biogenetica

Prévia do material em texto

<p>SUMÁRIO</p><p>UNIDADE 01: A ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS ....................................8</p><p>1. Fenômeno da vida ...............................................................................................8</p><p>2. Origem e evolução das células ...........................................................................9</p><p>3. Características das células procariontes e eucariontes ......................................13</p><p>4. Microscopia ........................................................................................................17</p><p>5. Conceito de moléculas importantes para o funcionamento celular .....................20</p><p>6. Biomembranas ....................................................................................................20</p><p>7. Citosol e citoesqueleto ........................................................................................35</p><p>8. Sistema de endomembranas e organelas ...........................................................39</p><p>UNIDADE 02: CÓDIGO DA VIDA ............................................................................46</p><p>1. Núcleo .................................................................................................................46</p><p>2. Envoltório nuclear ................................................................................................48</p><p>3. Cromatina, cromossomos e genes ......................................................................50</p><p>4. Nucléolo; conceito de dna; rna ...........................................................................55</p><p>5. Replicação do dna; transcrição; tradução ...........................................................62</p><p>6. Danos e reparos de dna ......................................................................................73</p><p>7. Ribossomos e síntese proteica ...........................................................................74</p><p>UNIDADE 03: PROCESSOS DE DIVISÃO CELULAR ..........................................78</p><p>1. Ciclo celular de divisão ........................................................................................78</p><p>2. Interfase .............................................................................................................79</p><p>3. Mitose ..................................................................................................................80</p><p>4. Controle – cheque points de conferência de qualidade ......................................86</p><p>5. Meiose .................................................................................................................87</p><p>6. Diferenciação celular ...........................................................................................96</p><p>7. Morte celular ........................................................................................................100</p><p>UNIDADE 04: FUNDAMENTOS GENÉTICOS .......................................................104</p><p>1. As leis de Mendel ................................................................................................104</p><p>2. Fundamentos da hereditariedade .......................................................................106</p><p>3. Variantes genéticas .............................................................................................119</p><p>4. Citogenética ........................................................................................................121</p><p>5. Aconselhamento genético ...................................................................................124</p><p>6. Generalidades do câncer ....................................................................................127</p><p>7. Oncogenes ..........................................................................................................130</p><p>8. Genes supressores de tumor ..............................................................................131</p><p>8</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células UNIDADE 1</p><p>A ORIGEM E EVOLUÇÃO</p><p>DAS CÉLULAS</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá! Estudante.</p><p>Nessa unidade vamos explorar os conceitos envolvidos em um fenômeno, a formação</p><p>da vida no planeta Terra. Você já parou para pensar nesse assunto? É muito provável</p><p>que sim! Mas a partir de agora você compreenderá o que a ciência nos proporciona de</p><p>saberes referente a esse tema. Durante os estudos da unidade você compreenderá a</p><p>influência da tecnologia na compreensão da vida no planeta, como a descoberta da</p><p>microscopia e como esse fato influenciou os saberes.</p><p>E ainda nesta unidade serão abordados assuntos como a evolução e as características</p><p>das células, vamos compreender quais as moléculas orgânicas vitais para o funciona-</p><p>mento celular, qual a composição das células e de suas organelas e para encerrar com</p><p>chave de ouro, vamos entender como as células recebem seus metabólitos por meio de</p><p>um fantástico sistema de transporte pela membrana.</p><p>E ao final dessa unidade você será capaz de compreender a origem celular e a formação dos</p><p>organismos, bem como identificar a função das biomembranas e compreender os transportes</p><p>de substâncias pelas membranas, assim como a função celular e saber identificar a relação</p><p>com a homeostase do organismo e saber atuar com manuseio de microscópio óptico.</p><p>1. FENÔMENO DA VIDA</p><p>Quando olhamos para os seres vivos percebemos uma enorme diversidade de for-</p><p>matos, cores, tamanhos, espécies etc., e esse fato foi motivo de muitos estudos, para</p><p>compreender a origem de cada espécie. E as descobertas relevaram que quando es-</p><p>ses organismos são estudados em nível celular, ocorre uma igualdade em um plano</p><p>principal e único de formação e organização, portanto, os estudos de biologia celular e</p><p>molecular tem como premissa compreender a formação e estruturação da organização</p><p>celular. Sendo a CÉLULA item básico que dará origem aos organismos vivos, com isso</p><p>a ciência conclui que a unidade básica da vida é a célula. Um aglomerado de células</p><p>irá dar forma a um tecido, seguindo essa sequência um aglomerado de tecidos irá pos-</p><p>sibilitar a formação de um órgão, um aglomerado de órgãos formam um sistema, um</p><p>conjunto de sistema um organismo pluricelular. Vale destacar que temos organismos</p><p>formados por uma única célula formando um organismo unicelular, como as bactérias.</p><p>Existem várias hipóteses que buscam explicar a origem da vida no planeta Terra. Muitos</p><p>pesquisadores já se dedicaram a esse tema e contribuíram com suas pesquisas e experi-</p><p>mentação. Na década de 1920, Aleksandr Oparin e John Haldane descobriram evidências</p><p>9</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>de que a atmosfera e o clima da Terra primitiva eram bem diferentes. A temperatura era</p><p>extremamente alta com intensa atividade vulcânica e grande incidência de radiação ultra-</p><p>violeta. Muitos ciclos de evaporação e precipitação deram origem às poças nas depressões</p><p>de relevos, onde passou a existir um caldo denominado de “sopa cósmica” ou “sopa pri-</p><p>mordial”. Stanley Miller, juntamente com Harold Urey, demonstraram experimentalmente</p><p>que as condições que existiam na Terra primitiva permitiram a formação das moléculas</p><p>orgânicas que caracterizam os seres vivos. Em 1952 ele desenvolveu um sistema fechado</p><p>que recriava o ambiente daquela época. Vapor d’água, amônia, metano e hidrogênio, os</p><p>gases que provavelmente estavam presentes na atmosfera, eram aquecidos, resfriados</p><p>e submetidos à descarga elétrica. O líquido obtido ao final, apresentava moléculas como</p><p>aminoácidos, formaldeído e bases nitrogenadas, a partir das quais, outras moléculas mais</p><p>elaboradas poderiam se formar, como glicose, ribose, etc. Os resultados desse experimento</p><p>demonstraram que as moléculas precursoras da vida podiam se formar espontaneamente</p><p>nas condições do ambiente da época, para mais tarde ocorrer o surgimento da vida.</p><p>Com o passar do tempo, as diversas poças foram aumentando em dimensão e se unin-</p><p>do formando “oceanos primitivos” e na sopa cósmica do seu interior, essas moléculas</p><p>primitivas, como pequenas proteínas e ácidos nucléicos, atraíram moléculas de água</p><p>formando estruturas denominadas</p><p>Acesso</p><p>em 20 de maio de 2023.</p><p>E leia o conteúdo Citoesqueleto, disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/</p><p>structure-of-a-cell/tour-of-organelles/a/the-cytoskeleton. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>7.1. MICROFILAMENTOS OU FILAMENTOS DE ACTINA</p><p>No citoplasma da célula existe actina na sua forma globular, chamada actina G. Confor-</p><p>me a necessidade da célula, as unidades de actinas G se associam formando filamen-</p><p>tos helicoidais de actina, chamados de actina F, que são os microfilamentos.</p><p>Os filamentos de actina ficam dispersos por todo o citoplasma, formando uma trama</p><p>e até feixes como nas microvilosidades, projeções da membrana plasmática apical de</p><p>células que realizam intensa atividade de absorção. Geralmente os filamentos de actina</p><p>se concentram logo abaixo da membrana plasmática, preenchendo também as microvi-</p><p>losidades, e associados a outras proteínas, formam o citoesqueleto cortical.</p><p>Os microfilamentos ou filamentos de actina podem exercer várias funções. São respon-</p><p>sáveis pelos movimentos celulares por meio da polimerização e despolimerização dos</p><p>filamentos de actina que formam uma rede de filamentos corticais na face interna da</p><p>membrana plasmática – o citoesqueleto cortical. O citoesqueleto cortical está envolvido</p><p>em processos dinâmicos das células como adesão, interação, manutenção da forma e</p><p>formação de prolongamentos celulares.</p><p>38</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>A mucosa do intestino delgado é formada por vilosidades intestinais. Cada uma das</p><p>vilosidades é revestida por células chamadas enterócitos em cuja superfície apical en-</p><p>contramos as microvilosidades.</p><p>Os filamentos de actina também podem atuar como trilhos para movimento de proteí-</p><p>nas motoras, como a miosina, favorecendo o movimento de grânulos de secreção e a</p><p>formação do anel contrátil ao final da divisão celular.</p><p>Filamentos Intermediários</p><p>Os filamentos intermediários são exclusivos das células dos organismos multicelulares,</p><p>estando ausentes nos eucariontes unicelulares. Eles são predominantemente citoplas-</p><p>máticos, porém, são também encontrados na lâmina nuclear. Essa lâmina é formada</p><p>por uma trama proteica, composta principalmente por lâminas, que são filamentos in-</p><p>termediários. Ela participa da estrutura do núcleo, além de participar da ancoragem</p><p>da cromatina e da desintegração do envoltório nuclear, durante a divisão celular. Os</p><p>filamentos intermediários diferem dos outros dois componentes do citoesqueleto em</p><p>sua estrutura. Enquanto os filamentos de actina e os microtúbulos são formados de pro-</p><p>teínas globulares, a actina e a tubulina, respectivamente, que se associam para formar</p><p>filamentos, os filamentos intermediários são proteínas fibrosas que se associam para</p><p>formar estruturas altamente resistentes à tração.</p><p>Os filamentos intermediários se arranjam formando uma trama no citoplasma, apresen-</p><p>tam função mecânica, que consiste na sua função primordial, decorre de sua alta resis-</p><p>tência e estabilidade. Em outras palavras, eles resistem a grandes forças de tração sem</p><p>se romperem, não sofrem despolimerização e não se desfazem facilmente, mantendo</p><p>sua integridade. Todavia, eles são altamente dinâmicos, rearranjando-se sempre que</p><p>necessário, como acontece durante a divisão celular, por exemplo, na desorganização</p><p>e na reorganização do envoltório nuclear.</p><p>Microtúbulos</p><p>Os microtúbulos, como o próprio nome diz, são pequenos tubos, estruturas aparente-</p><p>mente ocas com parede formada de proteínas chamadas tubulinas.</p><p>Os microtúbulos são responsáveis por diversos movimentos no interior das células,</p><p>como o transporte de vesículas e organelas e, também, dos cromossomos durante a</p><p>divisão celular.</p><p>As vesículas de secreção que partem do complexo de Golgi, contendo proteínas e/ou</p><p>enzimas que deverão ser exocitadas ou enviadas para um local específico da célula,</p><p>são transportadas por proteínas motoras que se associam aos microtúbulos.</p><p>São elas a cinesina e a dineína. Essas proteínas realizam o transporte de vesículas e</p><p>organelas em sentidos opostos: a cinesina se desloca no sentido extremidade + e a</p><p>dineína no sentido extremidade – do microtúbulo. O transporte de vesículas, contendo</p><p>neurotransmissores ao longo do axônio do neurônio, é mediado por proteínas motora</p><p>associada aos microtúbulos.</p><p>39</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender o funcionamento a relação dos microtúbulos com a</p><p>Cinesina, assista ao vídeo: Molecular Motor Proteins, disponível no link: https://www.youtube.</p><p>com/watch?v=y-uuk4Pr2i8. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>Um grupo de doenças caracterizadas por alterações nos microtúbulos são as tauopatias</p><p>como no caso da doença de Alzheimer. A Doença de Alzheimer apresenta como sinto-</p><p>mas mais comuns perda de memória recente e problemas na fala.</p><p>8. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E ORGANELAS</p><p>Algumas organelas possuem seu próprio sistema de membrana, com essa particulari-</p><p>dade essas organelas possuem funções vitais para a sobrevivência celular, portanto,</p><p>são estruturas internas da célula, delimitadas por membrana, circunscrevem ambientes</p><p>citoplasmáticos específicos, em que existem determinadas moléculas responsáveis por</p><p>reações químicas específicas, que caracterizam microambientes funcionais no interior</p><p>da célula. Nesses “nichos citoplasmáticos” acontecem atividades bioquímicas ou mole-</p><p>culares que permitem a síntese e a secreção de diferentes moléculas, a degradação de</p><p>outras tantas e, ainda, a conversão de um tipo em outro. Podemos dizer que essas ativi-</p><p>dades acontecem em compartimentos celulares ou que a célula é compartimentalizada.</p><p>Além disso, muitas moléculas são transportadas de um compartimento para outro por</p><p>meio de vesículas envoltas por membrana. Dessa forma, são mantidos o trabalho e a</p><p>homeostasia celular, garantindo que cada célula desempenhe a função necessária para</p><p>que cada tecido, órgão e sistema trabalhe adequadamente. Vamos falar da estrutura</p><p>e a função dessas organelas, sendo: retículos endoplasmáticos, complexo de Golgi,</p><p>mitocôndrias, lisossomos, peroxissomos e cloroplastos.</p><p>8.1. RETÍCULOS ENDOPLASMÁTICOS</p><p>O retículo endoplasmático aparece em todas as células eucariontes, embora em pro-</p><p>porções diferentes, formado por um conjunto de membranas que delimitam cavidades</p><p>com formas variadas. A posição da membrana do retículo endoplasmático é contínua à</p><p>membrana externa do envoltório nuclear, daí a proximidade que o retículo apresenta em</p><p>relação ao núcleo. A estrutura do reticulo pode apresentar regiões distintas dependendo</p><p>de sua atividade metabólica. Quando uma determinada porção do retículo tem aderido</p><p>à sua membrana ribossomos, porque naquele momento ele está realizando a síntese</p><p>de proteínas, essa região é chamada de Retículo Endoplasmático Granular ou Rugoso</p><p>(REG ou RER). Todavia, quando a porção do retículo realiza outras funções, como ve-</p><p>remos a seguir, que não a de síntese de proteínas, essa região é chamada de Retículo</p><p>Endoplasmático Agranular ou Liso (REA ou REL). Podemos observar aí a dinâmica</p><p>celular, evidenciando que a estrutura da célula varia conforme a função desempenhada.</p><p>Além de ser sede da síntese proteica, o RER também é responsável pela adição de</p><p>monossacarídeos (pequenos açúcares) a estas proteínas, formando as glicoproteínas,</p><p>componentes importantes na química celular. Células secretoras de proteínas, como as</p><p>40</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>células glandulares, o hepatócito, os neurônios, apresentam grande quantidade de RER</p><p>em seu citoplasma.</p><p>Com relação ao retículo endoplasmático liso, suas principais funções estão relaciona-</p><p>das com a síntese de lipídios, e com modificações químicas intracelulares de várias</p><p>substâncias presentes nas células ou introduzidas nos organismos. Este mecanismo</p><p>de alterações químicas é utilizado com frequência para destoxificar substâncias tóxicas</p><p>introduzidas no organismo, como drogas e agroquímicos. Além das funções de sínte-</p><p>se e modificação de lipídios, e destoxificação, essa organela participa, junto com</p><p>as</p><p>mitocôndrias, da síntese de hormônios esteroides, possui a capacidade de armazenar</p><p>íons Ca+2, sendo uma organela bastante desenvolvida em células musculares estriadas</p><p>e participa do metabolismo de carboidratos, realizando por meio de suas enzimas a</p><p>glicogenólise, degradando o glicogênio e liberando monômeros (unidades) de glicose</p><p>para serem utilizados como fonte de energia para as células, em especial os neurônios.</p><p>8.2. COMPLEXO OU APARELHO DE GOLGI OU COMPLEXO GOLGIENSE</p><p>O complexo de Golgi (CG) apresenta o aspecto de uma série de vesículas achatadas e</p><p>curvadas para dentro, chamadas de cisternas, observe na figura 26.</p><p>Figura 26. Esquema ilustrativo do Complexo de Golgi</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 715).</p><p>O material glicoproteico sintetizado no RER é empacotado em microvesículas e leva-</p><p>do ao complexo de Golgi, chegando a essa organela pela face Cis, ocorrendo a fusão</p><p>de suas membranas, formando novas microvesículas. Por meio dessas microvesícu-</p><p>las, o material vindo do RER vai passando, sucessivamente, pelos compartimentos do</p><p>Golgi, nos quais ele vai sendo gradualmente modificado, sofrendo adição de resíduos</p><p>de carboidratos (glicosilação), fosforilação e sulfatação gerando glicoproteínas que</p><p>vão constituir, por exemplo, o produto de secreção das glândulas, as enzimas lisos-</p><p>sômicas, as glicoproteínas que farão parte da membrana plasmática, entre outras.</p><p>Quando pronta, a vesícula contendo as glicoproteínas, é formada na face Trans do</p><p>Golgi e liberada no citoplasma.</p><p>41</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>CURIOSIDADE</p><p>(1) Glicosilação: ocorre quando os açúcares são inseridos em proteínas e lipídios, constituin-</p><p>do as glicoproteínas e glicolipídeos.</p><p>(2) Sulfatação: Adição de sulfato.</p><p>(3) Fosforilação: Adição de fosfato.</p><p>8.3. LISOSSOMOS</p><p>São organelas arredondadas, envoltas por membrana, com conteúdo de aspecto muito</p><p>variável. Os lisossomos contêm várias enzimas hidrolíticas, que foram sintetizadas no</p><p>RER, glicosiladas e direcionadas ao complexo de Golgi, onde receberam uma “marca”</p><p>que as direciona ao local de atuação, o lisossomo. A “marca” característica das hidrolases</p><p>lisossomais é uma fosforilação no carbono 6 de um resíduo de manose. Logo, toda prote-</p><p>ína que apresentar essa “marca”, manose-6-fosfato (M-6-P), será encaminhada, por meio</p><p>de uma vesícula, a um endossomo tardio, que se transformará em um lisossomo, capaz</p><p>de realizar a atividade de degradação de substratos, ou seja, a digestão intracelular.</p><p>As enzimas encontradas no interior dos lisossomos, as hidrolases, são responsáveis</p><p>pela quebra de ligações químicas das moléculas, realizando, assim, a digestão intrace-</p><p>lular, em pH ácido. A célula se utiliza desse processo para digerir moléculas e micror-</p><p>ganismos que entram na célula, assim como, para realizar a reciclagem de organelas</p><p>que já não funcionam como deveriam. Vale ressaltar a relação dos lisossomos com a</p><p>fagocitose e pinocitose, que esse processo resulta em endossomos tardios que se tor-</p><p>naram lisossomos.</p><p>Você sabia que existem ausadas pela disfunção de organelas citoplasmáticas, acarretando di-</p><p>versos problemas aos seus portadores? É o que acontece na doença de Tay-Sachs. O portador</p><p>da doença de Tay-Sachs apresenta uma mutação no gene HEXA, localizado no cromossomo</p><p>15. Esse gene codifica uma enzima chamada Hexosaminidase-A (Hex-A), que fica dentro do</p><p>lisossomo, organela responsável pela digestão intracelular, nesse caso, de uma substância</p><p>lipídica chamada GM2-gangliosídio. Essa molécula existe normalmente em pequenas quanti-</p><p>dades nos neurônios, porém, quando ela não é digerida pela falta de Hex-A, essa substância</p><p>acumula nas células nervosas, provocando danos nessas células e culminando na sua morte.</p><p>Peroxissomos</p><p>São organelas citoplasmáticas envoltas por membrana, que apresentam formato es-</p><p>férico ou ovoide, e que contêm enzimas responsáveis pela oxidação de ácidos graxos</p><p>e, também, responsáveis pela degradação de peróxido de hidrogênio (H2O2), por en-</p><p>zimas oxidases e catatases. O peróxido de hidrogênio é um metabólito prejudicial à</p><p>célula e, por ação dessas enzimas é convertido em oxigênio e água, minimizando seus</p><p>efeitos nocivos às células. Frente ao exposto nessa unidade, podemos concluir que os</p><p>compartimentos celulares membranosos realizam funções diferentes, mas em conjun-</p><p>42</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>to, garantem a manutenção das funções celulares, permitindo que a célula sobreviva e</p><p>possibilite a vida dos organismos.</p><p>Mitocôndrias</p><p>São organelas constituídas por duas membranas limitando um espaço interno, a matriz</p><p>mitocondrial. A membrana externa é lisa e a interna se dobra, enviando para o interior</p><p>alguns prolongamentos – as cristas mitocondriais (Figura 27).</p><p>Figura 27. Estrutura da mitocôndria</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 757).</p><p>As mitocôndrias apresentam ribossomos e DNA próprio, o DNA mitocondrial, se du-</p><p>plicam de maneira independente das células, o que reforça a ideia a favor da teoria</p><p>endossimbiótica para a sua origem.</p><p>A principal função das mitocôndrias é a de produção de energia (E) na forma de ATP</p><p>(Adenosina-Tri-Fosfato). Vamos entender o que isso significa?!</p><p>Quando nos alimentamos, ingerimos na dieta, alimentos altamente energéticos como</p><p>pão, macarrão, batata, entre outros. Eles são ricos em polímeros chamados carboi-</p><p>dratos, compostos de pequenas unidades, os monômeros, como a glicose. No nosso</p><p>sistema digestório, esses polímeros são quebrados ou digeridos e, durante a absorção</p><p>no intestino, as moléculas de glicose resultantes desse processo, são transferidas das</p><p>células intestinais para os vasos sanguíneos, sendo distribuídas pelo corpo.</p><p>A glicose circulante entra nas células e, embora ela seja uma molécula altamente ener-</p><p>gética, as células não conseguem utilizar a energia nela contida para realizar suas fun-</p><p>ções. Então, a glicose é quebrada para entrar na mitocôndria, onde sofre uma série de</p><p>reações químicas que constituem o processo de respiração celular, sendo que, a partir</p><p>de uma molécula de glicose são formados ATPs, água e gás carbônico. Essas molécu-</p><p>las de ATP são utilizadas pela célula como energia para as suas funções. Por isso, dize-</p><p>mos que alguns eventos ou reações celulares, como o transporte ativo, gastam ATP, ou</p><p>seja, precisam gastar energia da célula para acontecer. Essa transformação em energia</p><p>ocorre em duas etapas: o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, que se processa na</p><p>matriz mitocondrial, e o sistema transportador de elétrons ou cadeia transportadora de</p><p>elétrons que ocorre na membrana interna da mitocôndria (Figura 28).</p><p>43</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 28. Resumo da conversão de energia que acontece na mitocôndria</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 759).