos ácidos graxos como fonte de energia para a célula. Durante a oxidação, ocorre a produção de ATP, que é a principal forma de energia utilizada pelas células. Além disso, a oxidação de ácidos graxos também contribui para a síntese de outros compostos, como glicerol e alguns componentes celulares.
Estudo Dirigido 7:
Sistema de Endomembranas: Núcleo celular
1. descreva a estrutura do núcleo (membrana e estruturas subnucleares).
O núcleo celular é delimitado pela membrana nuclear, que é composta por uma dupla camada lipídica chamada de envelope nuclear. Essa membrana contém poros nucleares que permitem a comunicação entre o núcleo e o citoplasma. No interior do núcleo, encontramos estruturas subnucleares, como o nucleoplasma (ou cariolinfa), onde estão dispersos o material genético e diversas proteínas, além do nucléolo.
2. Cite e descreva três funções do núcleo?
Armazenamento e proteção do material genético: O núcleo abriga os cromossomos, que contêm o DNA, responsável pela hereditariedade e controle das funções celulares.
Regulação da expressão gênica: O núcleo controla a transcrição do DNA em RNA mensageiro (RNAm), que é utilizado para a síntese de proteínas.
Síntese de ribossomos: O nucléolo é responsável pela produção e montagem dos componentes dos ribossomos, essenciais para a síntese de proteínas.
3. Descreva o processo de transporte do citoplasma para o núcleo e vice-versa.
O transporte de moléculas entre o citoplasma e o núcleo ocorre por meio de complexos de poros nucleares. Pequenas moléculas e íons podem passar livremente através dos poros, enquanto macromoléculas, como proteínas e RNA, requerem a presença de sinais específicos chamados sinais de localização nuclear para serem transportadas de forma direcionada. Esse transporte é mediado por proteínas de transporte nucleocitoplasmático.
4. Quais são as funções do nucléolo e dos Corpos de Cajal?
Nucléolo: O nucléolo é responsável pela síntese e montagem dos componentes dos ribossomos. Ele desempenha um papel fundamental na produção de ribossomos, que são as organelas responsáveis pela síntese de proteínas.
Corpos de Cajal: Os Corpos de Cajal estão relacionados ao processamento e modificação de RNA, incluindo o RNA ribossômico. Eles são importantes para a formação e organização do complexo de spliceossomo, envolvido no processamento do RNA mensageiro.
(UFF) A membrana plasmática é constituída de uma bicamada de fosfolipídeos, onde estão mergulhadas moléculas de proteínas globulares. As proteínas aí encontradas: 
O dispõem-se na região mais interna, sendo responsáveis pela maior permeabilidade da membrana a moléculas hidrofóbicas. 
O têm movimentação livre no plano da membrana, o que permite atuarem como receptores de sinais. 
O estão dispostas externamente, formando uma capa que delimita o volume celular e mantém a diferença de composição molecular entre os meios intra e extracelular