</p><p>Nas células do tecido adiposo pardo ou marrom, encontrado em grande quantidade</p><p>nos animais que hibernam, como o urso polar, a cadeia transportadora de elétrons</p><p>produz energia que é convertida em calor, devido à presença de uma enzima chamada</p><p>termogenina. O sangue dos animais é aquecido, aquecendo seu corpo e provocando o</p><p>despertar do período de hibernação.</p><p>Cloroplastos</p><p>Os cloroplastos são organelas citoplasmáticas que possuem a mesma origem das mito-</p><p>côndrias e desempenham papel semelhante nas células vegetais, já que são responsá-</p><p>veis pelo processo de fotossíntese, processo pelo qual a luz (energia eletromagnética)</p><p>é absorvida por pigmentos e convertida em energia química, na forma de ligações quí-</p><p>micas dos carboidratos. A forma dessas organelas pode ser representada como lente</p><p>biconvexa, são visíveis em microscópio óptico.</p><p>Os cloroplastos são constituídos por membrana dupla, sendo que internamente tem um</p><p>sistema delimitado por membrana, contendo clorofila, pigmento que capta a energia da</p><p>luz para a fotossíntese, cada cloroplasto contém várias moléculas circulares de DNA.</p><p>Na fase fotoquímica/luminosa (fase clara) ocorrem as reações apenas na presença</p><p>de luz e acontecem</p><p>nas lamelas dos tilacoides do cloroplasto. Na fase escura temos</p><p>os processos bioquímicos da fotossíntese, que acontecem com a fixação do CO2 e</p><p>a diminuição do carbono fixado em carboidrato. O aproveitamento do carbono ocorre</p><p>mediante uma via chamada de ciclo de Calvin-Benson, em homenagem aos dois pes-</p><p>quisadores que muito contribuíram para a elucidação das várias etapas desse ciclo.</p><p>44</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Nesta unidade foram apresentados os conceitos de origem da vida, formação e carac-</p><p>terísticas das células. Exploramos a formação e função das organelas, demostrando a</p><p>máquina operacional que são as células. Você pode compreender a importância dos</p><p>conceitos de biologia celular, para desempenhar um excelente trabalho na área de saú-</p><p>de, percebendo a correlação de cada organela com determinados tipos de patologias e</p><p>desequilíbrios orgânicos.</p><p>A unidade trouxe muitos assuntos que por vezes serão correlacionados com outros con-</p><p>teúdos que estudarão no decorrer do curso, sendo muito importante a plena compreen-</p><p>são dos assuntos tratados aqui, para que você seja capaz de compreender a fisiologia,</p><p>patologia, histologia, genética e tantos outros conteúdos da área de saúde.</p><p>Bons estudos!</p><p>46</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>UNIDADE 2</p><p>CÓDIGO DA VIDA</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá! Estudante.</p><p>Nesta unidade você compreenderá o código da vida, essa analogia ao DNA (ácido de-</p><p>soxirribonucleico), está relacionado ao fato dessa molécula conter todas as informações</p><p>genéticas de um indivíduo.</p><p>O DNA é uma molécula complexa encontrada em todas as células dos seres vivos e</p><p>contém as informações genéticas que determinam as características e o funcionamento</p><p>de um organismo.</p><p>Você entenderá que o código da vida está contido na sequência das bases nitrogena-</p><p>das no DNA, que são chamadas de sequência de nucleotídeos.</p><p>O núcleo celular é a organela responsável por manter o DNA isolado das demais organelas da</p><p>célula, mas você já se questionou se todas as células eucariontes possuem núcleo? Pois é, com</p><p>exceção das hemácias dos mamíferos todas as demais células eucariontes possuem núcleo.</p><p>Iniciaremos a unidade evidenciado a função do núcleo celular, bem como as diferenças</p><p>entre DNA e RNA, seguindo para compreensão de como ocorre a síntese proteica e os</p><p>conceitos de replicação, transcrição e tradução do DNA.</p><p>Todos esses ensinamentos embasaram uma construção de conhecimento para sub-</p><p>sidiar a compreensão de temas relacionados a patologia, microbiologia, histologia e</p><p>demais assuntos da área de saúde.</p><p>1. NÚCLEO</p><p>As células eucariontes contêm uma estrutura que abriga o material genético, denominada</p><p>de núcleo celular, sendo uma organela vital a vida da célula e propagação dessa vida.</p><p>O material genético é o ácido desoxirribonucleico (DNA), que tem a função de trans-</p><p>mitir as características dos seres vivos aos seus descendentes, bem como controlar</p><p>todas as funções celulares. Em geral as células eucariontes apresentam apenas um</p><p>núcleo, mas ocorre a presença de células multinucleadas, como as do músculo es-</p><p>quelético e dos hepatócitos.</p><p>Como função primária do núcleo podemos citar a proteção e separação do DNA das</p><p>demais reações que ocorrem no citoplasma, com esse isolamento o núcleo propor-</p><p>47</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>ciona o ambiente ideal para ocorrer as reações bioquímicas como a replicação, a</p><p>transcrição e o reparo do DNA.</p><p>Vale ressaltar que no núcleo, o DNA interage com proteínas denominadas histonas.</p><p>Juntos, DNA e histonas constituem a cromatina, que é responsável pela compactação</p><p>do DNA e pelo controle da expressão gênica.</p><p>Há núcleos que apresentam um só conjunto cromossômico (n) da espécie. É o caso dos</p><p>espermatozoides e dos ovócitos de humanos, que são células gaméticas, chamadas</p><p>de células haplóides (n) e apresentam 23 cromossomos, um representante de cada par</p><p>cromossômico da espécie. A maioria das células, porém, apresentam dois conjuntos</p><p>cromossômicos, e são chamadas células diplóides (2n), como é o caso das células</p><p>somáticas humanas que tem 46 cromossomos.</p><p>Durante a interfase, os núcleos apresentam a cromatina em seu volume natural, mas</p><p>antecedendo a divisão celular, o volume da cromatina dobra, devido à replicação do DNA,</p><p>assim como a quantidade de histonas e, com isso, o tamanho do núcleo aumenta. Du-</p><p>rante a divisão celular, o núcleo se desorganiza e os cromossomos, resultantes da con-</p><p>densação da cromatina, ocupam todo o citoplasma e são divididos para as células-filhas.</p><p>O núcleo se relaciona com o citoplasma de forma ativa, moléculas saem do núcleo em</p><p>direção ao citoplasma, como o RNA e, outras tantas, entram no núcleo vindas do cito-</p><p>plasma, como as proteínas.</p><p>O núcleo (Figura 1) é envolvido e delimitado pelo envoltório nuclear, que apresenta diversos</p><p>poros nucleares. No seu interior existe um componente de aparência amórfica (sem forma)</p><p>que é a matriz nuclear ou nucleoplasma, rica em proteínas, onde é encontrado o com-</p><p>ponente filamentoso ou granuloso, a cromatina, que apresenta corpos densos e bastante</p><p>evidentes, os nucléolos. A cromatina se prende ao envoltório nuclear pela lâmina nuclear.</p><p>Figura 01. (a) Diagrama do núcleo das células mostrando todos os seus componentes</p><p>Fonte: Junqueira e Carvalho (2023, p. 181).</p><p>48</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender melhor o núcleo das células eucariontes assista ao vídeo: Núcleo Celular,</p><p>disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=beux6yzGzeQ. Acesso em: 03 jun. 2023.</p><p>2. ENVOLTÓRIO NUCLEAR</p><p>A microscopia eletrônica permitiu verificar que o núcleo é delimitado e envolvido por</p><p>uma complexa estrutura, chamada envoltório nuclear, e não apenas por uma membrana</p><p>nuclear ou carioteca como era anteriormente chamada. O envoltório nuclear, que com-</p><p>partimentaliza o material genético, tem por função:</p><p>01. Organização espacial do material genético no núcleo: os genes ocupam regiões</p><p>determinadas no núcleo;</p><p>02. Proteção mecânica do conteúdo nuclear: contra movimentos provocados pelo</p><p>citoesqueleto do citoplasma;</p><p>03. Barreira seletiva entre o núcleo e o citoplasma: distribuição de proteínas e íons</p><p>nos dois ambientes;</p><p>04. Determinação de ambientes diferentes na célula: no núcleo ocorrem a replica-</p><p>ção e a transcrição do DNA e no citoplasma ocorre a síntese proteica.</p><p>O envoltório nuclear recebe esse nome porque é composto por duas membranas, seme-</p><p>lhantes a membrana plasmática, que delimitam um espaço chamado espaço perinuclear.</p><p>A membrana externa do envoltório nuclear tem continuidade com a membrana do re-</p><p>tículo endoplasmático (RE), sendo muito semelhante a ela e, inclusive, apresentando</p><p>alguns ribossomos aderidos, o espaço perinuclear tem continuidade com a luz do RE,</p><p>apresentando ambos, conteúdos semelhantes, rico em cálcio, proteínas e enzimas.</p><p>A membrana interna do envoltório nuclear, voltada para o interior do núcleo, tem íntimo</p><p>contato com a lâmina nuclear e com a cromatina. Essa membrana apresenta proteínas</p><p>intrínsecas, que se ligam às proteínas da lâmina nuclear, e à cromatina, especialmente,</p><p>à heterocromatina.</p><p>Em alguns pontos, essas duas membranas se fundem, formando interrupções canalicu-</p><p>lares que são os complexos de poros.</p><p>Os complexos de poros são regiões extremamente elaboradas onde ocorre a fusão das</p><p>membranas interna e externa do envoltório nuclear, formando canais. O número e a</p><p>localização dos complexos de poros, varia de acordo com o tipo celular. São estruturas</p><p>macromoleculares importantíssimas na permeabilidade nuclear. Por eles são transpor-</p><p>tadas proteínas, RNA e suas combinações.</p><p>Sabe-se que os complexos de poros são formados por oito elementos verticais, por</p><p>entre os quais passam as membranas do envoltório nuclear, conectados em suas extre-</p><p>midades e na região mediana, formando anéis, como um canal central (Figura 2).</p><p>49</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 02. Diagrama do complexo de poro do envoltório nuclear</p><p>Legenda: canto inferior direito=> representação</p><p>do núcleo com o envoltório nuclear, matriz nuclear e nucléo-</p><p>lo. Ampliado está o complexo de poro=> em azul e amarelo estão as membranas do envoltório nuclear e em</p><p>rosa as proteínas que formam a estrutura do poro, incluindo as fibrilas ou filamentos mostrados em verde.</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 173).</p><p>As faces citoplasmática e nuclear do complexo de poro não são simétricas, ou seja,</p><p>não são iguais. Há filamentos que se projetam em direção ao citoplasma, como existem</p><p>outros que formam uma estrutura em cesto na face nuclear. Já foram descritos mais de</p><p>cem tipos diferentes de proteínas que participam do complexo de poros.</p><p>A lâmina nuclear está localizada logo abaixo do envoltório nuclear, na face citoplasmática,</p><p>é encontrada a lâmina nuclear. Sua espessura varia de 10 a 200 nm e sua constituição é</p><p>basicamente proteica. É formada principalmente por lâminas, proteínas que compõem os</p><p>filamentos intermediários do citoesqueleto. A lâmina nuclear tem como funções:</p><p>(a) Ancoragem da cromatina, especialmente a heterocromatina;</p><p>(b) Regulação da expressão gênica e da replicação do DNA;</p><p>(c) Desestruturação e restruturação do envoltório nuclear durante a divisão celular.</p><p>A matriz nuclear é uma estrutura proteica fibrogranular que alicerça o núcleo. Ela se</p><p>associa ao DNA, exercendo importante papel durante a replicação do DNA e, também,</p><p>na regulação gênica. Essa matriz é rica em proteínas e apresenta RNA e fosfolípídeos.</p><p>50</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Dentre as proteínas da matriz podemos citar as glicoproteínas, as matrinas, as metalo-</p><p>proteínas, principalmente às associadas a íons de cobre que atuam no silenciamento e</p><p>ativação de genes, além das proteínas que participam dos processos de replicação e</p><p>transcrição do DNA.</p><p>3. CROMATINA, CROMOSSOMOS E GENES</p><p>O interior do núcleo das células eucariontes possuem elementos vitais para todo o pro-</p><p>cesso de multiplicação celular, vale ressaltar a relevância da cromatina, cromossomos</p><p>e a compreensão dos genes.</p><p>A cromatina nada mais é que a associação de DNA com proteínas histonas, que de-</p><p>sempenham um papel na compactação e dobramento da molécula de DNA, para que</p><p>ela possa chegar a um tamanho que caiba no núcleo da célula. As proteínas que se</p><p>associam ao DNA são as histonas e cinco tipos se destacam sendo: H1, H2A, H2B, H3,</p><p>H4. A estrutura da cromatina é semelhante em todas as células eucariontes.</p><p>Segundo Junqueira e Carneiro (2023), o DNA entre dois núcleos de histonas é deno-</p><p>minado DNA linker (ou DNA de conexão). Um núcleo de histonas com o DNA ao seu</p><p>redor e mais um segmento de DNA linker intitula-se nucleossomo, que corresponde ao</p><p>primeiro nível de compactação do DNA, a unidade básica da cromatina. A região amino-</p><p>-terminal de cada histona projeta-se para fora do octâmero de histonas. Essa projeção</p><p>das histonas tem importante papel no remodelamento da cromatina e no controle epi-</p><p>genético da expressão gênica. Como exemplificado na figura 3.</p><p>Figura 03. Organização básica da cromatina</p><p>Legenda: A cadeia de</p><p>DNA enovela-se ao redor</p><p>de um núcleo proteico em</p><p>intervalos regulares. Esse</p><p>núcleo é composto de</p><p>quatro pares de histonas:</p><p>H2A, H2B, H3 e H4, por</p><p>isso denominado “octâ-</p><p>mero de histonas”. Entre</p><p>um núcleo de histonas e</p><p>o outro está o DNA linker.</p><p>Um núcleo de histonas</p><p>com cerca de 147 pares</p><p>de base (pb) ao seu redor</p><p>e mais um segmento de</p><p>DNA linker denomina-se</p><p>“nucleossomo”, a unidade</p><p>básica da cromatina. Essa</p><p>estrutura é comparada a</p><p>um colar de contas.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 187).</p><p>51</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Duas moléculas de cada uma das histonas, H2A, H2B, H3 e H4, se agrupam para</p><p>formar um octâmero (estrutura formada por oito moléculas). Ao redor desse octâmero</p><p>de histonas, 147pb de DNA se enrolam completando uma volta mais ¾ de volta, for-</p><p>mando um core nucleossômico. Vários desses core apresentam-se unidos por um DNA</p><p>espaçador (linker) com aproximadamente 53 pares de bases, formando uma estrutu-</p><p>ra chamada de nucleossomo, caracterizando o primeiro nível de organização da fibra</p><p>cromatínica conhecida como colar de contas ou como nucleofilamento, que possui em</p><p>torno de 10nm de espessura.</p><p>No núcleo da célula em interfase é comum observar ao microscópio regiões da croma-</p><p>tina mais condensada (heterocromatina) e outras menos condensadas (eucromatina). A</p><p>heterocromatina representa regiões do DNA que não estão sendo expressas, ou seja,</p><p>onde não está havendo transcrição e, por isso, se apresenta mais condensada, de</p><p>forma que o DNA daquela região não fica acessível às enzimas transcricionais. Porém,</p><p>as regiões que apresentam atividade gênica, isto é, onde está ocorrendo a transcrição</p><p>para a formação de RNA, a cromatina fica mais frouxa ou descondensada, de forma</p><p>que os sítios de ligação do DNA às enzimas do processo transcricional ficam expostos,</p><p>caracterizando a eucromatina, exemplificado na figura 4.</p><p>Figura 04. (A) Diagrama da estrutura da cromatina e (B) eletromicrografia de um linfócito B colorida artifi-</p><p>cialmente evidenciando a eucromatina e a heterocromatina</p><p>Legenda: Figura A => DNA empacotado; Figura B=> citoplasma do linfó-</p><p>cito em marrom e o núcleo circundado em vermelho, apresentando a eu-</p><p>cromatina (em bege), a heterocromatina (em azul) e o nucléolo (em verde).</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>94</p><p>).</p><p>52</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Embora todas as células de um organismo apresentem igualmente o mesmo DNA, ou</p><p>seja, a mesma sequência de nucleotídeos, cada tipo celular tem a expressão do DNA</p><p>diferente devido às diferenças nas regiões da cromatina que estão na forma de eucroma-</p><p>tina ou de heterocromatina. Por exemplo, o queratinócito, uma célula da epiderme, tem a</p><p>região do DNA codificadora de queratina na forma eucromática, ativa e sintetiza (produz)</p><p>queratina, enquanto a região codificadora da insulina está na forma heterocromática, ina-</p><p>tiva. Por isso, o queratinócito não produz insulina, que é uma proteína com característica</p><p>hormonal produzida pelas células beta do pâncreas. Já na célula beta do pâncreas, ao</p><p>contrário, a região de DNA codificadora da queratina está na forma heterocromática e a</p><p>da insulina, na forma eucromática. Assim ocorre o controle da expressão gênica.</p><p>CURIOSIDADE</p><p>Você sabia que o DNA humana totalmente esticado pode chagar a 3 metros de comprimento.</p><p>Cromossomos são a versão compactada da cromatina, cada cromossomo corresponde</p><p>a uma molécula de DNA. A cromatina e os cromossomo são estruturas com a mesma</p><p>origem que irão se diferencia em um determinado momento na anatomia e fisiologia.</p><p>Ao iniciar a divisão celular, seja por mitose ou meiose, faz-se necessário que a cro-</p><p>matina se compacte ainda mais e se individualize em blocos cromatínicos, que são os</p><p>cromossomos. Nessa forma bastante compactada, os cromossomos são mais facilmen-</p><p>te divididos, de forma equitativa, para as células-filhas. Desse modo, vamos entender</p><p>esses estados diferentes que o material genético pode apresentar, dependendo da fase</p><p>de vida da célula. Os seres humanos possuem 46 cromossomos, organizados em 23</p><p>pares de cromossomos. Vinte e dois pares são chamados de autossomos, porque seu</p><p>DNA não codifica características sexuais, apenas as autossômicas. Um par é chamado</p><p>sexual porque determina as características sexuais do indivíduo.</p><p>Em cada par, seja autossômico ou sexual,</p><p>existe um elemento de origem materna e</p><p>outro de origem paterna. Cada ser humano</p><p>recebeu 23 cromossomos do pai, trazidos</p><p>pelo espermatozoide, e 23 cromossomos da</p><p>mãe, contidos no ovócito. Durante a fecun-</p><p>dação, esses cromossomos se uniram em</p><p>um núcleo de uma célula chamada zigoto,</p><p>da qual todas as outras células se originarão.</p><p>Cada cromossomo, quando observado ao</p><p>microscópio durante a divisão celular, apre-</p><p>senta duas metades, que são chamadas</p><p>cromátides (Figura 5). As cromátides de um</p><p>mesmo cromossomo são chamadas cromá-</p><p>tides irmãs e, quando pertencem a cromos-</p><p>somos diferentes do mesmo</p><p>par, são cha-</p><p>madas cromátides homólogas.</p><p>Figura 05. Cromossomo com suas</p><p>cromátides irmãs</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 197).</p><p>53</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Os cromossomos apresentam uma região chamada centrômero. Cada cromossomo pos-</p><p>sui um centrômero. A porção do cromossomo situada acima do centrômero é chamada</p><p>braço curto e aquela localizada abaixo do centrômero é o braço longo do cromossomo.</p><p>A posição do centrômero determina a classificação do cromossomo em quatro tipos:</p><p>metacêntrico (no meio do cromossomo), submetacêntrico (deslocado do centro), acro-</p><p>cêntrico (próximo à extremidade) e telocêntrico (na extremidade) (Figura 6).</p><p>Figura 06. Diagrama mostrando os tipos de cromossomo, conforme a posição do cen-</p><p>trômero, e os braços curto e longo</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 197).</p><p>As extremidades cromossômicas são chamadas telômeros. São regiões que possuem</p><p>sequências ricas em guanina (G), repetidas inúmeras vezes, que impedem a fusão dos</p><p>cromossomos. Estudos demonstram que são perdidos pares de bases dos telômeros</p><p>durante as divisões celulares e que esse fato é responsável pelo envelhecimento.</p><p>Quanto maior o número de divisões por que passa a célula, menor se tornam os telôme-</p><p>ros dos cromossomos e mais instáveis eles ficam. Todavia, as células transformadas,</p><p>que dão origem ao câncer, são capazes de manter a atividade de uma enzima chamada</p><p>telomerase, que promove o alongamento dos telômeros. Sendo assim, embora elas se</p><p>dividam inúmeras vezes, seus telômeros não encurtam e elas não envelhecem e mor-</p><p>rem, como acontece com as células normais ou saudáveis.</p><p>Os cromossomos compõem sequências específicas chamadas genes, que são respon-</p><p>sáveis pelo armazenamento, pela transmissão e pela expressão das informações gené-</p><p>ticas dos organismos vivos. São responsáveis pela unidade e por toda diversidade da</p><p>vida ao mesmo tempo. Quando alterados, de forma natural ou devido à ação de deter-</p><p>minados fatores, podem dar origem às moléculas modificadas que deixarão de exercer</p><p>sua função normal, respondendo por inúmeras doenças, muitas das quais podem ser</p><p>transmitidas pelas descendências.</p><p>Um artigo recém-publicado na revista Science intitulado The complete sequence of a</p><p>human genome apresentou a sequência completa de 3.055 bilhões de pares de base</p><p>no genoma humano (Fonte: Nurk et al. 2022, Science 376, 44–53). Desde 2003, quando</p><p>teve início o Projeto Genoma Humano, haviam sido sequenciados 92% do genoma e</p><p>8% ainda estavam desconhecidos. Nesses bilhões de pares de bases agora sequen-</p><p>ciados, foram encontrados 63.494 genes, responsáveis por codificar 19.969 proteínas.</p><p>Esse trabalho é resultado da dedicação e esforço de diversos pesquisadores, de di-</p><p>54</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>ferentes centros e consórcios de pesquisa, que quase 20 anos depois, nos fornece a</p><p>grandiosa dimensão do nosso genoma.</p><p>Como podemos observar o genoma é o nome dado ao conjunto de pares de bases que</p><p>constitui o material genético de uma espécie. Pode ser desde o genoma de uma bacté-</p><p>ria, até o genoma humano. Isto é, toda a informação contida na molécula do DNA das</p><p>células, constitui o genoma, onde existem regiões codificadoras e não codificadoras, ou</p><p>seja, regiões que contém informações e outras que não as contém. Muitos organismos</p><p>já tiveram seu genoma sequenciado como algumas bactérias, plantas e peixes.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre o sequenciamento do genoma humano, assista ao</p><p>vídeo: How to sequence the human genome. Disponível em: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=MvuYATh7Y74, acesso em: 03 jun. 2023.</p><p>No genoma são encontrados vários genes, sequências de DNA localizadas em uma de-</p><p>terminada região de um ou mais cromossomos que contém informação para um produto</p><p>funcional, seja uma proteína, RNAt ou RNAr. Grande parte do nosso DNA é não codi-</p><p>ficadora, ou seja, não é responsável por algum tipo de informação, porém, as regiões</p><p>codificadoras formam os genes.</p><p>A informação hereditária contida no gene é decodificada numa molécula, o RNA, duran-</p><p>te a transcrição e, depois, é utilizada na tradução, síntese de uma proteína. Esse me-</p><p>canismo é conhecido por expressão gênica. Na célula em interfase, os genes ficam dis-</p><p>tribuídos ao longo da cromatina, mas no momento em que acontece a divisão da célula</p><p>ocorre a individualização dos cromossomos e os genes passam a serem localizados</p><p>em pontos específicos nos cromossomos, que são chamados locus gênicos (Figura 7).</p><p>Figura 07. Localização dos genes nos cromossomos (locus gênicos)</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-</p><p>P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>98</p><p>).</p><p>55</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>Interfase: fase da vida da célula em que ela não está se dividindo.</p><p>Ela pode estar se preparando para dividir ou não.</p><p>Pentose: estrutura química formada por 5 átomos de Carbono (C) como os açúcares ribose</p><p>e desoxirribose.</p><p>4. NUCLÉOLO; CONCEITO DE DNA; RNA</p><p>O nucléolo se encontra no interior do núcleo das células interfásicas é possível obser-</p><p>var uma região de cromatina mais condensada a que chamamos nucléolo. O nucléolo</p><p>é a região mais evidente do núcleo interfásico e não é envolto por membrana. Sabe-se</p><p>que o nucléolo representa regiões da cromatina que participam da formação dos ribos-</p><p>somos, ou seja, aí existem genes para RNAr ou melhor, genes que se expressam na</p><p>produção de RNAr.</p><p>O tamanho e a forma do nucléolo estão relacionados com o estado funcional da célu-</p><p>la. Células com intensa atividade metabólica costumam apresentar nucléolos maiores.</p><p>Isso decorre do fato de que as células que realizam a síntese de proteínas em níveis</p><p>altos, precisam de maior quantidade de ribossomos.</p><p>Algumas células como os hepatócitos, por exemplo, podem ter mais de um nucléolo</p><p>porque o metabolismo celular é alto assim como a atividade de síntese de proteínas.</p><p>Durante a divisão celular o nucléolo desaparece, ou melhor, ele não é visto na micros-</p><p>copia, como sabemos, a célula que entra em divisão, condensa a cromatina em forma</p><p>de cromossomos. Então, aquela porção de cromatina que forma o nucléolo também</p><p>fará parte dos cromossomos, ocupando sítios cromossômicos específicos, chamados</p><p>Regiões Organizadoras do Nucléolo (NORs ou RONs). Sendo assim, podemos enten-</p><p>der que o nucléolo desaparece durante a divisão celular, mas as NORs permanecem</p><p>nos cromossomos e que, após a divisão, quando os cromossomos se descondensam</p><p>e a célula voltar à interfase, o nucléolo voltará a se organizar. Podemos entender esse</p><p>mecanismo como parte da dinâmica celular.</p><p>Como o nucléolo é uma porção da cromatina é composto por DNA, proteínas histonas e</p><p>não histonas. O DNA, contém os genes ribossomais que darão origem às subunidades</p><p>ribossomais. Logo, o nucléolo apresenta também RNAr, transcrito a partir do DNA ribos-</p><p>somal, e pequenas ribonucleoproteínas que se associam ao RNA, como a fibrilarina. Já</p><p>foram identificados aproximadamente 350 tipos de proteínas nucleolares.</p><p>Todas as moléculas presentes no nucléolo se agrupam de formas variadas de tal modo</p><p>que, ao ser observado à microscopia eletrônica de transmissão (Figura 8) e dependen-</p><p>do do tipo celular, o nucléolo pode ser classificado como reticulado, compacto ou com</p><p>camadas concêntricas.</p><p>56</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Figura 08. Micrografia eletrônica mostrando à esquerda um núcleo com o envoltório nuclear e o nucléolo</p><p>bastante evidente e, à esquerda, em destaque um nucléolo concêntrico mostrando suas regiões (centros</p><p>fibrilares, componente fibrilar denso e componentes granular)</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 329).</p><p>Ácidos Nucléicos</p><p>O nome ácido nucléico advém do fato de apresentarem caráter ácido e por terem sido</p><p>incialmente observadas dentro do núcleo das células. São polímeros, formados de mo-</p><p>nômeros de nucleotídeos, que não estão presentes apenas no núcleo das células, mas</p><p>também no citoplasma, inclusive em organelas como mitocôndrias e cloroplastos e, em</p><p>células procariontes.</p><p>Nos núcleos interfásicos associam-se às proteínas formando a</p><p>cromatina que, durante a divisão celular forma os cromossomos.</p><p>O conhecimento da estrutura e das funções exercidas pelos ácidos nucléicos originou</p><p>um avanço biotecnológico surpreendente possibilitando a clonagem, a seleção de em-</p><p>briões, o desenvolvimento de terapias celulares e gênicas, a bioengenharia, o aconse-</p><p>lhamento genético, o sequenciamento do genoma de diversos organismos, os exames</p><p>de determinação de paternidade, o diagnóstico e o prognóstico de doenças genéticas,</p><p>entre outros avanços.</p><p>São conhecidos dois tipos de ácidos nucléicos. O DNA (Ácido Desoxirribonucleico ou</p><p>ADN) e o RNA (Ácido Ribonucleico ou ARN). Esses nomes foram atribuídos devido ao</p><p>tipo de pentose (açúcar) que apresentam, desoxirribose e ribose, respectivamente, e</p><p>que tem como diferença a hidroxila do carbono 2 do açúcar (Figura 9).</p><p>57</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 09. Estrutura molecular das pentoses formadoras dos ácidos nucleicos.</p><p>Legenda: (Molécula de deso-</p><p>xirribose a esquerda e de ribo-</p><p>se a direita. Observe que elas</p><p>têm fórmula química C5H10O4 e</p><p>C5H10O5, respectivamente).</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 223).</p><p>DNA</p><p>A estrutura do DNA, decifrada pelo zoólogo James Watson e pelo físico Francis Crick foi</p><p>tornada pública por uma comunicação publicada no periódico Nature em 25 de abril de</p><p>1953 e rendeu aos pesquisadores o Prêmio Nobel de Medicina em 1962.</p><p>O modelo proposto por Watson e Crick, mostra que o DNA é um polímero, ou seja, uma</p><p>macromolécula formada de monômeros chamados nucleotídeos. Os nucleotídeos são</p><p>constituídos por uma pentose, um açúcar com cinco carbonos, uma base nitrogenada,</p><p>que pode ser uma purina ou uma pirimidina e, um grupo fosfato (PO4). No caso do DNA</p><p>a pentose é uma desoxirribose.</p><p>Os nucleotídeos se ligam um ao outro para formar uma fita ou cadeia de nucleotídeos.</p><p>Essa ligação ocorre sempre entre o fosfato ligado ao carbono 5’ da pentose de um nu-</p><p>cleotídeo com o carbono 3’ da pentose do nucleotídeo adjacente. O carbono 3’ da pen-</p><p>tose é o que se liga à base nitrogenada e o carbono 5’ é o que se liga ao grupo fosfato.</p><p>A ligação entre um nucleotídeo e outro tem o sentido 5’=>3’ para a formação da cadeia</p><p>ou fita de nucleotídeos.</p><p>Todavia, a molécula de DNA é constituída de duas fitas ou cadeias de nucleotídeos. É</p><p>uma molécula fita dupla, cujo, os nucleotídeos de uma fita se ligam pelas bases nitroge-</p><p>nadas através de ligações de hidrogênio e, de forma complementar, aos nucleotídeos</p><p>da outra fita. Isto quer dizer que a ligação dos nucleotídeos das duas cadeias ocorre</p><p>não entre bases iguais e de mesma categoria, mas entre bases complementares. Isso</p><p>se deve à estrutura química das bases nitrogenadas (Figura 10).</p><p>58</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Figura 10. Estrutura do DNA.</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 222).</p><p>Existem dois tipos ou categorias de bases nitrogenadas: as purinas (bases púricas) e as</p><p>pirimidinas (bases pirimídicas) (Figura 11). Pertencem ao grupo das purinas a Adenina</p><p>(A) e a Guanina (G) e ao grupo das pirimidinas, a Timina (T), Citosina (C) e a Uracila</p><p>(U), esta última não encontrada no DNA, apenas no RNA.</p><p>Figura 11. Bases nitrogenadas púricas e pirimídicas.</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carvalho (2023, p. 30).</p><p>No DNA as ligações complementares ocorrem entre A e T; e entre C e G.</p><p>Entre A e T ocorrem duas ligações de Hidrogênio e entre C e G acontecem três ligações de</p><p>Hidrogênio, o que garante a complementariedade entre elas. Sendo assim, as duas fitas de</p><p>nucleotídeos estabelecem ligações de hidrogênio entre bases nitrogenadas complemen-</p><p>tares, formando uma estrutura muito semelhante a uma escada. Os degraus da escada</p><p>estariam representados pelas ligações entre as bases nitrogenadas das duas cadeias de</p><p>nucleotídeos e, o corrimão da escada, seriam as pentoses e os fosfatos (figura 12).</p><p>59</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 12. Diagrama ilustrativo da cadeia dupla de nucleotídeos do DNA</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 222).</p><p>Ao observar a figura acima é possível verificar que a cadeia de nucleotídeos da esquer-</p><p>da tem sentido 5’=>3’ e a cadeia de nucleotídeos da direita apresenta sentido inverso,</p><p>ou seja, 3’=>5’ e as desoxirriboses estão invertidas, com o ápice voltado para baixo.</p><p>Podemos dizer que as duas cadeias ou fitas de nucleotídeos são antiparalelas, ou seja,</p><p>elas se dispõem paralelamente uma em relação a outra, mas com sentidos contrários.</p><p>Esse fato ocorre para que as bases nitrogenadas consigam realizar as ligações de</p><p>hidrogênio voltadas para o centro da molécula. Assim, no centro da molécula estão os</p><p>pares de bases (pb) que são utilizados para representar uma sequência de DNA como</p><p>um gene, por exemplo.</p><p>A molécula de DNA, composta por quatro tipos de nucleotídeos, constitui a unidade da</p><p>vida. Os seres vivos apresentam infinitas combinações desses nucleotídeos, caracteri-</p><p>zando a diversidade das formas, lembrando que cada organismo é uma individualidade.</p><p>Todas as informações de como são os organismos, como eles funcionam e vivem, estão</p><p>contidas no arranjo individual de cada ser vivo. Esse mesmo arranjo, porém, responde</p><p>pela esplêndida diversidade nas formas de vida. O DNA é a molécula da hereditarie-</p><p>dade, através da informação nela contida, os descendentes recebem dos genitores a</p><p>combinação que formará sua individualidade.</p><p>RNA</p><p>O RNA também é um polímero formado por nucleotídeos, que se ligam da mesma forma</p><p>que os nucleotídeos que formam as fitas ou cadeias no DNA. Todavia, o RNA é uma</p><p>molécula de cadeia simples, ou seja, apresenta apenas uma fita de nucleotídeos, que</p><p>pode sofrer dobras e empacotamento, assumindo formas peculiares. Os nucleotídeos</p><p>do RNA também são constituídos das três moléculas já conhecidas: um açúcar de 5</p><p>carbonos (pentose), no caso a ribose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato. As</p><p>bases nitrogenadas púricas são A e G, porém as pirimídicas são a C e a U (uracila). O</p><p>RNA não apresenta em sua estrutura a base T, ela só está presente no DNA. A estrutura</p><p>do RNA é apresentada na Figura 13.</p><p>60</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Figura 13. Diagrama mostrando a estrutura do RNA, dos nucleotídeos e das bases nitrogenadas que</p><p>fazem parte da sua estrutura</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 222).</p><p>As semelhanças e diferenças entre o DNA e o RNA são mostradas na Figura 14.</p><p>Figura 14. Diagrama comparando DNA e RNA</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 222).</p><p>61</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Ao contrário do DNA, que permanece na célula desde que ela tem origem, o RNA é</p><p>fabricado quando necessário. Isso acontece, por exemplo, durante a síntese de proteí-</p><p>na, quando ele funciona como um sinal para alguma atividade celular e, também, para</p><p>regular as atividades da célula, regulando a expressão dos genes. Assim, o RNA é uma</p><p>molécula que, depois de exercer sua função na célula, é reciclado, ou seja, seus nucle-</p><p>otídeos são utilizados para formar novos RNAs.</p><p>O RNA é formado a partir de uma sequência de DNA, num processo chamado de trans-</p><p>crição, uma sequência de nucleotídeos de uma das fitas do DNA serve de molde para</p><p>fazer um transcrito primário de RNA. Este, por sua vez, deverá sofrer algumas modifi-</p><p>cações em sua estrutura, ainda dentro do núcleo da célula, facultando-o a realizar de-</p><p>terminada função. Poderá, assim, representar uma informação hereditária decodificada</p><p>do gene com as seguintes principais funções:</p><p>(1) Codificar uma sequência de aminoácidos de proteínas na forma de RNA mensageiro</p><p>(RNAm) (Figura 15). Esse RNA serve de molde para formar uma proteína, ou seja, é</p><p>traduzido numa sequência de aminoácidos de uma proteína. Esse processo ocorre em</p><p>todas as células na produção de proteínas que irão atuar na forma e estrutura dos orga-</p><p>nismos, mas também, como enzimas, hormônios, neurotransmissores,</p><p>etc.</p><p>Figura 15. Diagrama ilustrando os eventos de transcrição e tradução</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 230).</p><p>(2) Estar envolvidos com a formação de ribossomos na forma de RNA ribossomal</p><p>(RNAr).</p><p>(3) Ligar-se covalentemente a aminoácidos específicos e atuar como adaptadores en-</p><p>tre RNAm e aminoácidos, durante a síntese proteica, na forma de RNA transportador</p><p>(RNAt).</p><p>Os RNAt são utilizados várias vezes pois, assim que transferem o aminoácido à cadeia</p><p>polipeptídica que está se formando, eles ficam livres para se ligarem a outros aminoáci-</p><p>dos e continuarem trabalhando no processo de tradução.</p><p>62</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>5. REPLICAÇÃO DO DNA; TRANSCRIÇÃO; TRADUÇÃO</p><p>O processo para que a molécula de DNA possa ser multiplicada e possibilite a formação</p><p>de uma nova célula, passa por etapas complexas que se interrelacionam, sendo elas a</p><p>replicação do DNA, a transcrição e por fim a tradução das proteínas necessárias.</p><p>Para dar início a esse entendimento vamos falar da replicação do DNA e as molécu-</p><p>las envolvidas em cada etapas. O processo de replicação do DNA origina duas novas</p><p>moléculas de DNA, usando como molde uma molécula já existente (Figura 16). Assim,</p><p>uma célula que vai se dividir, tem toda a sua molécula de DNA replicada, formando duas</p><p>novas moléculas, sendo que cada uma delas irá compor as células-filhas.</p><p>Figura 16. Diagrama do processo de replicação do DNA. A partir de uma molécula de DNA original são</p><p>formadas duas novas moléculas</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 239).</p><p>Esse processo depende da ação de várias moléculas proteicas, algumas com atividade</p><p>enzimática e, também de RNA. Moléculas nucleares se ligam à molécula de DNA que</p><p>será replicado, tendo cada uma, certa especificidade e modo de ação.</p><p>Acompanharemos passo a passo cada etapa do processo.</p><p>(1) A replicação do DNA tem início em pontos do genoma chamados de origem de</p><p>replicação. Nesse local é necessário que a dupla hélice se abra, permitindo a ligação</p><p>das moléculas que atuam no processo, as nucleases, enzimas presentes no núcleo</p><p>com funções determinadas. A enzima DNA helicase separa a dupla hélice em até mil</p><p>pares por segundo. É importante entender que a separação da dupla hélice não ocorre</p><p>em todo o DNA humano de uma só vez. Nas regiões onde ocorre a separação são for-</p><p>madas as bolhas de replicação. Essas bolhas têm dois extremos, onde encontramos a</p><p>região de contato entre as duas fitas simples de DNA separadas com a parte do DNA</p><p>que ainda está de fita dupla, constituindo a forquilha de replicação (Figura 17). Na figura</p><p>18 é possível observar a forquilha de replicação na dupla hélice de DNA.</p><p>63</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 17. Diagrama ilustrativo da ação da DNA-helicase na dupla hélice de DNA</p><p>Legenda: A atividade da enzima DNA-heli-</p><p>case envolve gasto energético pela célula. Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 2</p><p>46</p><p>).</p><p>Figura 18. Forquilha de replicação na dupla hélice de DNA</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 242).</p><p>(2) Todavia, a tendência é que essas bases voltem a se associar e, para que isso não</p><p>aconteça, as proteínas SSBs (Single Strand DNA Binding) se ligam às fitas simples de</p><p>DNA que se separaram, impedindo que formem grampos (Figura 19).</p><p>64</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Figura 19. Associação das SSBs às fitas simples de DNA</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 247).</p><p>Outro evento que ocorre em decorrência da ação da DNA-helicase é a super torção das</p><p>porções de DNA à frente de onde está a forquilha de replicação. Esse efeito é atenuado</p><p>pela ação da enzima DNA topoisomerase. Ela é capaz de provocar cortes e voltas na</p><p>dupla hélice, promovendo o relaxamento da mesma.</p><p>(3) O próximo passo é a ligação da enzima DNA polimerase, responsável por</p><p>polimerizar as fitas complementares às fitas de DNA já existentes. Se na fita molde</p><p>tem A, na fita complementar será colocado T; se tem um C, será colocado G, e assim,</p><p>ocorrerá de forma complementar. Na forquilha de replicação existem duas fitas simples</p><p>de DNA, recém-separadas do DNA dupla fita original. Essas fitas simples devem ser re-</p><p>plicadas simultaneamente pela DNA polimerase. Todavia, a DNA polimerase apresenta</p><p>duas limitações: a) ela não consegue iniciar a polimerização, ou seja, fazer a síntese</p><p>de novo, se não houver nucleotídeos já iniciados. Ela precisa de um trecho de DNA</p><p>ou RNA onde ela possa se ligar e aí sim, dar continuidade à polimerização e b) ela só</p><p>caminha na fita de DNA no sentido 5’=>3’, polimerizando sempre no sentido 3’. Sendo</p><p>assim, será necessário que aconteça o passo 4, antes da DNA polimerase se ligar à fita</p><p>simples de DNA e iniciar a polimerização da fita complementar.</p><p>(4) É preciso que aconteça a polimerização de um primer de RNA (iniciador) pela</p><p>enzima RNA primase. Essa enzima possui a capacidade de efetuar a síntese de minús-</p><p>culas moléculas de RNA, que possuem de 5 a 10 nucleotídeos, vale ressaltar que o mol-</p><p>de utilizado é a fita simples de DNA. Uma vez sintetizado o primer, a DNA polimerase</p><p>reconhece e se liga a essa região, e ele funciona como um iniciador, a partir do qual a</p><p>DNA polimerase inicia a adição de nucleotídeos complementares à fita molde.</p><p>(5) Uma vez que a DNA polimerase se ligou ao primer, a polimerização é iniciada, de for-</p><p>ma que os nucleotídeos são adicionados obedecendo a complementariedade aos que</p><p>existem na fita simples que serve de molde. Na fita molde de sentido 3’=>5’, a polimeri-</p><p>zação é contínua, ou seja, a DNA polimerase vai adicionando os nucleotídeos um após</p><p>65</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>o outro, sem interrupções, formando a fita complementar 5’=>3’, porque essa enzima</p><p>só é capaz de caminhar na direção 3’, como mencionado anteriormente. Na outra fita</p><p>molde, porém, que apresenta sentido oposto, 5’=>3’, para que a DNA polimerase consi-</p><p>ga realizar a polimerização, ela precisará caminhar em sentido contrário na fita molde,</p><p>para manter o seu caminhar no sentido 3’. Ela não consegue sintetizar continuamente</p><p>uma nova fita no sentido 5’=>3’, utilizando como molde uma fita com a mesma orienta-</p><p>ção. Assim, na fita molde 5’=>3’, a replicação é descontínua. Conforme a forquilha de</p><p>replicação vai se abrindo, é adicionado um primer, então a DNA polimerase se liga, e</p><p>polimeriza um fragmento de DNA e, se desliga da fita molde até que a forquilha caminhe</p><p>e ela consiga se ligar a um novo primer de RNA. Sendo assim, nessa fita a replicação</p><p>é atrasada em relação à fita molde 3’=>5’ e os fragmentos de DNA que são replicados</p><p>são conhecidos como fragmentos de Okazaki, em homenagem ao pesquisador que os</p><p>descreveu (Figura 20).</p><p>Figura 20. Fragmentos de Okazaki sintetizados na fita descontínua</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 2</p><p>45</p><p>).</p><p>A DNA polimerase se associa de forma indireta à fita simples de DNA por meio de uma</p><p>cinta deslizante, que permite o seu deslizamento sobre a molécula de DNA.</p><p>(6) Conforme a forquilha de replicação vai caminhando na fita dupla de DNA, uma en-</p><p>zima chamada RNAse retira ou excisa os nucleotídeos do primer e a DNA polimerase</p><p>adiciona os nucleotídeos complementares. Uma outra nuclease, a DNA ligase, liga es-</p><p>ses nucleotídeos recém polimerizados à fita de DNA em construção. Na fita de replica-</p><p>66</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>ção descontínua, quando a unidade de replicação termina, no local onde foi colocado o</p><p>último primer, depois que esse é retirado, permanece uma falha que não é preenchida</p><p>pela DNA polimerase. Nessa região, então, a fita molde tem o tamanho normal e a fita</p><p>complementar apresenta uma região de fita simples de DNA não pareada, gerando</p><p>uma falha ou gap, nas regiões dos telômeros dos cromossomos. Isso explica o encurta-</p><p>mento dos telômeros com as sucessivas divisões celulares que tem sido associado ao</p><p>envelhecimento celular. Nas células em que a enzima telomerase está ativa, como nas</p><p>germinativas, tronco hematopoiética e tumorais, ocorre o alongamento dessas regiões,</p><p>restabelecendo a falha. A região</p><p>do DNA que acabou de ser replicada a partir de uma</p><p>certa origem de replicação é chamada de replicon. Na replicação do DNA humano</p><p>são formados vários replicons, mas há casos, em certas bactérias, que a replicação é</p><p>realizada de uma só vez, formando um só replicon. À medida que ocorre a replicação,</p><p>essas regiões se espiralizam novamente e, outra região à frente, será desespiralizada.</p><p>(7) Ao final do processo de replicação, terão sido formadas duas novas moléculas de</p><p>DNA. Cada uma conterá uma fita de DNA parental, que serviu de molde, e outra nova,</p><p>recém-sintetizada. Por isso, chamamos o processo de replicação de semi-conservati-</p><p>vo, isto é, cada molécula de DNA nova conserva uma fita parental ou original. Além de</p><p>ser responsável pela polimerização de nucleotídeos durante a replicação do DNA, a</p><p>DNA polimerase desempenha uma outra função extremamente importante. Ela realiza</p><p>a correção de eventuais erros que ocorrem, ou seja, ela atua como uma enzima de au-</p><p>tocorreção, removendo seus próprios erros de polimerização conforme se desloca pelo</p><p>DNA. Essa enzima possui dois sítios de ação: um com atividade polimerizadora e outro</p><p>com atividade corretora ou de edição. Essa correção só é feita no sentido 5’=>3’, o que</p><p>justifica o fato de a replicação se dar nesse sentido.</p><p>Devido essa atividade da DNA polimerase são evitadas mutações em ponto no DNA, ou</p><p>seja, troca, substituição ou perda de base, também conhecidas como mutações gênicas,</p><p>que podem alterar a matriz de leitura dessa molécula e vir a originar proteínas alteradas.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre a replicação do DNA, assista o vídeo: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=TNKWgcFPHqw&t=1s, acesso em: 03 jun. 2023.</p><p>5.1. TRANSCRIÇÃO DO DNA: MOLÉCULAS ENVOLVIDAS E ETAPAS</p><p>Ao contrário da replicação do DNA, que acontece em toda a extensão da DNA, a trans-</p><p>crição do DNA acontece em trechos do DNA, em alguns genes, cujos produtos serão</p><p>necessários para a célula em um determinado momento. A transcrição é um processo</p><p>que ocorre no núcleo da célula em que um trecho de DNA é lido, por meio de enzimas,</p><p>e serve de molde para síntese de uma molécula de RNA (Figura 21).</p><p>67</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 21. Diagrama comparativo entre a replicação e a transcrição do DNA</p><p>Legenda: Esquema superior representando o processo de replicação do DNA e esquema in-</p><p>ferior representando o processo de transcrição, síntese de RNA a partir da molécula de DNA.</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 229).</p><p>Para facilitar o seu entendimento, será dado um exemplo simples. Quando nos alimentamos</p><p>e iniciamos a mastigação, esse processo serve de estímulo ao cérebro que, por sua vez, esti-</p><p>mula as células da mucosa estomacal a produzirem as enzimas digestivas como as pepsinas,</p><p>que digerem proteínas. Nesse momento, então, determinadas células passarão a transcrever</p><p>os genes da pepsina. Os RNAs formados serão, posteriormente, traduzidos em pepsina, que</p><p>atuarão dentro do estômago. Ao contrário, em períodos em que não nos alimentamos, es-</p><p>sas enzimas não são produzidas e, portanto, os genes para produção de pepsina não serão</p><p>transcritos. Na fase de vida da célula que antecede a divisão celular, a célula irá transcrever</p><p>os genes que codificam as nucleases envolvidas no processo de replicação, como o gene</p><p>da DNA polimerase, helicase, primase, etc. por outro lado, quando a célula entra em divisão,</p><p>esse processo é interrompido, uma vez que não é mais necessário ocorrer.</p><p>Como entendido, em um determinado momento da vida da célula, acontecerá a transcri-</p><p>ção de alguns genes, dando origem as moléculas de RNA, como mostrado na Figura 22.</p><p>Figura 22. Diagrama do processo de transcrição do DNA em RNA</p><p>Legenda: RNA polimerase acoplada à dupla hélice realizando a polimerização da fita simples de</p><p>RNA de sentido 5’=>3’ a partir da fita molde de DNA 3’=>5’.</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 248).</p><p>68</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Durante a transcrição de um gene de uma proteína, a informação hereditária é codi-</p><p>ficada do gene para uma segunda molécula, o RNAm, que no processo de tradução</p><p>irá codificar uma proteína. Todo esse processo é chamado de expressão gênica. Vale</p><p>ressaltar que sequências no gene que não são codificadoras, chamadas íntrons, e se-</p><p>quências codificadoras, chamadas éxons. A leitura dos éxons forma os RNAs. As sequ-</p><p>ências dos íntrons que são lidas, são excisadas ou deletadas. O RNAm recém-formado,</p><p>o transcrito primário ou pré-RNAm, deverá sofrer um processamento ou splicing, em</p><p>que entre outras coisas, as sequências dos íntrons serão retiradas.</p><p>Outro fato interessante a ser considerado sobre a estrutura do gene é que, além dos</p><p>íntrons e éxons, existe uma região reguladora da atividade do gene, localizada</p><p>antes do sítio de início da transcrição. Nessa região reguladora, existe uma sequência</p><p>de DNA de fita dupla, chamada de promotora que fica localizada 25 nucleotídeos antes</p><p>do sítio de transcrição. Ela é conhecida como sequência TATA ou TATAbox. Também é</p><p>encontrado no gene, um sítio de terminação da transcrição, localizado após a sequên-</p><p>cia de íntrons e éxons, que permite o desacoplamento da enzima RNA polimerase e o</p><p>término da transcrição.</p><p>Passo a passo cada etapa do processo de transcrição.</p><p>01. Assim como na replicação, a transcrição também depende da ação de várias</p><p>moléculas proteicas. Essas moléculas se ligam ao DNA no trecho que será trans-</p><p>crito, tendo cada uma, certa especificidade e modo de ação. A molécula principal</p><p>na transcrição é a RNA polimerase, ela polimeriza o RNA, adicionando ribonucleo-</p><p>tídeos complementares àqueles da fita molde de DNA. Nos eucariotos trabalham</p><p>três RNA polimerases que transcrevem tipos diferentes de RNA: a RNA polimerase</p><p>II transcreve a maioria dos genes, sendo eles codificadores de proteínas; a RNA</p><p>polimerase I transcreve o gene para o RNAr 45S e a RNA polimerase III transcreve</p><p>os genes RNAr5S, RNAt e miRNA.</p><p>02. Além da RNA polimerase, atuam no processo de transcrição proteínas adicio-</p><p>nais chamadas de fatores de transcrição (Transcription Factor – TF). Esses fatores</p><p>auxiliam no posicionamento correto da RNA polimerase na região promotora do</p><p>gene; separam as duas fitas de DNA para o início da transcrição e liberam a RNA</p><p>polimerase do promotor, permitindo o início da transcrição. São fatores de transcri-</p><p>ção da Polimerase II (TFII), chamados por letras, como TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIH.</p><p>03. O TATAbox é reconhecido pelo TFIID, que causa mudanças nessa região e</p><p>permite a ligação de outros TFII e, também, da RNApol II, formando o complexo de</p><p>iniciação da transcrição. Liga-se o TFIIH que desenrola da dupla hélice, expondo</p><p>a fita molde, que é a de orientação 3’=>5’. A RNA polimerase II ainda está parada,</p><p>ligada ao complexo de iniciação. É necessário que ocorra a fosforilação (adição</p><p>de fosfato) a alguns aminoácidos terminais da sua cadeia, o que também é feito</p><p>pelo TFIIH, para que ela se solte do complexo e se ligue mais firmemente a fita</p><p>molde de DNA.</p><p>04. A fita do DNA que serve de molde para a RNA polimerase é sempre a fita com</p><p>orientação 3’=>5’. A sequência de nucleotídeos da cadeia de RNA é definida a partir</p><p>69</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>do pareamento de bases que se complementam isso ocorre nos nucleotídeos que</p><p>serão unidos ao DNA-molde. A identificação de um pareamento correto (A-T / U-A /</p><p>G-C / C-G) permite que o ribonucleotídeo por meio de uma ligação molecular forte</p><p>seja ligado à sequência de RNA que está sendo formado. Essa fase de polimeriza-</p><p>ção é chamada de alongamento (Figura 23).</p><p>Figura 23. Fase de alongamento realizado pela RNA polimerase</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 257).</p><p>A RNA polimerase usada para iniciar uma molécula de RNA, deverá finalizar sua atu-</p><p>ação de sintetização sem dissociar o molde de DNA. Porém, a RNA polimerase não</p><p>alonga a cadeia de RNA numa velocidade constante, ela realiza algumas pausas. A</p><p>polimerase poderá interromper</p><p>sua atuação, caso ocorra a incorporação de um ribo-</p><p>nucleotídeo errado a sequência de RNA que será formada, com isso o fragmento ativo</p><p>da enzima poderá acontecer uma reação de divisão, retirando o nucleotídeo errado e</p><p>adicionando o correto. As moléculas de RNA sintetizadas pelo processo de transcrição</p><p>serão separadas do DNA-molde com o formato de fita simples. A dupla hélice de DNA é</p><p>aberta pela DNA-helicase, assim como na replicação.</p><p>05. Da mesma forma que ocorre na replicação do DNA, quando a dupla hélice é</p><p>aberta, é gerado uma tensão na molécula, causando uma supertorção ou enove-</p><p>lamento. Esse evento é revertido pela ação da enzima topoisomerase, que provoca</p><p>cortes e giros na molécula, evitando esse efeito.</p><p>06. Quando a RNA polimerase alcança um sinal terminador do DNA, rico em AT,</p><p>ocorre uma parada prolongada no alongamento e, passado um determinado tempo,</p><p>o transcrito primário de RNA se dissocia da RNA polimerase. O DNA volta a sua con-</p><p>formação de dupla hélice e a RNA polimerase se solta do DNA, estando livre para</p><p>iniciar a busca por um novo promotor. Vale destacar que o RNA que é transcrito,</p><p>independente se mensageiro, ribossomal ou transportador, tem sempre o sentido</p><p>70</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>5’=>3’, porque ele foi feito a partir da fita molde de DNA 3’=>5’ e, também, ele não</p><p>apresenta em sua estrutura a base nitrogenada timina (T).</p><p>07. Um fato bastante interessante sobre a RNA polimerase é que ela carrega em</p><p>sua cauda outras proteínas, que são proteínas processadoras de RNA. Assim que</p><p>o transcrito começa a ser polimerizado, essas proteínas já se ligam a ele, em suas</p><p>extremidades 5’ e 3’, iniciando etapas do processamento que envolve modificações</p><p>em ambas as extremidades da molécula e splicing do RNA (Figura 24).</p><p>Figura 24. Atividade da RNA polimerase em associação com proteínas que reali-</p><p>zam o processamento do transcrito primário</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 3</p><p>17</p><p>).</p><p>71</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Terminada a transcrição, os RNAs transcritos primários ainda não estão funcionais ou</p><p>maduros. É necessário que passem por um processamento, conhecido como splicing,</p><p>em que sofrerão algumas modificações na sua estrutura, de modo que fiquem capaci-</p><p>tados para atuar na síntese proteica. Essas alterações ocorrem no núcleo e, somente</p><p>depois delas, é que os RNAs maduros são reconhecidos pelo complexo de poros e</p><p>chegarão ao citoplasma onde irão exercer suas funções.</p><p>5.2. TRADUÇÃO</p><p>Basicamente, as principais moléculas envolvidas no processo de síntese proteica, ou</p><p>tradução, são: RNAm, RNAr, que forma os ribossomos, e o RNAt. O RNA é uma mo-</p><p>lécula de fita simples polimerizada a partir da fita molde de DNA 3’=>5’. O RNA tem</p><p>sempre sentido 5’=>3’ e possui os ribonucleotídeos A, U, C e G. Eles são formados no</p><p>núcleo pelo processo de transcrição e, em eucariotos, sofrerão um processamento para</p><p>se tornarem maduros e funcionais. Entenderemos aqui as modificações que ocorrem no</p><p>processamento do RNA, transcrito primário, para formar os três tipos de RNA.</p><p>O processo da tradução, como o próprio nome diz, consiste em traduzir o código conti-</p><p>do no gene, no DNA, em um polipeptídio ou proteína, usando como intermediário uma</p><p>molécula de RNAm. O responsável por esse processo é o ribossomo. Como visto, o</p><p>ribossomo é formado por duas subunidades, a maior e a menor, que variam de tamanho</p><p>em procariotos e eucariotos.</p><p>Mecanicamente, a tradução, também chamada de síntese proteica, apresenta três eta-</p><p>pas: iniciação, alongamento e terminação. Essas etapas são comuns para procariotos</p><p>e eucariotos e delas participam várias proteínas chamadas de fatores. Esses fatores</p><p>coordenam o reconhecimento e a ligação das moléculas de RNA. Vamos entender os</p><p>principais eventos que ocorrem em cada uma delas.</p><p>A iniciação em eucariotos, inicialmente é necessário o reconhecimento do cap 5’</p><p>(Capping ou Capeamento da exterminada 5, processo de proteção contra degrada-</p><p>ção por exonucleases) por fatores de iniciação, associação da subunidade menor do</p><p>ribossomo nessa região, assim como do RNAt ligado ao aminoácido metionina. Tão</p><p>logo esse complexo esteja montado, ele percorre o RNAm, varrendo essa molécula em</p><p>direção à extremidade 3’, em busca do códon de iniciação, códon AUG, que especifica</p><p>o aminoácido metionina. O complexo se posiciona sobre o códon AUG, de modo que o</p><p>RNAt carregando o aminoácido metionina ocupa o sítio P do ribossomo. Os fatores de</p><p>iniciação deixam o complexo e a subunidade maior do ribossomo se acopla à subunida-</p><p>de menor, formando o ribossomo funcional 80S. Em procariotos, o RNAm não apresenta</p><p>cap 5’ para que ocorra a ligação da subunidade menor do ribossomo, mas a subunidade</p><p>menor do ribossomo possui uma região do RNAr complementar à sequência -AGGAG-</p><p>GU- presente no RNAm, que antecede o códon de iniciação, AUG. A sequência AGGA-</p><p>GGU presente no RNAm de bactérias é chamada de sequência Shine-Dalgarno, em</p><p>homenagem aos pesquisadores que a desvendaram. Essa sequência possibilita que a</p><p>subunidade menor do ribossomo junto a fatores de iniciação se conecte ao RNAm, em</p><p>seguida o RNAt ligado ao aminoácido metionina-F (metionina formilada) ocupa o sítio P</p><p>e possibilita que a subunidade maior do ribossomo se acople à subunidade menor, com</p><p>liberação dos fatores de iniciação, formando um ribossomo funcional 60S.</p><p>72</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>O alongamento é fase em que haverá o alongamento da cadeia peptídica de modo seme-</p><p>lhante tanto em eucariotos quanto em procariotos. Os RNAt trazem os aminoácidos para</p><p>o ribossomo, na sequência especificada pelos códons do RNAm. O ribossomo catalisa a</p><p>reação peptídica entre o grupo amina de um aminoácido que chega com o grupo carboxila</p><p>C-terminal do último aminoácido colocado na cadeia polipeptídica em crescimento. Esse</p><p>processo ocorre dentro de uma cavidade do ribossomo, que em verdade é uma ribozima,</p><p>ou seja, o ribossomo desempenha função de uma enzima catalizadora de reações quími-</p><p>cas. Terminado esse passo, o ribossomo se desloca para o próximo códon e, assim, até</p><p>chegar a um códon de parada ou stop códon para o qual não existe aminoácido corres-</p><p>pondente. Nessa fase podem ser encontrados vários ribossomos associados a um único</p><p>RNAm, formando os polissomos, de modo que o RNAm dirige simultaneamente a síntese</p><p>de várias cópias de sua proteína. Essa fase de alongamento acontece em quatro etapas:</p><p>(a) Ligação de um segundo aa-RNAt (aminoacil-RNAt) ao sítio A do ribossomo;</p><p>(b) Revisão para garantir que é o aa-RNAt correto;</p><p>(c) Formação da reação peptídica;</p><p>(d) Translocação ou avanço do RNAm em um códon, deslocando o peptidil-RNAt (essa</p><p>molécula fica unida na parte das pontas da carboxílica do polipeptídeo em crescimento)</p><p>do sítio A do ribossomo para o sítio P e o RNAt que dou o seu aminoácido é movimen-</p><p>tado para o sítio E do ribossomo.</p><p>O código que estava contido no DNA é traduzido então numa proteína, através da mo-</p><p>lécula intermediária, o RNAm. Os códons do RNAm são lidos no ribossomo e, o RNAt</p><p>traz até ele o aminoácido cujo anticódon corresponde ao códon do RNAm. Essa tradu-</p><p>ção acontece com base num código chamado de código genético. Existem 61 códons</p><p>possíveis pela combinação das posições dos ribonucleotídeos A, U, C, G, incluindo</p><p>o códon de iniciação (AUG), e três códons de terminação ou stop códon (UAA, UAG,</p><p>UGA). Dentre os 61 códons, existe a possibilidade de especificar 20 diferentes tipos</p><p>de aminoácidos, por isso, o código genético é dissoluto, isso significa que um mesmo</p><p>aminoácido, tem a capacidade de ser codificado por mais de um códon. No entanto, o</p><p>mesmo códon não especifica mais de um aminoácido. Por exemplo, o aminoácido cis-</p><p>teína pode ser codificado pelos códons UGU e UGC. O aminoácido valina, por sua vez,</p><p>tem quatro códons possíveis: GUU, GUC, GUA e GUG.</p><p>A terminação é a fase final da tradução. O ribossomo chega a um códon do RNAm, que é</p><p>um códon de parada ou stop códon – UAA, UAG, AGA. Para esses códons não existem</p><p>aminoácidos</p><p>correspondentes. Liga-se nessa região uma proteína (fator de terminação)</p><p>que desliga o último aminoácido da cadeia de seu RNAt e, então, a cadeia polipeptídica</p><p>é liberada do ribossomo. As subunidades dos ribossomos se dissociam, ficando</p><p>livres para reiniciarem o processo e o RNAm é degradado. Em eucariotos há um único</p><p>fator de liberação que reconhece qualquer um dos três códons de parada e em</p><p>procariotos há dois fatores que reconhecem esses códons de parada.</p><p>Na maioria das vezes, a proteína recém-sintetizada precisa sofrer alterações confor-</p><p>macionais, ou seja, na sua estrutura, para se tornar funcional. Isso ocorre pela ação de</p><p>algumas enzimas.</p><p>73</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Entendemos até aqui todas as etapas de transcrição, agora vamos entender como ocor-</p><p>re o processo que leva o RNA à proteína.</p><p>Como apresentado na Figura 25, a síntese de proteínas envolve vários passos e a</p><p>quantidade e a qualidade da proteína sintetizada depende da eficiência com que cada</p><p>um deles acontece.</p><p>Figura 25. Produção de proteínas por uma célula eucariótica</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 3</p><p>61</p><p>).</p><p>Outro fato interessante é que, embora todas as células do organismo apresentem o</p><p>mesmo genoma, elas não apresentam o mesmo proteoma. Dos 220 tipos de células</p><p>já descritos no corpo humano, cada um deles possui características morfofuncionais</p><p>específicas, mesmo compartilhando a mesma constituição genética. Podemos concluir</p><p>assim, que a expressão dos genes varia conforme o tipo celular e, mais ainda, que eles</p><p>podem se expressar de forma diferente de acordo com os estímulos ou as informações</p><p>que recebem tanto do meio interno como do meio externo.</p><p>6. DANOS E REPAROS DE DNA</p><p>Como em todo processo de fabricação as moléculas de DNA podem sofrer modifica-</p><p>ções em sua estrutura prejudiciais em seu processo de replicação, essas modificações</p><p>são provenientes de formas espontâneas ou induzidas, tendo como meios físicos ou</p><p>74</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>químicos. A parte do DNA que sobre alteração terá indicadores específicos que fazem</p><p>com que ocorra a identificação do dano por parte das moléculas que tem a função de</p><p>reparar o DNA. Se o dano for identificado poderá ser reparado, trazendo a normalidade</p><p>a molécula de DNA. Mas vale ressaltar que alguns danos não conseguem ser corridos</p><p>e o DNA memos sem a correção segue o processo e é replicado, caracterizando uma</p><p>mutação, uma situação permanente, pois o sítio mutado não é mais identificado pelo</p><p>sistema de reparo. Assim, a mutação será diferenciada do dano por essa ser herdável.</p><p>O termo mutação, além de identificar essa alteração de caráter herdável identificada no</p><p>DNA, também é usado para apresentar todo o processo de modificação que originou a</p><p>mutação.</p><p>Logo após a formação de um par de bases não convencional durante a replicação</p><p>do DNA, é esperado que a base nitrogenada aí presente na forma tautomérica não</p><p>usual volte à sua forma usual. Quando isso ocorre, as pontes de hidrogênio entre as</p><p>bases nitrogenadas desse par se desestabilizam e um emparelhamento incorreto se</p><p>estabelece (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023). Esse sítio mal emparelhado pode ser</p><p>corrigido pela enzima DNA polimerase que está atuando na replicação (caso ele ainda</p><p>esteja no sítio ativo dessa enzima) ou por um sistema de reparo específico, composto</p><p>por proteínas celulares específicas que detectam o problema, também chamadas de</p><p>sensores de danos. Assim que o sítio danificado é identificado, as proteínas que irão</p><p>atuar na paralização do ciclo celular entram em ação e as enzimas que trabalharão na</p><p>correção do dano são acionadas.</p><p>Quando os reparos não são bem-sucedidos, as alterações na replicação do DNA, pode-</p><p>rão interromper o ciclo celular e levar a célula a apoptose. Caso isso não ocorra serão</p><p>geradas as células com inconsistências que podem gerar a mutação herdável.</p><p>7. RIBOSSOMOS E SÍNTESE PROTEICA</p><p>As unidades ribossomais maior e menor serão derivadas do RNAr que passam pelo pro-</p><p>cesso de transcrição no nucléolo, ambas as subunidades ribossomais (maior e menor)</p><p>migram, separadamente, para o citoplasma através do complexo de poro e quando, no</p><p>citoplasma encontram a molécula de RNAm, as subunidades ribossomais se unem e</p><p>formam um ribossomo funcional, o qual irá participar da síntese proteica.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre os ribossomos assista ao vídeo: Ribossomos,</p><p>disponíveis em https://www.youtube.com/watch?v=ZA5yi_FRzCI, acesso em 03 de junho de</p><p>2023.</p><p>Os ribossomos são estruturas celulares que realizam a síntese proteica, ou tradução, como</p><p>vimos anteriormente o processo de tradução é mediado pelo RNAm, RNAr e o RNAt.</p><p>Em algumas regiões específicas do DNA da célula são encontradas cópias dos genes</p><p>de RNA ribossomal (RNAr), que quando transcritas, formam o RNAr. Os RNAr se as-</p><p>sociam com proteínas ribossomais e dão origem às subunidades ribossomais maior e</p><p>75</p><p>2</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>menor do ribossomo. Os ribossomos catalisam a ligação peptídica entre aminoácidos,</p><p>dando origem à cadeia polipeptídica de uma proteína (Figura 26). Podem ser encontra-</p><p>dos livres no citoplasma, na forma de polissomos ou, associados à membrana do retícu-</p><p>lo endoplasmático caracterizando o retículo endoplasmático granular ou rugoso (RER).</p><p>Figura 26. Diagrama do ribossomo realizando a tradução</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 230).</p><p>Durante a síntese de proteínas, o RNAt é direcionado ao citoplasma, onde carrega ou</p><p>transporta o aminoácido específico ao código presente no RNAm, para que seja incor-</p><p>porado à proteína em formação (Figura 27).</p><p>Figura 27. Diagrama mostrando um ribossomo realizando a tradução ou síntese proteica (à esquerda) e</p><p>de um RNAt transportando os aminoácidos (à direita)</p><p>Legenda: À esquerda=> o ribossomo encontra-se associado à molécula de RNAm que possui os códons,</p><p>que são trincas complementares aos anticódons do RNAt. À direita=> o RNAt mostrando seu sítio de ligação</p><p>com um códon do RNAm e na extremidade 3’ da molécula, um aminoácido ligado que será trazido até o local</p><p>onde ocorre a síntese proteica.</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 230).</p><p>76</p><p>Código da Vida</p><p>2</p><p>Os ribossomos como estudamos no decorrer de toda a unidade estão ligados ao pro-</p><p>cesso de síntese proteica de forma intrínseca, e são organelas vitais para sobrevivência</p><p>da célula e de todo o organismo.</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Ao final dessa unidade você será capaz de compreender a formação e função do núcleo</p><p>celular bem como a compreensão dos meios que o DNA é replicado pela célula. Saberá</p><p>identificar os processos de transcrição e tradução das proteínas. Sabendo aplicar esse</p><p>conhecimento em temas relacionadas a área de saúde. Vale ressaltar a importância da</p><p>construção deste conhecimento para futuras correlações com demais temas estudados</p><p>em sua área de atuação.</p><p>Bons estudos!</p><p>78</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>UNIDADE 3</p><p>PROCESSOS DE DIVISÃO</p><p>CELULAR</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá! Estudante.</p><p>A reprodução e multiplicação celular são fatores vitais para que os organismos se de-</p><p>senvolvam e tenham diversidade, quando falamos de diversidade das espécies vale</p><p>dizer que esse processo está vinculado ao processo de formação dos gametas, pelo</p><p>mecanismo de meiose.</p><p>A mitose é o mecanismo pelo qual as células de multiplicam e permitindo que os orga-</p><p>nismos se desenvolvam já a meiose está relacionada a garantir a propagação e diversi-</p><p>dade das espécies. Você já pensou sobre os meios pelos quais as espécies conseguem</p><p>manter sua diversidade? Nesta unidade você entenderá todo esse mecanismo.</p><p>Sendo assim nesta unidade você irá explorar os conteúdos referente ao mecanismo</p><p>de divisão celular, compreenderá as diferenças entre a sistemática de reprodução das</p><p>células somáticas e germinativas.</p><p>Outro aspecto que iremos explorar nesta unidade são os processos de morte celular,</p><p>apesar de falarmos morte celular não significa que seja algo ruim para célula, na verda-</p><p>de</p><p>coacervados, considerados os precursores das pri-</p><p>meiras células. Muito tempo depois, quando surgiram os fosfolipídios, que são molé-</p><p>culas anfipáticas, formaram as primeiras membranas, que envolveram o conteúdo da</p><p>sopa cósmica, com proteínas, ácidos nucléicos, ribossomos, é que surgiram as primei-</p><p>ras células e, com elas, surgiu a vida no planeta Terra.</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>(1) Coacervados: estruturas proteicas aglomeradas e envoltas por moléculas de água. Os</p><p>mares primitivos podiam ser considerados grandes “sopas nutritivas”, devido à presença des-</p><p>sas substâncias orgânicas.</p><p>(2) Anfipáticas: moléculas que possuem dimensões polares e apolares. Exemplo: Moléculas</p><p>que possuem uma região polar são hidrofílicas, isto é, com afinidade por águas, e uma região</p><p>apolar hidrofóbica, isto é, com aversão de água.</p><p>Como a menor unidade de vida. Como a unidade básica da vida. Como o menor ser</p><p>vivo da natureza. Tanto é, que todos os seres vivos são constituídos de células. Você</p><p>já parou para pensar que o seu corpo é uma comunidade? Cada célula do seu corpo</p><p>é um ser vivo que trabalha, em conjunto com os demais, para garantir o equilíbrio do</p><p>conjunto, garantindo sua saúde e bem-estar. Portanto, podemos concluir que a partir</p><p>do momento que as células se formaram começou a existir vida em nosso planeta. Es-</p><p>tima-se que esse fenômeno tenha ocorrido há aproximadamente 3,6 milhões de anos</p><p>(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023, p. 05).</p><p>2. ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS</p><p>A partir dos experimentos citados anteriormente e de mutas observações dos seres</p><p>vivos, foi traçada uma relação entra a descendência a partir de uma estrutura proteica</p><p>ancestral comum, os coacervado e por meio dos períodos evolutivos, essas células se</p><p>10</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>alteram e se especializaram, trazendo a grande diversidade de seres vivos, existentes</p><p>até hoje em nosso planeta.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>O planeta Terra é envolto por uma porção de gases chamada de atmosfera vale ressaltar</p><p>que esses gases ficam presos devido a força da gravidade e do campo magnético. Para que</p><p>ocorra e seja constante a vida no planeta a atmosfera se torna algo vital, já que tem funções</p><p>como absorve a radiação ultravioleta emitida pelo Sol.</p><p>No link você encontrará um excelente artigo sobre a evolução da atmosfera terrestre. Dispo-</p><p>nível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/evolucao.pdf. Acesso em: 07 jun. 2023.</p><p>Partindo desse entendimento, os coacervados evoluíram e deram origem a primeira</p><p>célula, que possuía uma estrutura simples, como a das células procarióticas. Neste</p><p>ponto da evolução esse tipo celular era considerado heterotrófico, isto é, não produz o</p><p>seu próprio alimento e anaeróbia (não utiliza oxigênio), já que ainda não existia oxigênio</p><p>na atmosfera daquela época. Nessa condição essas células viviam em uma situação</p><p>de dependência das moléculas orgânicas, formadas pelo processo pré-biótico, para</p><p>a nutrição, fato que poderia levá-las a extinção, já que esse alimento poderia não ser</p><p>suficiente para a quantidade de células.</p><p>Portanto, as primeiras células que se formaram eram bastante simples. Possuíam um</p><p>envoltório a membrana plasmática, um conteúdo interno rico em água, açúcares, pro-</p><p>teínas e ribossomos, o citoplasma e solto ou disperso nele, o material genético. Essas</p><p>células costumam ter um envoltório extra chamado parede celular que confere rigidez e</p><p>proteção a elas, como exemplificado na figura 1.</p><p>Figura 01. Esquema de uma célula bacteriana mostrando os componentes de uma célula procarionte</p><p>cílios</p><p>ribossomo</p><p>flagelo</p><p>nucleóide (DNA)</p><p>membrana celular</p><p>cápsula</p><p>parede celular</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>11</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Não se tem certeza sobre a forma como essas células obtinham energia para se mante-</p><p>rem viva, se eram capazes de fabricar seu próprio alimento orgânico, ou seja, se eram</p><p>autótrofos, ou se, ao contrário, se nutriam de material orgânico já pronto, retirado do</p><p>meio onde viviam e teriam, assim, sido heterótrofos.</p><p>Neste ponto da linha evolutiva surge um acontecimento que muda toda a perspectiva da</p><p>cadeia evolutiva, surgem as células autotróficas que possibilitou a manutenção da vida</p><p>na Terra. Iniciou-se, assim, a fotossíntese. E esse fenômeno trouxe outro aspecto muito</p><p>importante as mudanças na atmosfera, pois com o aumento da concentração de oxigê-</p><p>nio (O2) liberado pela fotossíntese a atmosfera começa a mudar. Portanto, ao ocorrer a</p><p>fotossíntese e as alterações da atmosfera ocorre a possibilidade de uma evolução das</p><p>células e das formas de vida existentes hoje na Terra.</p><p>Segundo Carvalho e Recco-Pimentel (2019), a sequência na linha da evolução dos</p><p>organismos, temos o aparecimento das células eucariontes, com maior complexidade</p><p>em decorrência das células procariontes, esse fenômeno foi chamado de teoria da in-</p><p>vaginação da membrana plasmática.</p><p>Os seres unicelulares (formados por uma só célula) viviam e se deslocavam no oceano</p><p>primitivo daqueles tempos remotos e, em algum momento, um fenômeno importante</p><p>passou a ocorrer, decorrente do fato da membrana das células ser fluida e dinâmica.</p><p>Devido a movimentos constantes da membrana das células procariontes, começou a</p><p>ocorrer a internalização da mesma, ou seja, a membrana começou a invaginar, dirigin-</p><p>do-se em direção ao centro da célula. Como consequência dois fatos importantes acon-</p><p>teceram: 1: a membrana envolveu o material genético que estava disperso no citoplas-</p><p>ma, formando um envoltório nuclear que delimitou o núcleo da célula; 2: a membrana</p><p>envolveu pequeninas células procariontes que foram internalizadas e passaram a viver</p><p>dentro da célula hospedeira. Essa última passou a fornecer nutrientes para as primeiras</p><p>que passaram a produzir energia e O2, beneficiando-se mutuamente e estabelecendo</p><p>uma relação de simbiose entre elas. A partir de então, essas células, maiores que as</p><p>procariontes, passaram a ser conhecidas como eucariontes, pois apresentavam um</p><p>núcleo onde se encontrava o material genético.</p><p>As células eucarióticas são compostas por um rico sistema de endomembranas, com a</p><p>origem por meio das células procariontes, surgindo devido ao dobramento da membra-</p><p>na plasmática. Esses dobramentos possibilitou o surgimento de vários compartimentos</p><p>intracelulares, como o retículo endoplasmático, endossomos, lisossomos, complexo de</p><p>Golgi e a membrana nuclear, componente composto por membranas que envolve o</p><p>núcleo e onde se encontra o material genético da célula. Na figura 2 (A), é possível</p><p>observar a teoria da invaginação da membrana celular. A imagem demonstra como</p><p>ocorreu a formação dos compartimentos intracelulares. Figura 3 (B), demostra a origem</p><p>das organelas energéticas sendo as mitocôndrias e cloroplastos nas células eucarion-</p><p>tes, chamada de a teoria da origem das mitocôndrias e cloroplastos por endossimbiose.</p><p>Essa teoria traz o seguinte conceito as células eucariontes anaeróbias, primitivas, em</p><p>um determinado momento entenderam que ao fagocitar bactérias aeróbias, poderiam</p><p>conseguir vantagens com essa relação caracterizada como benéfica para ambas as</p><p>partes, a partir desse fato as células se tornam aeróbias. Usufruindo do benéfico as cé-</p><p>lulas procariontes, passam a receber proteção e alimentação, ficando estabelecidas no</p><p>12</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>citoplasma da célula hospedeira. Note que, por conta de sua origem, as mitocôndrias e</p><p>cloroplastos têm dupla membrana (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023).</p><p>Figura 02. (A) Teoria endossimbiótica para a origem dos cloroplastos e mitocôndrias</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 7).</p><p>Mediante a teoria endossimbiótica, os ancestrais de mitocôndrias e cloroplastos criaram</p><p>uma relação de simbiose, com seu hospedeiro, que com o tempo se tornou permanen-</p><p>te. Vale ressaltar que mediante essa teoria as mitocôndrias e cloroplastos teriam sua</p><p>origem de cianobactérias (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>Figura 03. (B) Origem das Células Eucariontes</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>J</p><p>un</p><p>qu</p><p>ei</p><p>ra</p><p>e</p><p>C</p><p>ar</p><p>ne</p><p>iro</p><p>(2</p><p>02</p><p>3,</p><p>p</p><p>. 7</p><p>).</p><p>13</p><p>1</p><p>temos a morte celular programada, já ouviu falar nesta questão? Perceba que temos</p><p>muitos assuntos interessantes para discutir.</p><p>Então sem mais delongas vamos começar?!</p><p>1. CICLO CELULAR DE DIVISÃO</p><p>As células apresentam o que é conhecido como ciclo celular. Ele compreende o período</p><p>desde o surgimento da célula, até aquele em que ela se divide, dando origem a novas</p><p>células. O tempo do ciclo celular varia para cada tipo celular e, em bactérias, demora</p><p>em torno de 30 minutos. Por isso, em poucas horas após o contágio de uma bactéria</p><p>é possível ter uma população enorme desses seres vivos. Já o clico celular em células</p><p>eucarióticas é mais elaborado e tem duração de tempo maior.</p><p>É consenso que uma célula tem origem de outra pré-existente. Esta se divide e forma cé-</p><p>lulas-filhas. É dessa forma que os organismos unicelulares se reproduzem, pois as novas</p><p>células constituem dois novos organismos. Para a formação de organismos pluricelulares,</p><p>são necessárias sequências múltiplas de divisão, seguidas de diferenciação celular, para</p><p>originar os diferentes tecidos e órgãos. Quando a célula se divide, ela está na fase de</p><p>divisão do ciclo celular. Quando não está se dividindo, encontra-se em interfase.</p><p>79</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Sendo assim, a célula pode estar na fase da interfase ou em divisão celular (Mitose ou</p><p>Meiose), que constituem as duas grandes fases do seu ciclo de vida: Interfase (I) ou Mi-</p><p>tose/Meiose (M). A interfase é o período mais longo, sendo subdividido em três etapas:</p><p>G1, S e G2, observe na figura 1 os momentos do ciclo celular.</p><p>Figura 01. Ciclo Celular</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 202).</p><p>2. INTERFASE</p><p>A interfase (I) é a fase preparatória para a célula entrar em divisão (M). É uma fase de</p><p>intensa síntese dos constituintes celulares. Nela ocorrem processos importantes que</p><p>vão garantir que a divisão celular ocorra de maneira eficiente. Além disso, na interfase</p><p>o DNA se encontra descondensado, o nucléolo é evidente, existe um par de centríolos</p><p>localizado próximo ao núcleo e o núcleo se encontra delimitado pelo envoltório nuclear.</p><p>Vamos conhecer os principais eventos que ocorrem em cada etapa da interfase.</p><p>Fase G1: essa etapa tem duração variável de acordo com o tipo celular, pode variar de</p><p>horas a anos. As células que permanecem em interfase por muito tempo, sem se dividir,</p><p>como os neurônios, os hepatócitos e as células caliciformes das mucosas respiratórias</p><p>e intestinais, são mantidas em G0, como então passa a ser chamada a fase em que</p><p>essas células estagiam. Em G0 elas realizarão suas funções, como secreção de neu-</p><p>rotransmissores e de muco, mas não se dividirão, exceto se receberem algum estímulo</p><p>para isso e se forem capazes de responder a esse estímulo.</p><p>Para aquelas que vão se dividir, é nessa fase que chega o estímulo para que a divisão</p><p>aconteça, como a presença do hormônio do crescimento. Então, a célula duplica tudo que</p><p>80</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>se encontra em seu interior, menos o DNA e o centrossomo que são replicados na fase</p><p>seguinte, fase S. A letra G tem origem na palavra Gap, que significa intervalo, represen-</p><p>tando, no caso de G1, o espaço que antecede a síntese de DNA da fase seguinte (S).</p><p>Fase S: essa etapa, cuja letra S deriva da palavra Synthesis ou síntese, é caracterizada</p><p>pela síntese ou replicação do DNA conforme já estudamos. A molécula de DNA con-</p><p>tendo o genoma do organismo será replicada formando duas moléculas novas, cada</p><p>uma delas contendo uma fita parental e uma recém-sintetizada. Numa célula somática</p><p>humana em interfase existem 23 pares de cromossomos, ou seja, 46 cromossomos.</p><p>Terminada a fase S, na fase G2, a célula continua com 46 cromossomos, mas com o</p><p>dobro do seu conteúdo de DNA (4C), uma vez que todo o DNA foi replicado. Fase G2:</p><p>essa etapa é caracterizada pela checagem dos processos. É o espaço que antecede</p><p>a divisão celular, por isso chamado G2. É verificado se a replicação do DNA ocorreu</p><p>corretamente e se houve o aumento adequado do volume nuclear.</p><p>Terminada a fase G2 e estando tudo correto, a célula entra na fase M do ciclo celular. Se</p><p>a célula é uma célula somática, ela sofrerá mitose. A mitose é um processo de divisão</p><p>celular em que uma célula origina duas novas células, chamadas células-filhas, com</p><p>o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. Se, por sua vez, a célula é do tipo</p><p>germinativa, que dará origem aos gametas, ela sofrerá a meiose, em que uma célula</p><p>ao se dividir origina quatro células-filhas, com a metade do número de cromossomos</p><p>da célula-mãe.</p><p>3. MITOSE</p><p>A mitose é o processo de divisão celular que garante a reprodução dos organismos</p><p>unicelulares e o crescimento, o desenvolvimento e a regeneração dos pluricelulares.</p><p>A célula se divide formando duas, com a mesma constituição genética do original. Um</p><p>protozoário, por exemplo, que é um organismo unicelular, como no caso do Parame-</p><p>cium, quando se divide forma duas novas células, que são dois novos seres vivos, idên-</p><p>ticos ao que lhes deu origem. Esse processo de mitose é chamado de divisão binária.</p><p>A divisão celular vem como um meio de garantir a perpetuação das formas de vida, uma</p><p>vez que uma célula dá origem a outras.</p><p>A homeostase tecidual está relacionada com as divisões celulares, já que quando acon-</p><p>tece alguma inconsistência no processo, pode-se observar problemas aos organismos,</p><p>como divisões insuficientes que levam a doenças degenerativas. Em contrapartida, o</p><p>excesso de divisões celulares também é observado nas células do câncer.</p><p>E vale ressaltar que em divisões incorretas pode acontecer aneuploidia (alteração no</p><p>número de cromossomos). A perda de cromossomos nos organismos unicelulares du-</p><p>rante a divisão geralmente provoca a morte desse organismo.</p><p>Na mitose, ocorre primeiro a divisão do núcleo para depois ocorrer a divisão do cito-</p><p>plasma ou citocinese. A divisão do núcleo em dois ocorre em cinco etapas: prófase,</p><p>prometáfase, metáfase, anáfase e telófase, como exemplificado na figura 2.</p><p>81</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 02. Diagrama mostrando a divisão do núcleo seguida da citocinese e as fases da mitose. A etapa</p><p>de prometáfase não é mostrada</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 201).</p><p>Prófase</p><p>Na prófase, observamos no núcleo os cromossomos já replicados, cada um deles com-</p><p>posto de duas cromátides-irmãs e iniciando a condensação. No início da etapa o nuclé-</p><p>olo ainda está visível e o envoltório nuclear preservado. Fora do núcleo, os centríolos já</p><p>estão duplicados formando os centrossomos (centro organizadores de microtúbulos) e</p><p>é possível observar a formação do fuso mitótico entre os dois centrossomos, que estão</p><p>se separando. Vale ressaltar que o final da prófase se caracteriza pela compactação do</p><p>DNA duplicado na fase S e pela união das cromátides-irmãs, dissolução do envelope</p><p>nuclear, o que desestabiliza o nucléolo. Os centrossomos migram para polos opostos</p><p>da célula e iniciam a polimerização de microtúbulos que formarão o fuso mitótico, como</p><p>exemplificado na figura 3.</p><p>Figura 03. Prófase</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 211).</p><p>Prometáfase</p><p>Essa etapa caracteriza-se pelo aumento da condensação do material genético, fazen-</p><p>do com que o nucléolo não seja mais observado. Além disso, ocorre fragmentação do</p><p>envoltório nuclear e surge na região centromérica dos cromossomos, uma estrutura</p><p>proteica, denominada cinetócoro que permitirá a ligação dos microtúbulos do fuso a</p><p>essa região cromossômica, exemplificado na figura 4.</p><p>82</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Figura 04. Prometáfase</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 212).</p><p>Na prometáfase, os microtúbulos polimerizam-se em direção ao centrômero dos cro-</p><p>mossomos. Caso não localizem essa região, os microtúbulos despolimerizam-se, retra-</p><p>em-se em direção ao centrossomo e são refeitos novamente. Ao se encontrarem com</p><p>um centrômero, os microtúbulos fazem contato com um cinetocoro de uma cromátide-ir-</p><p>mã, e a</p><p>ligação torna esse microtúbulo estável. Todas as cromátides se ligarão aos mi-</p><p>crotúbulos, e aqueles que não fizerem contato com um cinetocoro serão denominados</p><p>“microtúbulos interpolares” (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023).</p><p>Metáfase</p><p>A metáfase é caracterizada quando os cromossomos atingem o nível máximo de con-</p><p>densação, e seguem para parte central da célula, chamada de placa equatorial.</p><p>Os microtúbulos que partem dos centrossomos de polos opostos da célula ligam-se às</p><p>cromátides-irmãs na região do centrômero dos cromossomos pelo cinetócoro. A croma-</p><p>tina que constituía o nucléolo integra, agora, as Regiões Organizadoras Nucleolares</p><p>(NORs) dos cromossomos.</p><p>Figura 05. Metáfase</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 212).</p><p>83</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Anáfase</p><p>A anáfase se caracteriza quando ocorre a separação das cromátides-irmãs, dando ori-</p><p>gem a dois cromossomos-filhos ou cromátides, e cada uma é puxada de forma síncrona</p><p>e lenta indo para os polos. Essa separação ocorre porque os microtúbulos ligados ao</p><p>cinetócoro se tornam pequenos se despolimerizam, e com isso ocorre o afastamento</p><p>dos polos, ocorrendo, assim, a segregação das cromátides-irmãs. Nessa fase inicia-se</p><p>a formação de um sulco de clivagem, onde se formará o anel contrátil para a divisão do</p><p>citoplasma. Na figura 6 é possível compreender como os microtúbulos são encurtados,</p><p>com ação das proteínas, dineina, cinesina e tubulina.</p><p>Figura 06. Anáfase</p><p>Legenda: O início da ação se dá com a separação das cromátides-irmãs por meio da quebra das coesinas do cen-</p><p>trômero e pelo alongamento da célula em direção aos polos do fuso, gerado por despolimerização dos microtúbulos.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 212).</p><p>Ação das proteínas que atuam no encurtamento do fuso mitótico.</p><p>01. Dineina: é uma proteína classificada como motora, e tem como função efetuar</p><p>movimentos na extensão dos microtúbulos, vale ressaltar que esse processo usa</p><p>energia (ATP).</p><p>02. Cinesina: proteínas motoras no caso da mitose irão ancorar nos microtúbulos e</p><p>efetuar a ação de empurrar um ao outro para direções contrárias, ou seja, os micro-</p><p>túbulos conectados no polo direito empurram os microtúbulos do polo oposto para a</p><p>esquerda (e vice-versa), em direção ao seu polo de origem.</p><p>03. Tubulina: são as formadoras dos microtúbulos.</p><p>Telófase</p><p>A telófase é caracterizada quando os cromossomos-filhos encontram os polos e come-</p><p>çam a descondensar.</p><p>Um novo envoltório do núcleo irá se originar em volta de cada grupo de cromossomos,</p><p>sendo 1 em cada polo da célula e assim que os núcleos se formam por completo e a se-</p><p>paração celular se inicia a mitose é encerrada. O nucléolo reaparece, as fibras do fuso</p><p>regridem e cada um dos polos tem um par de centríolos, no centrossomo. Na região do</p><p>84</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>sulco de clivagem é formado um anel contrátil, cuja contração produzirá a divisão do</p><p>citoplasma, exemplificado na figura 7.</p><p>Figura 07. Telófase</p><p>Fonte: Junqueiro e Carneiro (2023, p. 213).</p><p>REFLITA</p><p>A Mitose é o fenômeno que garante a reprodução celular. Reflita sobre a relevância desse</p><p>processo para o crescimento e desenvolvimento dos seres multicelulares.</p><p>Terminada a telófase ocorre a citocinese, que é a divisão do citoplasma. É formado um anel</p><p>contrátil no centro, entre as duas novas células em formação, composto de actina e miosina</p><p>II, um elemento do citoesqueleto e sua proteína motora associada, que provocam a contração</p><p>da membrana plasmática para dentro, por isso costuma-se dizer que nas células animais a</p><p>citocinese é centrípeta, ou seja, em direção ao centro das células (Figura 08). Ao contrário,</p><p>nas células vegetais, ela acontece do centro para a periferia, sendo centrífuga, acontecendo a</p><p>partir de uma placa formada no centro da região onde a citocinese deve ocorrer.</p><p>Figura 08. Formação do anel contrátil para a citocinese</p><p>Legenda: Em A, um esquema ilustrativo do processo de citocinese</p><p>e em B, uma imagem de microscopia de varredura mostrando o iní-</p><p>cio da divisão citoplasmática em uma célula animal.</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 996).</p><p>85</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Na figura 09 é possível observar o desenvolvimento da citocinese.</p><p>Figura 09. Citocinese</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 214).</p><p>Nas práticas de laboratório, é comum utilizar o esmagamento da região apical das raí-</p><p>zes de cebola. Aí existe um tecido com intensa atividade mitótica, o meristema apical,</p><p>com muitas células em divisão. Depois de corado com orceína, é possível observar</p><p>o citoplasma em rosa claro e o núcleo das células com rosa mais intenso. Dentre os</p><p>diversos núcleos em interfase, pode-se diferenciar as fases da mitose, como mostrado</p><p>na Figura 10.</p><p>Figura 10. Micrografias das fases de interfase e da mitose observadas em raiz de cebola</p><p>Legenda: (Em A, vários núcleos em interfase – os menores; alguns nú-</p><p>cleos em prófase – os maiores; uma célula em metáfase é apontada pela</p><p>seta; em B e C as setas apontam, respectivamente, para células em aná-</p><p>fase e telófase)</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>Para visualizar a mitose, assista o vídeo:</p><p>www.youtube.com/watch?v=L61Gp_d7evo. Acesso em: 10 jul. 2023.</p><p>Quando o processo de mitose se finaliza, a célula entre em um estágio ou etapa de dura</p><p>em média 4 horas, onde essa célula tem a possibilidade de indicar estímulos mitogêni-</p><p>cos, isto é, permanecer no ciclo de divisão celular, sendo isso chamado de START ou</p><p>ponto de restrição.</p><p>86</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>A partir do momento que o estímulo mitogênico ultrapassa as quatro horas, a célula fica</p><p>em um estado em que é necessário iniciar uma desmontagem para permitir a continui-</p><p>dade do ciclo. Mesmo que esse fenômeno não seja completamente compreendido, uma</p><p>avaliação da maquinaria responsável pela transcrição dos genes relacionados à fase S</p><p>sugere que a célula reconhece a necessidade de entrar em quiescência.</p><p>O complexo DREAM, que inclui um parceiro de dimerização parecido ao RB, E2F e</p><p>classe B multivulval, estabelece uma conexão entre as atividades das proteínas p130,</p><p>p107, E2F, BMYB e a proteína forkhead box M1. Esse complexo desempenha um pa-</p><p>pel na repressão dos genes durante a fase G0, além de regular a expressão periódica</p><p>de genes que apresentam picos durante as fases G1/S e G2/M. A estabilização desse</p><p>complexo parece estar associada ao ponto de restrição.</p><p>4. CONTROLE – CHEQUE POINTS DE CONFERÊNCIA DE</p><p>QUALIDADE</p><p>No ciclo celular existem pontos de checagem dos processos, os check-points. Nesses</p><p>estágios do ciclo é verificado se as etapas que foram realizadas foram feitas com suces-</p><p>so, para que o processo tenha continuidade com êxito (Figura 11). Ocorre, assim, um</p><p>controle do ciclo celular com paradas ao final de G1, no final de G2 e, durante a divisão,</p><p>no término da metáfase e no início da anáfase. Proteínas específicas, como as ciclinas</p><p>e as cinases-dependentes de ciclinas, assim como o complexo APC (complexo promotor</p><p>da Anáfase) trabalham nesses pontos de checagem verificando e reparando alguns erros.</p><p>Figura 11. Pontos de Checagem</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 204).</p><p>As ciclinas são proteínas de pequeno tamanho que são reconhecidas pelo seu acúmulo</p><p>cíclico durante o ciclo celular. Elas desempenham um papel essencial como proteínas</p><p>auxiliares, que se ligam especificamente às quinases dependentes de ciclina (CDKs),</p><p>com o objetivo de modular positivamente sua atividade. A atividade dessas cinases</p><p>depende da presença das ciclinas e de outras etapas de ativação por meio de outras</p><p>87</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>cinases. Com esse padrão de ativação, a formação do complexo ocorre gradualmente,</p><p>enquanto sua atividade é controlada de maneira precisa e coordenada ao longo do tem-</p><p>po. Além de possibilitarem a ativação das quinases dependentes de ciclina (CDKs), as</p><p>ciclinas também desempenham um papel na interação e especificidade dessas CDKs</p><p>com seus substratos.</p><p>Existem várias ciclinas e cinases dependentes de ciclina que desempenham funções</p><p>ao longo do ciclo celular. Em leveduras, há uma versão simplificada desses complexos,</p><p>com apenas uma versão de quinase dependente de ciclina, a CDK1. A CDK1 é ativada</p><p>por diferentes ciclinas em diferentes estágios do ciclo celular.</p><p>Nas células de mamíferos, existem três grupos principais de ciclinas: as ciclinas G1/S,</p><p>as ciclinas S e as ciclinas da mitose. As ciclinas G1/S desempenham um papel crucial</p><p>ao facilitar a transição das células através do ponto de restrição (START).</p><p>As ciclinas da fase S estão diretamente envolvidas nos eventos relacionados à replica-</p><p>ção do DNA e à duplicação dos cromossomos. Por outro lado, as ciclinas da mitose se</p><p>acumulam durante a fase G2 e desaparecem logo após o início da mitose. Essas ciclinas</p><p>estão associadas às etapas iniciais da divisão celular, especialmente ao comportamento</p><p>da membrana nuclear, dos cromossomos e do fuso mitótico. A atividade dos complexos</p><p>ciclina-CDK pode ser inibida por proteínas como p21 ou p27, que tem uma atuação física</p><p>com o complexo, fato que gera uma inativação. Essa inibição é estritamente regulada e</p><p>permite modular a progressão do ciclo celular ou interrompê-lo em resposta a condições</p><p>adversas que possam ocorrer durante o processo de divisão celular.</p><p>5. MEIOSE</p><p>A meiose é um processo de divisão celular que ocorre em células da linhagem germinativa,</p><p>que formarão os gametas, pois tem por objetivo originar células com a metade do número</p><p>de cromossomos da espécie. A partir de uma célula 2n são formadas quatro células n e, por</p><p>isso, a meiose é um processo reducional, havendo a redução pela metade do número de</p><p>cromossomos da célula. Isso é necessário porque nos organismos com reprodução sexua-</p><p>da ocorre a união dos gametas, feminino e masculino, para formar o embrião.</p><p>Sendo os gametas n, ao se unirem pela fecundação, darão origem a um embrião 2n, com</p><p>o número de cromossomos da espécie. Na espécie humana, cada gameta, espermato-</p><p>zoide e óvulo, possuem 23 cromossomos e formarão um zigoto com 46 cromossomos.</p><p>A formação dos gametas, a gametogênese, é o processo em que uma célula 2n sofre</p><p>meiose e forma o gameta n.</p><p>A meiose tem duas fases: a Meiose I e a Meiose II. Cada uma dessas fases apresenta</p><p>as mesmas etapas básicas da mitose, em que eventos semelhantes ocorrem, porém,</p><p>existem diferenças na forma como eles acontecem e no resultado obtido. As células</p><p>derivadas da meiose são diferentes da células-mãe, não só na quantidade de cromos-</p><p>somos, mas também na variabilidade genética que elas apresentam. Veremos a seguir</p><p>as características principais da Meiose I e da Meiose II.</p><p>88</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Meiose I</p><p>Assim como na mitose, antes de a célula iniciar a divisão celular, durante a interfase,</p><p>ocorre a duplicação de tudo o que existe no interior da célula, inclusive do DNA. A cé-</p><p>lula 2n, que tem dois conteúdos de DNA (2C), vai replicar esse conteúdo na fase S da</p><p>interfase, passando a ter 4C de DNA e, ao final da meiose, serão formadas quatro cé-</p><p>lulas com apenas um conteúdo de DNA (C) cada. A meiose I é um processo reducional,</p><p>pois ocorre a segregação dos cromossomos homólogos. Porém, ao final da Meiose I,</p><p>estarão formadas duas células que são n, mas com 2C de conteúdo de DNA. Essas</p><p>duas células entrarão na Meiose II e, então, serão formadas no final do processo quatro</p><p>células n, com C de conteúdo de DNA (Figura 12).</p><p>Figura 12. Diagrama mostrando o resultado dos processos que ocorrem nas fases da meiose</p><p>Legenda: (Meiose → uma célula [2n =</p><p>4] contendo dois pares de cromosso-</p><p>mo e 2C de DNA, se prepara para a di-</p><p>visão; na interfase ocorre a replicação</p><p>do DNA apresentando agora cada cro-</p><p>mossomo duas cromátides [4C]; após</p><p>a Meiose I são formadas duas células</p><p>com um representante de cada par de</p><p>cromossomos [n], com 2C de DNA;</p><p>após a Meiose II são formadas quatro</p><p>células com dois cromossomos cada</p><p>[n], metade do que tinha a célula-mãe,</p><p>e com conteúdo C de DNA).</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 215).</p><p>89</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A meiose I é mais longa porque na prófase I acontecem vários eventos importantes. O</p><p>principal deles, a recombinação ou crossing-over, que acontece entre dois cromosso-</p><p>mos homólogos, ou seja, cromossomos pertencentes ao mesmo par cromossômico. Para</p><p>que esse evento aconteça é necessário que alguns passos aconteçam previamente. Os</p><p>cromossomos homólogos ficam lado a lado, pareados, formando o que se chama de si-</p><p>napse. Ao microscópio é possível observar os bivalentes ou tétrades, que são as quatro</p><p>cromátides dos dois pares de cromossomos homólogos pareados. Então, as cromátides</p><p>não irmãs dos cromossomos homólogos, que ficam em contato na tétrade, sofrem que-</p><p>bras e troca de fragmentos. Esses fragmentos se fundem às cromátides gerando cromá-</p><p>tides diferentes, recombinadas, conferindo variabilidade genética às células gaméticas</p><p>que receberão essas cromátides (Figura 13). Os pontos em que houve as trocas entre</p><p>cromátides homólogas são vistos ao microscópio como quiasmas (do grego, em forma</p><p>de cruz), logo, os quiasmas são as evidências morfológicas do acontecimento de um</p><p>evento molecular. As etapas de diacinese e metáfase I configuram com a destruição do</p><p>envoltório nuclear, condensação máxima dos cromossomos e posicionamento na região</p><p>equatorial da célula, de modo que cada cromossomo homólogo do par fique voltado para</p><p>polos opostos da célula. Na anáfase I, os cromossomos homólogos são separados e na</p><p>anáfase II ocorre a separação das cromátides-irmãs. Dessa forma, os gametas formados</p><p>são diferentes entre si e, se considerarmos que isso acontece em cada ciclo meiótico, po-</p><p>de-se inferir que são infinitas as possibilidades de recombinação entre os cromossomos</p><p>e, consequentemente, dos tipos de gametas que podem ser formados. O crossing-over é,</p><p>portanto, uma das fontes de variabilidade genética. A outra fonte de variabilidade genética</p><p>é a segregação independente dos cromossomos homólogos na meiose I.</p><p>Figura 13. Crossing-over que ocorre durante a prófase I da meiose</p><p>Legenda: (cromossomos homólogos → estão pareados à esquerda cromossomo pa-</p><p>terno duplicado com duas cromátides-irmãs [azul]; cromossomo materno duplicado com</p><p>duas cromátides-irmãs [amarelo]; cromossomos homólogos trocam material genético ao</p><p>centro, crossing-over entre cromátides homólogas; cromossomos homólogos pareados</p><p>à direita cada um contendo uma cromátide recombinante e outra não recombinante). Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>J</p><p>un</p><p>qu</p><p>ei</p><p>ra</p><p>e</p><p>C</p><p>ar</p><p>ne</p><p>iro</p><p>(2</p><p>02</p><p>3,</p><p>p</p><p>. 2</p><p>15</p><p>).</p><p>90</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Com o estudo da meiose ao microscópio, alguns desses eventos puderam ser visua-</p><p>lizados e foram dados nomes às fases em que ocorrem. Por isso, na meiose I existe,</p><p>na prófase I, cinco subfases: Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno e Diacinese. O</p><p>quadro 1 a seguir apresenta os eventos mais importantes de cada uma delas.</p><p>Quadro 01. Subfases da Prófase da Meiose I</p><p>SUBFASE EVENTOS MARCANTES</p><p>Leptóteno Os cromossomos iniciam a condensação e, apesar de já estarem duplicados e conterem</p><p>duas cromátides, os cromossomos parecem únicos.</p><p>Zigóteno Ocorre a sinapse, por surgimento de uma estrutura proteica denominada complexo sinaptône-</p><p>mico, que envolve o alinhamento e estabiliza o pareamento dos cromossomos homólogos.</p><p>Paquíteno</p><p>O processo de pareamento se completa e os cromossomos se apresentam mais curtos e</p><p>espessos. Apresentam-se como bivalente ou tétrade, pois são dois cromossomos homólogos</p><p>e/ou quatro cromátides, sendo as cromátides de cada homólogo chamadas de cromátides-ir-</p><p>mãs. Acontece o crossing-over, troca de segmentos entre cromátides homólogas.</p><p>Diplóteno</p><p>O complexo sinaptonêmico entre os cromossomos é desfeito, mas os cromossomos</p><p>permanecem unidos nos pontos de intercâmbio chamados quiasmas. As quatro cromáti-</p><p>des da tétrade são visíveis</p><p>Diacinese</p><p>Os cromossomos homólogos continuam se condensando</p><p>e tendem a se separar, mas ficam</p><p>unidos pelos quiasmas que, devido ao grau de condensação, se deslocam para as extremi-</p><p>dades dos cromossomos. O envoltório nuclear se desfaz.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 215).</p><p>Terminada a prófase I, sucedem as fases seguintes da divisão celular (metáfase I, aná-</p><p>fase I e telófase I), cujos processos são similares aos que ocorrem na mitose. Na metá-</p><p>fase I os cromossomos homólogos estão no grau máximo de compactação e ocupam a</p><p>placa equatorial da célula; na anáfase I eles são puxados para os polos opostos devido</p><p>ao encurtamento das fibras do fuso; e na telófase I, estando os cromossomos homólo-</p><p>gos já separados e localizados nos polos da célula, ocorre a sua descondensação, a</p><p>reorganização do envoltório nuclear e a citocinese, ou seja, a separação do citoplasma,</p><p>formando, ao final da meiose I, duas células n, com conteúdo 2C de DNA (Figura 14).</p><p>Figura 14. As fases da meiose</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 218).</p><p>91</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Terminada a meiose I, ocorre um período rápido chamado de intercinese, em que a</p><p>célula se prepara para entrar na segunda fase da divisão, a meiose II.</p><p>Meiose II</p><p>A meiose II é muito semelhante à mitose, exceto que na meiose II ocorre o alinhamento</p><p>e a separação das cromátides-irmãs dos cromossomos homólogos, ou seja, uma divisão</p><p>equacional (veja Figura 14). Na prófase II os cromossomos se condensam e o envoltório</p><p>nuclear se desorganiza. Na metáfase II, os cromossomos com suas duas cromátides-ir-</p><p>mãs, ligadas às fibras do fuso, ocupam a região equatorial da célula. Na anáfase II, as</p><p>cromátides-irmãs são puxadas para os polos opostos e, na telófase II, essas cromátides</p><p>se descondensam. O envoltório nuclear se reorganiza e o nucléolo reaparece. Ocorre</p><p>então a citocinese, e estão formadas quatro células n, com conteúdo C de DNA.</p><p>Da mesma forma que na mitose, erros podem acontecer durante a divisão na meiose,</p><p>originando mutações cromossômicas. Porém, nesse caso, o comprometimento pode ser</p><p>maior, não ficando restrito ao organismo em cuja célula o erro ocorreu. Isso porque as</p><p>células formadas na meiose, os gametas, poderão ser responsáveis pela formação de um</p><p>novo organismo, caso participem da fecundação. Caso o gameta portador de erro que</p><p>aconteceu durante a meiose participe do processo de fecundação, ele transmitirá ao em-</p><p>brião o erro cromossômico de que é portador e, consequentemente, essa mutação será</p><p>herdada por todas as células que derivarem do zigoto. Muitas são as síndromes e doen-</p><p>ças genéticas cuja origem provém de erros na meiose, como é o caso daqueles decor-</p><p>rentes de não disjunção cromossômica, que será abordada mais adiante nessa unidade.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre a meiose assista aos vídeos:</p><p>Stages of Meiosis: www.youtube.com/watch?v=MNq015d03MU, acesso em: 17 jun. 2023.</p><p>Meiosis: www.youtube.com/watch?v=84jlwjvrJwY, acesso em: 17 jun. 2023.</p><p>Gametogênese Humana</p><p>Gametogênese é o processo de formação dos gametas que ocorre nas gônadas (testí-</p><p>culo e ovário). Na espermatogênese ocorre a formação do gameta masculino, o esper-</p><p>matozoide e, na ovogênese, ocorre a formação do gameta feminino, o óvulo. Células di-</p><p>ploides (2n) localizadas nas gônadas (testículo e ovário), espermatogônias e ovogônias,</p><p>passarão pelo processo de meiose e originarão, respectivamente, os espermatozoides</p><p>e os óvulos que são haploides (n). Tanto as espermatogônias como as ovogônias são</p><p>chamadas de células germinativas ou gaméticas, pertencendo à linhagem germinativa</p><p>e não somática, pois darão origem aos gametas. Nos humanos, essas células germi-</p><p>nativas surgem durante o período embrionário, ou seja, quando ainda estamos nos</p><p>desenvolvendo no útero materno (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>92</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Espermatogênese</p><p>Por volta da quinta semana do desenvolvimento embrionário, células germinativas</p><p>primitivas já estão presentes nas gônadas primitivas. Ao nascimento já estão forma-</p><p>dos os túbulos seminíferos, que ocupam quase todo o testículo. Os túbulos seminí-</p><p>feros são revestidos pelo epitélio germinativo. Nesse epitélio estão as espermatogô-</p><p>nias que sofrem mitoses constantemente e aumentam em número. Na puberdade,</p><p>devido à ação dos hormônios, as espermatogônias (2n) que aumentam de tamanho,</p><p>se preparando para a divisão celular, formam os espermatócitos I ou primários (2n),</p><p>que sofrem a primeira divisão da meiose e originam os espermatócitos II ou secun-</p><p>dários (n), que sofrem a segunda divisão da meiose e originam as espermátides (n)</p><p>(Figura 15). Essas, por sua vez, passam por um processo de diferenciação celular,</p><p>chamado espermiogênese (Figura 16), em que sofrem várias modificações e for-</p><p>mam os espermatozoides.</p><p>Figura 15. Espermatogênese humana</p><p>Legenda: (Espermatogênese. Á esquerda → diagrama do epitélio</p><p>germinativo do túbulo seminífero mostrando as células da linhagem</p><p>germinativa [espermatogônia, espermatócitos I e II, espermátides e</p><p>espermatozoides] presos à célula de Sertoli. Á direita → o processo</p><p>de meiose em que a espermatogônia se diferencia em espermatócito</p><p>I, que sofre a meiose I e origina dois espermatócitos II, que sofrem a</p><p>meiose II e originam quatro espermátides, que formam os espermato-</p><p>zoides por espermiogênese).</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 218).</p><p>93</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 16. Espermiogênese</p><p>Legenda: (O desenvolvimento</p><p>do espermatozoide → 1. o com-</p><p>plexo de Golgi se posiciona pró-</p><p>ximo ao núcleo da espermátide</p><p>e forma a vesícula acrossômica;</p><p>2. o centríolo se coloca em po-</p><p>sição oposta ao complexo de</p><p>Golgi; 3. o centríolo forma micro-</p><p>túbulos que começam a orien-</p><p>tar a formação do flagelo; 4. as</p><p>mitocôndrias se posicionam na</p><p>base do flagelo; 5. parte do cito-</p><p>plasma é perdida e reabsorvida</p><p>pelo túbulo seminífero e o fla-</p><p>gelo aumenta de tamanho; 6. a</p><p>vesícula acrossômica aumenta</p><p>e envolve o núcleo; 7. o esper-</p><p>matozoide completo apresenta</p><p>cabeça, peça intermediária e</p><p>cauda ou flagelo).</p><p>Os espermatozoides recém-formados apresentam na região da cabeça o acrossomo,</p><p>que é uma vesícula secretora do Complexo de Golgi contendo enzimas digestivas que</p><p>serão lançadas na superfície do ovócito durante a fecundação. Eles serão liberados</p><p>na luz do túbulo seminífero e seguirão até o epidídimo, onde serão amadurecidos e</p><p>armazenados até o momento da ejaculação. Os espermatozoides liberados do epidí-</p><p>dimo possuem motilidade, porém, terão de sofrer o processo de capacitação no trato</p><p>genital feminino, ou seja, depois de serem introduzidos no canal vaginal durante a có-</p><p>pula, sofrerão modificações nas enzimas acrossomais e, então, estarão competentes</p><p>para a fertilização.</p><p>Ovogênese ou Ovulogênese</p><p>Ovogênese é o nome dado ao processo de formação dos gametas femininos, os óvulos.</p><p>Ainda durante o desenvolvimento embrionário, algumas células germinativas primitivas</p><p>se multiplicam por mitose e originam as ovogônias (2n). Essas aumentam de tamanho</p><p>por volta do terceiro mês de gestação e formam os ovócitos I ou primários (2n). Es-</p><p>ses últimos entrarão na meiose I, que não se completa, estacionando na fase de</p><p>diplóteno, por vários anos. Os ovócitos são envoltos por células foliculares em estrutu-</p><p>ras denominadas folículos ovarianos. O ovócito I fica dentro de um folículo primordial,</p><p>em que as células que o envolvem são achatadas e formam uma única camada.</p><p>Na fase da puberdade, devido à ação dos hormônios, esses folículos vão sofrendo altera-</p><p>ções e, todo mês, vários ovócitos dão prosseguimento ao seu desenvolvimento. Nesses</p><p>ovócitos, a meiose I chega ao fim, originando duas células (n): um ovócito II e um corpús-</p><p>culo polar primário, que se degenera. Esse ovócito II entra na meiose II, depois de uma</p><p>rápida intercinese, que é novamente interrompida. Então, esse ovócito que está dentro</p><p>de um folículo maduro, devido à ação do hormônio FSH (folículo estimulante), é ovulado</p><p>quando ocorre o pico</p><p>de liberação do hormônio LH (luteinizante) pela glândula hipófise.</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>94</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Em caso de o ovócito II não ser fecundado, ele será eliminado com o fluxo menstrual.</p><p>Todavia, se ele for fertilizado por um espermatozoide, haverá a progressão da meiose II</p><p>originando um óvulo (n) e um corpúsculo polar secundário, que sofre degeneração (Figura</p><p>17). Uma mulher nasce com aproximadamente 40.000 a 300.000 ovócitos I no interior de fo-</p><p>lículos ovarianos e, considerando o período entre a menarca (primeira menstruação) aos 12</p><p>anos e o início da menopausa (término do período reprodutivo e dos ciclos ovarianos) aos</p><p>50 anos, calcula-se que apenas serão formados 400 ovócitos II, mas nem todos chegarão</p><p>a completar a meiose e formar óvulos. Dessa forma, a mulher sofre atresia folicular durante</p><p>a sua vida, ou seja, perda de muitos folículos ovarianos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023).</p><p>Figura 17. Ovogênese</p><p>Legenda: (À esquerda → ovogênese → ovogônia [2n] sofre várias mitoses e algumas aumentam de tamanho</p><p>e formam os ovócitos primários [2n]; isso ocorre antes do nascimento; na infância o ovário é inativo; da puber-</p><p>dade à menopausa o ovócito primário [2n] sofre meiose I originando o ovócito secundário e o primeiro corpús-</p><p>culo polar que morre; o ovócito secundário [n] fica parado na meiose II e é ovulado; a meiose II se completa</p><p>apenas se o ovócito II, em metáfase II for fecundado e formar o zigoto [2n]. À direita → desenvolvimento do</p><p>folículo → antes do nascimento o folículo é primordial; na infância o ovário é inativo; da puberdade à meno-</p><p>pausa o folículo primário que tem uma camada de células achatadas em torno do ovócito sofre modificações.</p><p>Começa a apresentar uma cavidade em seu interior e as células em torno do ovócito são cúbicas e formam a</p><p>corona radiata, se tornando maduro. Ocorre a ovulação e o ovócito sai do folículo para entrar na tuba uterina.</p><p>As células foliculares que ficam no ovário passam a produzir progesterona e formam o corpo lúteo).</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 220).</p><p>95</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Durante a meiose pode ocorrer erros, como foi mencionado anteriormente como, por</p><p>exemplo, a não disjunção cromossômica, que consiste na segregação errônea dos</p><p>cromossomos homólogos na anáfase I, ou das cromátides-irmãs na meiose II. Como</p><p>consequência, uma das células formadas terá um cromossomo a mais e outra, um cro-</p><p>mossomo a menos. Se uma dessas células for o gameta que participará da fecundação,</p><p>sendo fecundado ou fecundando um outro com o número correto de cromossomos,</p><p>será formado um zigoto com três cópias de um cromossomo (trissomia) ou com ausên-</p><p>cia de um cromossomo (monossomia). Ambas as situações caracterizam uma aberra-</p><p>ção cromossômica numérica conhecida como aneuploidia, em que ocorre aumento ou</p><p>diminuição de um determinado cromossomo no genoma do indivíduo. É o que acontece</p><p>com as síndromes de Patau, com trissomia do cromossomo 13; de Edwards, com tris-</p><p>somia do cromossomo 18 e de Turner, com monossomia do cromossomo X (Figura 18).</p><p>Figura 18. Cariótipos de indivíduos portadores das Síndromes de Patau</p><p>Fonte: adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 548).</p><p>Legenda: (À esquerda → cariótipo de portador da síndrome de Patau mostrando a trissomia do cromossomo</p><p>13; à direita → cariótipo de portador da síndrome de Turner mostrando a monossomia do cromossomo X ao</p><p>centro → cariótipo portador da síndrome de Edward mostrando a trissomia do cromossomo 18).</p><p>96</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Os portadores dessas síndromes nascem e sobrevivem, mas apresentam vários</p><p>comprometimentos físicos e mesmo mentais que carregarão por toda a vida. Des-</p><p>sa forma, é muito importante que os processos de divisão celular aconteçam de</p><p>maneira eficiente para garantir a geração de células e organismos saudáveis.</p><p>6. DIFERENCIAÇÃO CELULAR</p><p>Segundo Junqueira e Carneiro (2023), após compreender como as células se di-</p><p>videm e como formam o organismo vamos compreender os fundamentos gerais</p><p>de como as células se diferenciam. Podemos caracterizar a diferenciação como</p><p>sendo a subpopulação celular distinta que se forma a de um grupo inicial, e essa</p><p>distinção ocorre devido a alteração sequencial e contínua dos mRNA transcri-</p><p>tos pelas células, esse processo é denominado transcriptômico ou transcriptoma.</p><p>Vale ressaltar que material genômico celular não é alterado, ou seja, as diversas</p><p>células diferentes que compõem um organismo multicelular têm o mesmo código</p><p>genético. Portanto, a diferenciação depende da regulação da expressão gênica,</p><p>que resulta em transcrição seletiva de mRNA.</p><p>Hans Spemann fez uma importante contribuição para a compreensão dos me-</p><p>canismos de diferenciação. Em seus estudos, ele demonstrou que embriões de</p><p>anfíbios no estágio de gástrula podiam ser divididos em duas partes usando fios</p><p>extremamente finos. Ao realizar essas divisões, Spemann observou que apenas</p><p>um dos fragmentos se desenvolvia normalmente quando o plano de separação</p><p>passava pela região que continha o blastóporo, especificamente o lábio dorsal.</p><p>Nessa região, ele identificou a presença de fatores que desempenhavam um papel</p><p>crucial na continuidade do desenvolvimento embrionário. A dissecação da região</p><p>do lábio dorsal do blastóporo (LDB) e a implantou em outra parte do embrião,</p><p>proporcionou a formação de um segundo áxis corpóreo, resultando em dois em-</p><p>briões fundidos em suas regiões ventrais. Isso mostrou que o tecido enxertado</p><p>era capaz de interagir com o tecido receptor, permitindo que o desenvolvimento</p><p>prosseguisse normalmente. Spemann nomeou essa região do embrião, o LDB,</p><p>como o “organizador” por sua capacidade de induzir a formação de um segundo</p><p>eixo embrionário.</p><p>A partir dessas observações, surgiram questionamentos sobre como o organiza-</p><p>dor era capaz de dar continuidade ao desenvolvimento embrionário. Duas hipóte-</p><p>ses foram postuladas: (1) o organizador tinha a capacidade de formar um segundo</p><p>eixo embrionário; ou (2) o organizador produzia fatores que induziam a formação</p><p>do segundo embrião.</p><p>Para responder a essa incerteza, o mesmo método de dissecção e implantação do</p><p>LDB foi empregado. No entanto, para essa experiência, foram utilizados dois espé-</p><p>cimes diferentes. O LDB de Triturus cristatus, um animal não pigmentado, foi remo-</p><p>vido e implantado em Triturus taeniatus, um animal com uma pigmentação intensa.</p><p>Foi observado que a maioria das células que compunham o segundo áxis corpóreo</p><p>de T. taeniatus era pigmentada, indicando que essas células eram originárias de</p><p>seus próprios tecidos. No entanto, apenas uma pequena região do embrião, incluin-</p><p>97</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>do a notocorda e parte dos somitos, continha células não pigmentadas.</p><p>Com base nesses resultados, foi concluído que o organizador não estava dire-</p><p>tamente envolvido na formação do eixo embrionário, mas tinha a capacidade de</p><p>induzir as células a se diferenciarem e reorganizarem, resultando na formação do</p><p>embrião. As complexas interações celulares, mediadas por sinais químicos, nas</p><p>quais um tipo de célula estimula outras células a se diferenciarem, foram clássi-</p><p>ca e amplamente denominadas indução embrionária. As moléculas envolvidas na</p><p>formação de variados tipos de células durante a indução são conhecidas como</p><p>morfógenos. Um morfógeno é definido como substância que induz a diferenciação</p><p>celular, e sua atividade pode variar com base em um limiar de resposta determina-</p><p>do por diferentes gradientes de concentração.</p><p>Consequentemente, um mesmo morfógeno, em diferentes concentrações, pode</p><p>resultar em diferenciações celulares distintas. A caracterização bioquímica dessas</p><p>moléculas é desafiadora, pois elas são frequentemente produzidas em quantida-</p><p>des muito baixas e muitas delas estão ligadas à matriz extracelular ou à superfície</p><p>celular. Isso dificulta o estudo detalhado desses morfógenos.</p><p>Os morfógenos podem exercer sua atividade por meio de</p><p>três meios principais:</p><p>(1) eles podem estar presentes em regiões diferentes do ovo, em diversas vezes</p><p>gerando gradientes de concentração que, ao longo das divisões celulares, são se-</p><p>parados por diferentes populações celulares; (2) podem atuar como sinais de curto</p><p>alcance, onde fatores interagem diretamente entre células vizinhas; ou (3) podem</p><p>ser sinais solúveis que se difundem a partir de uma região sinalizadora central em</p><p>direção às populações celulares adjacentes.</p><p>O grau de maturação de um tecido está relacionado a capacidade de gerar diferen-</p><p>ciações, isto é, o quanto esse tecido é capaz de responder a indução. A atuação dos</p><p>morfógenos de manipular a diferenciação celular pode variar dependendo da con-</p><p>centração em que estão presentes. Por exemplo, considere uma molécula com pro-</p><p>priedades morfogênicas que atua como um fator solúvel. Conforme essa molécula é</p><p>sintetizada e se espalha pelos tecidos embrionários, espontaneamente se forma um</p><p>gradiente dessa molécula iniciando no centro de produção, levando em considera-</p><p>ção também sua possível degradação. Como resultado, células localizadas em dife-</p><p>rentes distâncias do centro de produção serão expostas a concentrações diferentes</p><p>desse morfógeno, o que resultará em diferenciação celular distinta.</p><p>De forma teórica um único gradiente de morfógeno tem a capacidade de efetuar o</p><p>controle de forma padrão de diferenciação de diversos tipos celulares. Lembrando</p><p>que as células são capazes de identificar diferencialmente o gradiente de um mor-</p><p>fógeno, permitindo que elas se diferenciem de acordo com a posição que ocupam</p><p>em um determinado tecido. Após serem induzidas, as células podem responder a</p><p>essas moléculas de diferentes maneiras: (1) liberando o mesmo morfógeno carac-</p><p>terizando um sistema cíclico de retroalimentar o processo de forma positiva (fee-</p><p>dback positivo); (2) liberando um segundo morfógeno, que poderá irá elaborar um</p><p>novo gradiente dose-resposta; ou (3) inibindo a produção de algum fator específi-</p><p>co pela célula. Esses diferentes fatores contribuem para a criação de populações</p><p>98</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>celulares cada vez mais específicas à medida que o embrião se desenvolve. Essa</p><p>progressão leva à formação de células diferenciadas com características únicas e</p><p>específicas em diferentes regiões e tecidos do embrião.</p><p>A dificuldade do processo é ampliada quando consideramos que dificilmente ape-</p><p>nas um morfógeno está envolvido. Várias moléculas com essas propriedades são</p><p>produzidas ao mesmo tempo nos diferentes tecidos em desenvolvimento. Portan-</p><p>to, as células não devem responder a um único gradiente de moléculas indutoras,</p><p>mas a vários gradientes simultâneos.</p><p>Para dar mais clareza ao conceito, podemos citar os tecidos embrionários, o zigoto</p><p>recém-formado contém no seu genoma todos os genes necessários para a for-</p><p>mação das subpopulações celulares que irão formar o organismo completo, mas</p><p>ainda não transcreve nenhum dos genes que caracterizam uma célula diferencia-</p><p>da. Já que o zigoto tem o potencial máximo e o nível mínimo de diferenciação. À</p><p>medida que o embrião aumenta seu número celular, por sucessivas mitoses, as</p><p>células iniciam seu processo de diferenciação.</p><p>No zigoto ocorre uma relevância o uso de organelas intracelulares no processo</p><p>de diferenciação, esse fato ocorre nas primeiras mitoses do zigoto, onde o núcleo</p><p>diploide, que foi formado com a junção dos núcleos materno e paterno, precisa de</p><p>um intervalo iniciar a transcrição gênica a partir do novo genoma.</p><p>No zigoto ocorre uma relevância o uso de organelas intracelulares no processo</p><p>de diferenciação, esse fato ocorre nas primeiras mitoses do zigoto, onde o núcleo</p><p>diploide, que foi formado com a junção dos núcleos materno e paterno, precisa</p><p>de um intervalo para iniciar a transcrição gênica a partir do novo genoma. Neste</p><p>período o zigoto irá depender dos componentes do citoplasma que foram produ-</p><p>zidos durante a ovogênese, assim vale ressaltar a importância dos componentes</p><p>citoplasmáticos de origem materna durante os primeiros eventos mitóticos, fato</p><p>que é fundamental para definir as primeiras subpopulações celulares do novo or-</p><p>ganismo.</p><p>A partir dos estímulos para diferenciação celular vale dizer que as diferenças são</p><p>acompanhadas pela transformação durante o desenvolvimento do organismo,</p><p>onde ocorre uma diversificação morfológica e funcional, resultando na origem de</p><p>novos tipos ou linhagens celulares.</p><p>Durante o desenvolvimento embrionário, os tecidos integram todas as vias de si-</p><p>nalização às quais as células estão expostas para gerar o transcriptoma de di-</p><p>ferenciação. Um exemplo está no desenvolvimento da medula espinal, que se</p><p>origina do tubo neural embrionário.</p><p>Na figura 19 é possível observar o percurso celular na busca pela diferenciação.</p><p>99</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 19. Sequência de diferenciação celular</p><p>Legenda: Sequência de fecundação é seguida pela proliferação de células que ainda não se</p><p>diferenciaram, ao longo do tempo, se especializam em diferentes tipos celulares, como glóbulos</p><p>brancos, hemácias, células glandulares e outros.</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 366).</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>Células totipotentes: são células derivadas do zigoto que tem a capacidade de se desenvol-</p><p>ver em um organismo completo.</p><p>Um ligante é definido como sendo uma molécula sem especificidade que se liga a um sítio</p><p>específico em uma proteína ou em outra molécula.</p><p>A definição de receptar está no fato de ser uma proteína ou lipoproteína localizada na superfície</p><p>ou no interior da célula, que se liga de maneira específica à molécula sinalizadora (ligante).</p><p>A sinalização celular é um dos fatores com destaque na diferenciação celular, sendo</p><p>desencadeada por um sinal seguindo para um receptor e gerando a resposta celular. A</p><p>propagações dos sinais dependem dos tipos celulares, das moléculas de sinalização e</p><p>dos receptores que participam do processo.</p><p>Mediante a localização dos receptores e da forma como esses interagem as moléculas</p><p>sinalizadores serão definição em grupos, sendo: (a) as que entram nas células e se</p><p>associam com os receptores intracelulares; (b) as que atuam com ação na superfície</p><p>da célula, acoplando-se a receptores de membrana.</p><p>100</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Os receptores são caracterizados como moléculas que são capazes de conhecer espe-</p><p>cificamente outra molécula, que será chamada de ligantes, a partir dessa associação</p><p>deverá ocorrer uma resposta celular. A célula que recebe o ligante é chamada de célula-</p><p>-alvo, enquanto a célula sinalizadora é aquela que expele o sinal e/ou libera os ligantes.</p><p>Assim, o ligante atua sobre a célula-alvo por meio de um receptor específico.</p><p>As substâncias classificadas como ligantes ficam divididas em quatro tipos:</p><p>01. aminas: epinefrina ou adrenalina;</p><p>02. peptídeos: angiotensina II, hormônio insulina, hormônio da paratireóide;</p><p>03. esteróides: aldosterona, estrógeno, ácido retinóico;</p><p>04. moléculas de tamanho pequeno: aminoácidos, nucleotídeos, íons etc.</p><p>A forma como esses ligantes atuam na célula-alvo varia, pois alguns deles podem atra-</p><p>vessar a membrana plasmática e se ligar a receptores intracelulares no citoplasma</p><p>ou no núcleo. No entanto, a maioria das interações ocorre na superfície da célula-al-</p><p>vo por meio de receptores de membrana. É importante destacar que ligantes solúveis</p><p>em água, como neurotransmissores, hormônios e fatores de crescimento, assim como</p><p>alguns ligantes solúveis em lipídios, se ligam a receptores específicos presentes na</p><p>superfície das células que serão influenciadas por eles.</p><p>Segundo Junqueira e Carneiro (2023), os receptores de membrana desempenham o</p><p>papel de transdutores de sinal, conectando-se aos ligantes e convertendo essa intera-</p><p>ção extracelular em um ou mais sinais intracelulares que modificam o comportamento</p><p>da célula-alvo. Esses receptores são essenciais em diversos processos biológicos e,</p><p>em sua maioria, são proteínas. Em geral os receptores</p><p>de membranas celulares, cha-</p><p>mados de extracelulares podem ser classificados em uma das três categorias: recep-</p><p>tores dos canais iônicos, receptores associados à proteína G e receptores associados</p><p>as enzimas.</p><p>Após o nascimento as diferenciações não são encerradas, pois os diversos sistemas</p><p>orgânicos estão em fases diferentes de diferenciação em tempos diferentes. Como por</p><p>exemplo o sistema nervoso que se encontra longe de estar completamente desenvolvi-</p><p>do, órgãos como aos rins e fígado, também levaram um tempo para estar completamen-</p><p>te diferenciado. Vale dizer que pelo fato dos rins e fígado não estarem completamente</p><p>diferenciados em recém-nascido, nos rins não ocorre a resposta ao hormônio antidiu-</p><p>rético, que é responsável por regular a reabsorção de água nos rins, enquanto o fíga-</p><p>do tem a função de metabolizar a bilirrubina. No entanto, em certos casos, como nos</p><p>recém-nascidos, ocorre uma ineficiência do fígado em metabolizar adequadamente o</p><p>excesso de bilirrubina produzida. Esse acúmulo de bilirrubina é a causa do surgimento</p><p>da icterícia nos bebês.</p><p>7. MORTE CELULAR</p><p>A perda da integridade e função celular leva a célula a morte, essa inconsistência ocorre</p><p>com o cancelamento irreversível das funções vitais da célula, que não consegue mais</p><p>gerar ATP (trifosfato de adenosina) e nem consegue manter o equilíbrio celular.</p><p>101</p><p>3</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Vale ressaltar que o evento de morte celular é muito importante para célula, como é a divi-</p><p>são celular e diferenciação. Portanto a morte, proliferação e diferenciação celular controlam</p><p>o número de células que existem no organismo e mantém suas funções preservadas.</p><p>A Morte celular é um evento importante e natural. Em muitos casos, as células morrem</p><p>de maneira programada ou regulada, ou seja, as células se programam para morrer caso</p><p>algumas situações se apresentem. Isso é muito importante para o organismo, pois as cé-</p><p>lulas que apresentam defeitos nessa programação de morte tornam o organismo inviável.</p><p>Existem três tipos de morte celular: apoptose, autofagia e necrose.</p><p>Apoptose</p><p>É um processo de morte celular programada que se caracteriza por um conjunto de</p><p>eventos que interrompe os processos de crescimento e divisão celular, inicia meca-</p><p>nismos de degradação controlada dos componentes internos da célula e termina com</p><p>a morte celular, sem o “espalhamento” do conteúdo da célula no ambiente. Por esse</p><p>motivo, a apoptose é conhecida como uma “morte limpa” da célula (JUNQUEIRA; CAR-</p><p>NEIRO, 2023). Na figura 20 é possível observar a sequência de apoptose.</p><p>Quando a célula ativa o sistema de apoptose, ocorre o encolhimento e a condensa-</p><p>ção celular. O citoesqueleto entra em colapso, o envelope nuclear se desarranja, e o</p><p>material nuclear é desmembrado em fragmentos. A superfície celular começa a formar</p><p>estruturas como bolhas com pedaços da célula, o conteúdo se rompe, mas é mantido</p><p>encapsulado por membranas, chamados de corpos apoptóticos. Os componentes da</p><p>superfície da célula apoptótica se transformam, tornando a célula e os corpos apoptó-</p><p>ticos atraentes para os macrófagos fagocitarem os restos. Vale dizer que a função da</p><p>apoptose é muito importante na homeostase do organismos, mas também é vital duran-</p><p>te o desenvolvimento embrionário.</p><p>Figura 20. Apoptose</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 350).</p><p>Necrose</p><p>É uma forma não programada de morte celular, induzida por um organismo, um fator ou</p><p>uma lesão severa de origem externa à célula, como hipóxia, inflamação, radiação, calor,</p><p>agentes químicos e determinados vírus e bactérias.</p><p>102</p><p>Processos de Divisão Celular</p><p>3</p><p>Autofagia</p><p>É um processo natural utilizado pelas células para degradar alguns de seus próprios</p><p>componentes citoplasmáticos celulares. Esse processo se inicia como uma forma de</p><p>indicador de qualidade interno, degradando proteínas velhas e organelas danificadas.</p><p>Apesar de ser um evento natural voltado para reciclar componentes celulares e manter</p><p>a saúde da célula, esse processo também pode resultar na eventual destruição da cé-</p><p>lula. A autofagia pode ser iniciada por diversos sinais, como a privação calórica (falta</p><p>de nutrientes), por sinais presentes no processo de diferenciação celular, durante o</p><p>período de embriogênese, por sinais liberados por organelas danificadas e por células</p><p>senescentes (envelhecidas). Por ser um evento controlado por sinais moleculares, a au-</p><p>tofagia é classificada na categoria de morte regulada (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023).</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Olá! Estudante</p><p>Com os estudos proporcionados por essa unidade você é capaz de compreender os</p><p>processos de divisão celular, bem como saber correlacionar esses eventos com o surgi-</p><p>mento, desenvolvimento, diferenciação e morte de organismos multicelulares. Sabendo</p><p>identificar os processos vitais para o equilíbrio celular e ainda compreender a importân-</p><p>cia desses temas para a área de saúde.</p><p>Boa sorte em seus estudos!</p><p>104</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>UNIDADE 4</p><p>FUNDAMENTOS GENÉTICOS</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá! Estudante.</p><p>Nesta unidade você aprenderá os conceitos de genética, os fundamentos da heredita-</p><p>riedade, compreendendo o que são variantes genéticas e função citogenética. Terá a</p><p>oportunidade de explorar assuntos como a função do aconselhamento genético e para</p><p>fecharmos a unidade você entenderá o que são células cancerígenas e como atuam no</p><p>organismo, bem como os genes supressores atuam em tumores.</p><p>Iniciares falando do Pai da Genética, chamado de Gregor Mendel, que desvendou o mis-</p><p>tério da herança biológica. Suas pesquisas foram fundamentais para os conhecimentos</p><p>dos genes e como as características de cada indivíduo são transmitidas de pai para filho.</p><p>E com todos esses conhecimentos aprimorados você poderá identificar os mecanismos</p><p>da hereditariedade, irá analisar e interpretar os diferentes padrões de herança e corre-</p><p>lacionar com as patologias humanas de bases genéticas, bem como irá reconhecer a</p><p>importância do aconselhamento genético como meio de prevenção e orientação.</p><p>Vamos lá!</p><p>1. AS LEIS DE MENDEL</p><p>Cada um de nós apresenta semelhanças com os nossos genitores. Há quem diga, por</p><p>exemplo, que somos a cara do nosso pai ou da nossa mãe. Buscam até fotografias</p><p>antigas dos nossos pais para apontar as semelhanças conosco. É certo que os descen-</p><p>dentes apresentam características dos ascendentes ou, que a progênie tem semelhan-</p><p>ças com os progenitores. Isso acontece com todos os seres vivos e é conhecida como</p><p>herança genética. Quando portamos uma característica que nos deixa descontentes,</p><p>geralmente comentamos que só herdamos coisas ruins, o que não é verdade. Embora</p><p>a herança genética seja um fato, até o final do século XIX não se conhecia os mecanis-</p><p>mos da herança e muitas teorias e suposições buscaram explicar como ocorria. Inicial-</p><p>mente foi proposta a teoria da mistura em que a herança atuava como uma mistura de</p><p>líquidos, da mesma forma com o que ocorre quando são misturadas duas tintas de cor</p><p>diferente e se forma uma nova cor. É o caso de se misturar tinta verde e tinta amarela</p><p>e obter tinta azul. Assim, por exemplo, alguém de cabelos escuros que tivesse um filho</p><p>com alguém de cabelos claros, esse teria cabelos castanhos claros.</p><p>O monge austríaco Gregor Mendel, trabalhando com as espécies de plantas que exis-</p><p>tiam no jardim do monastério onde vivia, realizou cruzamentos entre plantas de ervilhas</p><p>105</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>cujas flores tinham cores diferentes. Ele cruzou variedades de flores roxas com flores</p><p>brancas e observou que surgiram apenas flores roxas, o que o levou a negar a teoria da</p><p>mistura. Teve a ideia de autopolinizar as flores obtidas desses cruzamentos e cultivar</p><p>uma segunda geração da descendência. Ao observar a progênie ele identificou flores</p><p>roxas e brancas numa proporção de 3:1. Mendel propôs que os fatores que controlam</p><p>uma determinada característica não se comportam como líquidos, mas como partículas,</p><p>que não se misturam, ao contrário,</p><p>se mantêm individualizadas, ao serem transmitidas</p><p>de geração em geração. Essas partículas foram depois nomeadas de genes. E Mendel</p><p>foi além, ele propôs que as células do corpo das plantas tinham duas cópias dessas</p><p>partículas e, que quando as plantas formavam suas células sexuais, estas possuiriam</p><p>apenas uma cópia da partícula. Durante a reprodução, as duas partículas se uniam</p><p>novamente para compor as células do corpo da nova planta.</p><p>Ele também propôs que as características das flores eram condicionadas por variantes</p><p>genéticas, chamadas de alelos. Uma determinada característica pode ser determinada</p><p>por mais de um alelo. Por exemplo, a cor das flores é determinada por dois alelos. Um</p><p>alelo determinaria a cor roxa, e o outro a cor branca. Quando a planta possui um alelo</p><p>roxo e um branco ela expressa a cor roxa e, por isso, o alelo para a cor roxa foi chamado</p><p>de dominante. Para a flor expressar a cor branca, tem que apresentar dois alelos bran-</p><p>cos, tendo esse alelo sido chamado de recessivo. Utilizando essa linha de raciocínio,</p><p>Mendel foi capaz de explicar a proporção de 3:1 de plantas com flores roxas e brancas</p><p>da segunda geração de cruzamentos.</p><p>A teoria de Mendel sobre a herança particulada foi publicada em 1866, porém, sua im-</p><p>portância e implicação não foram reconhecidas por mais de 30 anos, quando suas leis</p><p>foram redescobertas e, em 1905, William Bateson introduziu o termo genética como o</p><p>estudo da herança.</p><p>Mendel é considerado o pai da genética, pelos brilhantes conhecimentos que deixou</p><p>sobre a herança dos caracteres que abriram caminhos para pesquisas em diversos</p><p>campos e o avanço de diferentes subáreas da genética como a citogenética, a genética</p><p>molecular, a genômica, a genética de populações, etc.</p><p>As conclusões de Mendel de que os genes se comportam como partículas que não se</p><p>misturam em conjunto e de que um alelo é dominante em relação ao outro permitiu que</p><p>ele elaborasse duas leis que são, desde então, utilizadas nos estudos de genética, sen-</p><p>do a primeira Lei de Mendel chamada de Princípio da Segregação dos Caracteres, com</p><p>o seguinte enunciado: Cada característica é possibilitada por um par de fatores, sendo</p><p>um adquirido da mãe e o outro do pai, que se separam na formação dos gametas com</p><p>a mesma probabilidade.</p><p>E a segunda Lei de Mendel denomina de Segregação Independente, com o seguinte</p><p>enunciado: Quando ocorre a geração dos gametas os diferentes pares de fatores se</p><p>separam independentemente, sendo assim cada gameta recebe apenas 1 (um) fator de</p><p>cada par e todos os gametas serão gerados com a mesma proporção.</p><p>106</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>2. FUNDAMENTOS DA HEREDITARIEDADE</p><p>Para a compreensão da herança dos caracteres, ou seja, da genética, é importante co-</p><p>nhecer alguns conceitos básicos. No nosso genoma existem diversos genes. Os genes</p><p>são segmentos de DNA responsáveis pela determinação de um caráter hereditário, de</p><p>uma característica, ou seja, ele é uma unidade de transmissão hereditária. Os genes são</p><p>constituídos de cromatina, DNA e proteínas, e quando a célula se divide, os genes ficam</p><p>localizados nos cromossomos, em um local determinado, chamado de locus gênico.</p><p>Sabe-se que, após a fecundação, é formado o zigoto 2n, pela fusão dos núcleos do</p><p>espermatozoide e do óvulo. Cada núcleo do gameta possui um conjunto n de cromos-</p><p>somos. O zigoto humano possui 46 cromossomos, 23 vindos da mãe e 23 vindos do</p><p>pai. São formados 22 pares de cromossomos, isto é, 44 cromossomos homólogos,</p><p>sendo que os 2 faltantes para completar os 46 cromossomos da ração humana, são os</p><p>cromossomos sexuais X e Y.</p><p>Os cromossomos chamados homólogos apresentam os mesmos genes, porém, em-</p><p>bora os genes determinem as mesmas características ou caracteres, eles podem não</p><p>ser iguais. Embora eles determinem o mesmo caractere e se localizem no mesmo loco</p><p>do mesmo cromossomo, eles podem ser diferentes já que um é proveniente da mãe</p><p>e outro do pai. Essas variantes gênicas são chamadas de alelos. Por isso, para cada</p><p>característica do nosso corpo, seja ela morfológica ou fisiológica, não existe apenas um</p><p>tipo de alelo que a determine (Figura 1).</p><p>Figura 01. Genes alelos em locus gênico de cromossomos homólogos</p><p>Legenda: dois cromossomos homólogos mostrando os genes</p><p>alelos localizados no mesmo locus gênicos determinantes da cor</p><p>do olho, tipo sanguíneo, cor do cabelo e crescimento. Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>B</p><p>or</p><p>ge</p><p>s-</p><p>O</p><p>só</p><p>rio</p><p>e</p><p>W</p><p>an</p><p>yc</p><p>e</p><p>(2</p><p>01</p><p>3,</p><p>p</p><p>. 6</p><p>4)</p><p>.</p><p>Os genes são nomeados por letras maiúsculas e minúsculas referentes às característi-</p><p>cas que eles determinam. É o caso da cor do olho, por exemplo, que pode ser determi-</p><p>nada por dois alelos, A ou a. Para essa característica o indivíduo pode ser homozigoto,</p><p>quando os dois alelos são iguais (AA ou aa) e, heterozigoto, quando os dois alelos são</p><p>107</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>diferentes (Aa). No caso dessa característica, a cor do olho, o alelo A é dominante sobre</p><p>o alelo a. Isso significa, que sempre que ele estiver presente ele se expressará, sendo o</p><p>indivíduo homozigoto (AA) ou heterozigoto (Aa). Já o alelo a é recessivo, ou seja, para</p><p>que ele expresse a característica ele deve estar em dose dupla, ou em homozigose,</p><p>sendo o indivíduo aa (Figura 2).</p><p>Figura 02. Cromossomos homólogos com genes em heterozigose e homozigose</p><p>Legenda: AA; organismo homozigoto aa; Aa</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 53).</p><p>Segundo Griffiths et al. (2016), o conjunto dos genes que um indivíduo possui, sendo</p><p>os que ele recebe do seu pai e de sua mãe, constitui o seu genótipo. O genótipo do</p><p>indivíduo determina as suas características físicas, ou seja, o seu fenótipo. Para a cor</p><p>de olho, pode-se dizer que o fenótipo olho castanho é determinado pelos genótipos</p><p>que apresentam os alelos AA e Aa e, o fenótipo olho azul, pelos genótipos onde estão</p><p>presentes os alelos aa.</p><p>Muitas características fenotípicas sofrem interferência do meio onde os indivíduos vi-</p><p>vem, de forma que é consenso que o fenótipo resulta da somatória entre o genótipo</p><p>e o ambiente. Imagine por exemplo, que dois gêmeos monozigóticos, que possuem o</p><p>mesmo genótipo, sejam colocados para viver separadamente, com famílias diferentes.</p><p>Ambos possuem genes que determinam que tenham estatura alta, porém, um deles</p><p>vive em condições de subnutrição, ao contrário do outro que tem nutrição adequada. O</p><p>primeiro, provavelmente apresentará estatura inferior ao segundo, em decorrência da</p><p>falta de nutrientes e o comprometimento do crescimento ósseo. Esse tipo de herança,</p><p>em que o meio modifica a expressão dos genes, é chamada de multifatorial.</p><p>Mendel realizou vários experimentos chamados de cruzamentos mono-híbridos, em que</p><p>ele estudou uma característica de cada vez. Ele estudou várias características das ervi-</p><p>lhas: altura das plantas, rugosidade das sementes, cor da semente, cor das flores, tipo</p><p>de vagem, cor da vagem e localização das flores nos ramos. Mendel desenvolveu uma</p><p>simbologia bastante interessante para descrever os experimentos e seus resultados.</p><p>108</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>A geração parental P é constituída das duas variedades que darão origem à geração</p><p>filial 1, a F1. O caractere estudado nas duas variedades era nomeado por letras. Quan-</p><p>do representantes da F1 eram intercruzados, formava-se uma nova geração filial, a F2.</p><p>Em cada geração eram contados o número de representantes que apresentavam as</p><p>características dos parentais. Os dados eram anotados e as porcentagens eram calcu-</p><p>ladas para cada uma das variedades. Vejamos como ele realizou o cruzamento entre</p><p>variedades altas e anãs.</p><p>A geração P de plantas altas foi cruzada e os híbridos de F1 eram todos altos. Alguns</p><p>representantes de F1 foram cruzados entre si formando uma F2 com variedades altas e</p><p>anãs, na proporção fenotípica de 3:1.</p><p>As plantas altas apresentam o alelo D e as plantas anãs possuem o alelo d. Conven-</p><p>cionou-se utilizar a primeira letra da palavra que dá nome ao caráter recessivo para</p><p>nomear o gene. Nesse caso da altura das</p><p>plantas, o nome é derivado de dwarfism =</p><p>nanismo. Os genótipos possíveis são DD, Dd e dd. As conclusões dos cruzamentos</p><p>mono-híbridos de Mendel permitiram enunciar dois princípios: (1) Da dominância: em</p><p>que um dos alelos quando presentes, mesmo com uma única cópia, é suficiente para</p><p>expressar o fenótipo; (2) Da segregação: para a formação dos gametas, os alelos se-</p><p>gregam ou separam um do outro.</p><p>Isso posto, resultou a 1ª Lei de Mendel ou Lei da Segregação dos Fatores ou Monohibri-</p><p>dismo: ‘Cada característica será determinada por um par de fatores que se dividem na</p><p>formação dos gametas, sendo que um fator do par irá para cada gameta, que é, portan-</p><p>to, puro’. Porém, Mendel passou a realizar cruzamentos considerando dois fatores ao</p><p>mesmo tempo, os cruzamentos di-híbridos, como por exemplo, o de sementes amare-</p><p>las e lisas com sementes verdes e rugosas, esses experimentos permitiram que Mendel</p><p>observasse mais um princípio: Da distribuição independente: a separação ou segrega-</p><p>ção dos alelos é feita de maneira independente. Eles se separam um do outro de forma</p><p>independente, embora existam alguns que se comportam de maneira diferente.</p><p>Desse princípio derivou a 2ª Lei de Mendel ou Lei da Segregação Independente dos</p><p>Genes ou Diibridismo: “As diferenças de uma característica são herdadas independen-</p><p>temente das diferenças em outras características” (GRIFFITHS et al., 2016, p. 1026).</p><p>Por isso, sementes amarelas nem sempre serão lisas, podendo ser rugosas, assim</p><p>como sementes verdes podem ser também lisas. As leis postuladas por Mendel ajuda-</p><p>ram a entender a forma de transmissão dos caracteres ao longo das gerações.</p><p>É comum construir árvores genealógicas (Figura 3) para conhecer e registrar os an-</p><p>tepassados, dentre os nossos familiares, verificando as relações de parentesco. De</p><p>modo similar na genética, são construídos os heredogramas, para entender como os</p><p>caracteres são herdados, ou transmitidos de geração a geração, facilitando analisar as</p><p>famílias. Por meio de símbolos é possível acompanhar a forma como um determinado</p><p>caráter é transmitido ao longo das gerações (Figura 4).</p><p>109</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 03. Diagrama de uma árvore genealógica representando as descendências</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 69).</p><p>Figura 04. Diagrama ilustrativo de um heredograma mostrando a transmissão de um caráter</p><p>Legenda: círculos brancos=>mulheres normais;</p><p>círculos pretos=>mulheres afetadas por uma anomalia;</p><p>quadrados brancos=>homens normais; quadrados</p><p>pretos=>homens afetados por uma anomalia.</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 70).</p><p>O heredograma nos conta uma história de como um determinado caractere é transmiti-</p><p>do na família apresentada e nos fornece informações da forma como essa transmissão</p><p>acontece. Um homem e uma mulher normais têm quatro filhos: uma mulher afetada,</p><p>dois homens normais e uma filha normal. A filha afetada se casa com um homem normal</p><p>e tem três filhos: uma menina normal, um menino normal e uma menina afetada.</p><p>A outra filha do casal inicial, que é normal, se casa com um homem normal e tem três</p><p>filhos: dois meninos normais e uma menina afetada.</p><p>A partir dessas informações, é possível inferir qual é o tipo de herança desse caráter e</p><p>qual seria a probabilidade de algum dos descendentes apresentarem a mesma doen-</p><p>ça que é recorrente na família. Isso é possível devido às leis postuladas por Mendel,</p><p>resultantes dos seus experimentos, que permitem prever os padrões de herança nas</p><p>famílias. Observe a Figura 5 para compreender melhor um heredograma.</p><p>110</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Figura 05. Simbologia utilizada em heredogramas humanos</p><p>Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 165).</p><p>As heranças monogênicas, são aquelas que são determinadas por alelos que ficam</p><p>num mesmo loco gênico. Quando o loco gênico está num cromossomo autossomo, ou</p><p>seja, em um dos 22 pares que não o par sexual, a herança é autossômica. Além disso</p><p>deve ser considerado se o fenótipo determinado pelo alelo é dominante ou recessivo, ou</p><p>se não existe relação de dominância entre eles, configurando codominância.</p><p>111</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A herança autossômica é separada por algumas particularidades, como demostrado</p><p>abaixo:</p><p>A - Herança autossômica dominante, abaixo é apresentado um heredograma de uma</p><p>característica dominante (Figura 6), determinado por um alelo A.</p><p>Figura 06. Heredograma de um fenótipo dominante</p><p>Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 174).</p><p>Observe algumas características marcantes desse tipo de herança:</p><p>` Surge de forma igual entre homens e mulheres;</p><p>` Pode ser passada de homem p/ homem;</p><p>` Não ocorre saltos de gerações;</p><p>` Só serão afetados casais onde ambos são heterozigotos, podendo ter descen-</p><p>dentes afetados (75%) e normais (25%);</p><p>São causadas por esse tipo de herança a Acondroplasia, Polidactilia, Dentinogênese</p><p>Imperfeita, Polipose Múltipla do Cólon e Prognatismo Mandibular.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre acondroplasia assista ao vídeo disponível: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=tstBEvOD1fw. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>B - Herança autossômica recessiva, abaixo é apresentado um heredograma de uma</p><p>característica recessiva (Figura 7) determinada pelo alelo a. Embora não seja comum,</p><p>os genótipos foram inseridos nesse heredograma para facilitar o entendimento.</p><p>112</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Figura 07. Heredograma de um fenótipo recessivo raro</p><p>Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 167).</p><p>Observe algumas características marcantes desse tipo de herança:</p><p>` Aparece igualmente entre homens e mulheres;</p><p>` Pode ser transmitida de homem p/ homem;</p><p>` Ocorre saltos de gerações;</p><p>` Casais normais, heterozigotos, poderão ter descendentes afetados (25%);</p><p>` Progenitores podem ser consanguíneos.</p><p>Esse tipo de herança (Herança autossômica recessiva) está presente no Albinismo,</p><p>Fibrose Cística e na Fenilcetonúria (PKU).</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre albinismo, assista ao vídeo: Acesse o link: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=1dUGOkeUWPQ. Acesso em: 2 jul. 2023.</p><p>C – Codominância, há casos em que não se observa relação de dominância entre</p><p>os alelos de forma que cada um pode exercer um efeito diferente no fenótipo. É</p><p>o que se conhece por codominância. Para entender o que seja a codominância</p><p>observe a Figura 8.</p><p>113</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 08. Herança codominante para a cor da pelagem de Bovinos</p><p>Legenda: codominância=> branca homozigota RwRw cruza</p><p>com vermelha homozigota Rr</p><p>Rr gerando o heterozigoto malhado Rr Rw.</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 210).</p><p>No caso do gene determinante da cor da pelagem em bovinos correm dois alelos. Rw</p><p>determina cor branca e Rr determina cor marrom. O heterozigoto (RwRr) resultante do</p><p>cruzamento de monozigotos (RwRw X RrRr) para esses dois alelos expressará ambos os</p><p>genes, apresentando-se malhado de branco e marrom. Isso porque não existe relação</p><p>de dominância entre eles. Os alelos são codominantes.</p><p>Em humanos, o sistema sanguíneo ABO ilustra uma situação de codominância. Três ale-</p><p>los estão podem estar presentes, i, IA e IB. Eles interagem para formar os quatro tipos</p><p>sanguíneos, A, B, AB e O. Os fenótipos e genótipos possíveis são mostrados abaixo:</p><p>Tipo sanguíneo A: IA/IA, IA/i</p><p>Tipo sanguíneo B: IB/IB, IB/i</p><p>Tipo sanguíneo AB: IA/ IB</p><p>Tipo sanguíneo O: i/i</p><p>Nos testes de fenotipagem utilizados em laboratório o sangue do indivíduo é colocado</p><p>em contato com plasma de dois tipos o anti-A e o anti-B. No sangue do indivíduo são en-</p><p>contradas as hemácias que apresentam antígenos (aglutinogênios) em sua superfície e,</p><p>no plasma que é utilizado, existem os anticorpos (aglutininas). Quando os anticorpos re-</p><p>conhecem os seus antígenos específicos ocorre uma reação de aglutinação e é possível</p><p>identificar o tipo sanguíneo do indivíduo. Quando o anticorpo anti-A induz a aglutinação</p><p>das hemáceas, o indivíduo é do tipo B; quando o</p><p>anticorpo anti-B induz a aglutinação, o</p><p>indivíduo é do tipo A; se ambos provocarem aglutinação, o indivíduo é do tipo AB e, se não</p><p>houver qualquer aglutinação, o indivíduo é do tipo O, como mostrado na Figura 9.</p><p>114</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Figura 09. Diagrama representativo da reação de</p><p>aglutinação provocada pelo antígeno do sangue doa-</p><p>dor no sangue do receptor</p><p>Legenda: tipo sanguíneo do doador=> O, A, B, AB;</p><p>tipo sanguíneo do receptor=> O, A, B, AB Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>B</p><p>or</p><p>ge</p><p>s-</p><p>O</p><p>só</p><p>rio</p><p>e</p><p>W</p><p>an</p><p>yc</p><p>e</p><p>(2</p><p>01</p><p>3,</p><p>p</p><p>. 3</p><p>38</p><p>).</p><p>Observando a Figura pode ser concluí-</p><p>do que uma pessoa com sangue do tipo</p><p>A pode receber sangue dos tipos A e O,</p><p>pois com os tipos B e AB ocorre aglutina-</p><p>ção. Alguém do tipo B recebe dos tipos B</p><p>e O e não pode receber dos tipos A e AB,</p><p>pois ocorre aglutinação. Uma caracterís-</p><p>tica marcante do tipo AB é ser receptor</p><p>universal, pois receber sangue de todos</p><p>os outros tipos sanguíneos, não ocorren-</p><p>do reação de aglutinação. As pessoas tipo</p><p>O, só podem receber de O, mas podem</p><p>doar para todos, sendo considerados do-</p><p>adores universais. Para entender como</p><p>a expressão de mais de um alelo pode</p><p>atuar na determinação de diferentes fe-</p><p>nótipos, a partir dos tipos sanguíneos dos</p><p>pais, vários fenótipos podem ser espera-</p><p>dos para os filhos. O primeiro diagrama</p><p>(Figura 10) mostra os possíveis fenótipos</p><p>dos tipos sanguíneos do sistema ABO, re-</p><p>sultado dos diferentes cruzamentos parentais. O segundo diagrama (Figura 11) mostra os</p><p>possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sistema ABO, resultado do cruzamento entre</p><p>indivíduo tipo A e tipo B, ambos heterozigotos.</p><p>Figura 10. Diagrama dos possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sistema ABO</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>115</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 11. Diagrama dos possíveis fenótipos dos</p><p>tipos sanguíneos do sistema ABO</p><p>Legenda: codominância de tipos sanguíneos=> san-</p><p>gue tipo A; sangue tipo B; codominantes AB, A e O;</p><p>recessivo O. Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>G</p><p>riffi</p><p>th</p><p>s</p><p>et</p><p>a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>6,</p><p>p</p><p>. 1</p><p>89</p><p>).</p><p>A herança ligada ao sexo é caracterizada quando os genes estão localizados nos cro-</p><p>mossomos sexuais, e não nos autossomos, dizemos que se trata de herança ligada ao</p><p>sexo. Durante a gametogênese, ocorre a separação dos cromossomos homólogos e</p><p>depois das cromátides irmãs e são formados os gametas que carregam os cromosso-</p><p>mos sexuais. Na fecundação ocorrerá a determinação do sexo genético do embrião, de</p><p>forma que XX determinará sexo feminino e XY determinará sexo masculino (Figura 12).</p><p>Figura 12. Combinações dos cromossomos sexuais</p><p>na determinação sexual pela fecundação</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 54).</p><p>116</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Se existir um gene portador de alguma mutação nos cromossomos sexuais, essa al-</p><p>teração poderá ser herdada pelos descendentes, como no exemplo mostrado abaixo</p><p>(Figura 13). Isso vai depender do tipo de herança que o caráter apresenta.</p><p>Figura 13. Modo de transmissão de um gene alterado no cromossomo X</p><p>Fonte: adaptada de Griffiths et al. (2016, p. 56).</p><p>Para entender os tipos de herança ligada ao sexo é importante conhecer duas situações:</p><p>1 - Cromossomos sexuais X e Y apresentam regiões de pareamento, em que compartilham</p><p>os mesmos genes e que são chamadas de pseudoautossômicas porque os genes são trans-</p><p>mitidos como nos cromossomos autossomos e, regiões distintas, chamadas diferenciais,</p><p>onde estão localizados genes diferentes entre um e outro, como mostrado na figura 14.</p><p>Figura 14. Representação esquemáticas dos cromossomos sexuais X e Y humanos</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>G</p><p>riffi</p><p>th</p><p>s</p><p>et</p><p>a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>6,</p><p>p</p><p>. 1</p><p>58</p><p>).</p><p>117</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>2 - A maior parte dos genes encontrados no cromossomo Y, nas regiões diferenciais,</p><p>apresentam uma única cópia, pois não estão presentes no cromossomo X. Dessa for-</p><p>ma, esses genes são encontrados nos homens em hemizigose. Os genes das regiões</p><p>diferenciais do cromossomo X, pelo fato de estarem em dose dupla nas mulheres, po-</p><p>dem ser encontrados em homozigose e em heterozigose. Já nos homens, por possuí-</p><p>rem apenas um cromossomo X, eles estão sempre em hemizigose.</p><p>A seguir, são apresentados tipos mais comuns de herança ligada ao sexo.</p><p>(1) Herança ligada ao X dominante: o heredograma abaixo apresenta o padrão de he-</p><p>rança ligada ao X dominante (Figura 15).</p><p>Figura 15. Heredograma do padrão de herança ligada ao X dominante</p><p>Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 185).</p><p>Nesse padrão de herança podem ser identificadas as características abaixo:</p><p>` Não é separada de forma igual entre homens e mulheres;</p><p>` Não ocorre a transmissão direta de homem p/ homem;</p><p>` Ocorre a manifestação em homozigose ou heterozigose nas mulheres e em he-</p><p>mizigose, nos homens;</p><p>` Ocorre mais mulheres afetadas;</p><p>` Irá ocorrer nas filhas de um homem afetado.</p><p>2- Herança ligada ao X recessiva: a figura 16 apresenta a herança de um caráter reces-</p><p>sivo ligado ao cromossomo X.</p><p>118</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Figura 16. Herança de um caráter recessivo ligado ao cromossomo</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>G</p><p>riffi</p><p>th</p><p>s</p><p>et</p><p>a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>6,</p><p>p</p><p>. 1</p><p>80</p><p>).</p><p>Observe a presença de algumas das características abaixo no heredograma:</p><p>` Não se distribui igualmente em homens e mulheres;</p><p>` Não há transmissão de pai para filho;</p><p>` Ocorre mais homens afetados em relação a mulheres afetadas;</p><p>` A manifestação ocorre homozigose nas mulheres e em hemizigose, nos homens;</p><p>` No geral as filhas de um homem afetado, serão no mínimo portadoras.</p><p>Esse tipo de herança caracteriza a forma de transmissão da Hemofilia, do Daltonismo</p><p>e da Síndrome de Feminização Testicular. Para facilitar o entendimento do modo de</p><p>transmissão observe a figura 17.</p><p>Figura 17. Diagrama do padrão de herança recessiva</p><p>Legenda: herança reces-</p><p>siva ligada ao X. Cruza-</p><p>mento à esquerda=> mãe</p><p>portadora de mutação no</p><p>cromossomo X e pai nor-</p><p>mal; fenótipos possíveis</p><p>na progênie=> filha por-</p><p>tadora, filho afetado, filha</p><p>normal e filho normal.</p><p>Cruzamento à direita=></p><p>mãe normal e pai afeta-</p><p>do; fenótipos possíveis</p><p>na progênie=> filha por-</p><p>tadora, filho normal, filha</p><p>portadora e filho normal.</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>G</p><p>riffi</p><p>th</p><p>s</p><p>et</p><p>a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>6,</p><p>p</p><p>. 5</p><p>5)</p><p>.</p><p>119</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>O diagrama (Figura 17) ilustra o padrão de herança recessiva ligada ao X em duas</p><p>situações: quando a mãe carrega a mutação, mas é normal (heterozigota) e quando o</p><p>pai carrega a mutação (homozigoto) e tem a doença. Quando a mãe é saudável, mas</p><p>é portadora da mutação e se casa com um homem normal, eles apresentam a proba-</p><p>bilidade de 25% (1/4) de ter uma filha portadora da mutação, 25% (1/4) de ter um filho</p><p>afetado pela doença, 25% (1/4) de ter uma filha normal e 25% (1/4) de ter um filho nor-</p><p>mal. Se a mãe é normal e casa com um homem afetado pela doença em questão, 50%</p><p>(1/2) da progênie poderá ser normal, os filhos no caso e, os outros 50% (1/2) portarão a</p><p>mutação, que serão as mulheres.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre Hemofilia assista ao vídeo disponível: https://www.youtube.com/watch?v=-</p><p>-6RGz1YM11o. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>Sobre a Herança ligada ao cromossomo Y, entendemos que os homens recebem de seus</p><p>pais os genes localizados na região diferencial do cromossomo Y, onde está localizado o</p><p>gene SRY. Ele codifica a produção do fator determinante testicular que induz a diferencia-</p><p>ção da gônada primitiva em testículo e, à masculinização, sendo transmitido de homem</p><p>para homem. Mutações nesse gene geram distúrbios na determinação sexual masculina.</p><p>3 - Herança influenciada pelo sexo: será identificada pela presença de genes inseridos nos</p><p>cromossomos autossomos onde a expressão é influenciada por hormônios sexuais. Como</p><p>exemplo encontramos a calvície e hipertricose auricular (aumento de pelos nas orelhas).</p><p>4 - Herança parcialmente ligada ao sexo ou pseudoautossômica: é condicionada por</p><p>genes localizados na região</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>É importante ressaltar aqui que, devido aos acontecimentos relatados, as células euca-</p><p>riontes são compartimentalizadas, isto é, elas apresentam compartimentos onde acon-</p><p>tecem eventos específicos, e a partir desse ponto da escala evolutiva temos um orga-</p><p>nismo mais complexo com funcionamento interno organizado.</p><p>3. CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS PROCARIONTES E</p><p>EUCARIONTES</p><p>O surgimento das células eucariontes foi um marco vital na formação dos organismos como</p><p>os conhecemos hoje em dia, mas você acredita que com o surgimento das células eucarion-</p><p>tes as células procariontes foram extintas? Não foram extintas e estão entre nós, em nós e</p><p>em todos os ambientes imaginais. Para compreender como essas células se comportam e</p><p>como conseguem sobrevir, é importante compreender as características de cada tipo celular.</p><p>Vamos começar nossa discussão, organizando os organismos existentes no mundo</p><p>atual em reinos, essa divisão é didaticamente aceitável e utilizada de forma universal,</p><p>assim é possível reunir os organismos semelhantes em um reino, trazendo clareza ao</p><p>seu papel nos ecossistemas.</p><p>As células eucariontes proporcionaram a diferenciação em vários tipos de organismos,</p><p>sendo divididos em animais, plantas, protozoários e fungos, as células procariontes</p><p>compõem as bactérias e arqueas. Para agrupar esses organismos os reinos possuem</p><p>nomes sendo denominados: Reino Protista composto pelos protozoários; Reino Fungi</p><p>compostos pelos fungos; Plantae composto pelos vegetais; Animalia composto pelos</p><p>animais e Morena composto pelas bactérias e arqueas. Você deve estar se perguntan-</p><p>do a que reino pertence os vírus! A resposta é simples os vírus não possuem reúno,</p><p>pois são considerados partículas infecciosas sem a capacidade de se replicar sem um</p><p>hospedeiro. Na figura 4 é possível observar a árvore filogenética dos reinos.</p><p>Figura 04. Árvore filogenética</p><p>PROCARIOTOS EUCARIOTOS</p><p>BACTÉRIA</p><p>BACTÉRIA</p><p>MONERA</p><p>ANCESTRAL COMUM</p><p>ARQUEAS</p><p>ARQUEAS</p><p>PROTISTAS</p><p>EUCARIOTO</p><p>PLANTAS FUNGOS ANIMAIS</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>1</p><p>23</p><p>R</p><p>F.</p><p>14</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>As células, assim como todos os organismos que vivem no planeta, são considerados</p><p>seres vivos porque realizam as seguintes funções orgânicas:</p><p>` Possuem metabolismo: se alimentam, respiram, eliminam excretas etc.;</p><p>` Apresentam ciclo de vida: nascem, crescem, se desenvolvem, envelhecem e morrem;</p><p>` Reagem a estímulos do meio externo e interno;</p><p>` Se multiplicam e deixam descendentes; e</p><p>` Se adaptam ao meio onde vivem.</p><p>Desde que Robert Hooke, no século XVII observou, num microscópio rudimentar, corte</p><p>de cortiça e identificou compartimentos que ele denominou células, essas estruturas</p><p>se tornaram alvo de muitos estudos e pesquisas. Como consequência obteve-se vasto</p><p>conhecimento sobre elas. O corpo humano é composto por trilhões de células, que ul-</p><p>trapassam de duzentos tipos diferentes. Cada tipo celular tem sua especificidade estru-</p><p>tural e funcional, mas todas as células compartilham características comuns, uma vez</p><p>que se originaram da célula ancestral.</p><p>De forma geral temos as células procariontes com um arranjo simples, não apresentam núcleo</p><p>organizado, tendo o seu material genético livre ou disperso no citoplasma, no quadro 1 é pos-</p><p>sível observar as organelas das células procariontes e a função específica de cada organela.</p><p>Quadro 01. Células procariontes: organelas e suas funções</p><p>ORGANELAS FUNÇÃO</p><p>Cápsula</p><p>Está presente em muitos organismos procariotos, tem função de proteção e ainda</p><p>auxilia na associação uns aos outros e a diversas superfícies no ambiente, bem</p><p>como a prevenção da dessecação da célula. E um fator relevante em relação a</p><p>essa estrutura é o papel dela no caso de procariotos patógenos, já que pode prote-</p><p>ger o patógeno do sistema imunológico do hospedeiro.</p><p>Parede Celular</p><p>Estrutura rígida que fica logo abaixo da cápsula, tem como função proteção,</p><p>estruturação celular, evita o rompimento da célula em plasmólise e como destaque</p><p>para essa estrutura é sua composição, sendo que na maioria das bactérias contém</p><p>peptidoglicano, um polímero de açúcares associados e polipeptídeos. Fator de</p><p>extrema relevância na patogenicidade do organismo.</p><p>Membrana</p><p>Plasmática</p><p>A membrana plasmática está logo abaixo da parede celular, e desempenha muitas</p><p>funções na célula, sendo formada por uma bicamada fosfolipídica atua no transpor-</p><p>te de substância e como barreira e, portanto, também traz proteção a célula, sele-</p><p>ciona as moléculas que entram e que saem da célula, caracterizando a permeabili-</p><p>dade da célula. Nas arqueas pode se apresentar como monocamada e tem relação</p><p>direta com a capacidade de suportar altas temperaturas ambientais.</p><p>Fímbrias São saliências celulares, que atuam na adesão da célula ao um Hospedeiro ou superfí-</p><p>cie.</p><p>Pili</p><p>Essa estrutura também são extensões celulares, mas um pouco mais longas, tem</p><p>mais de uma função, podendo atuar na parte reprodutiva da célula, sendo chama-</p><p>do de pili sexual, ou ainda ajudar na locomoção.</p><p>Flagelos São extensões celulares voltadas a locomoção, com aparência de cauda, efetuam</p><p>o deslocamento das células em ambientes aquosos.</p><p>Nucleoide É a uma região no citoplasma celular onde encontra o Cromossomo.</p><p>15</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Cromossomos Material genético da célula.</p><p>Plasmídeos São partículas de material genético, extra-cromossômico, possui uma relação</p><p>direta com resistência bacteriana.</p><p>Ribossomos São organelas responsáveis pela síntese proteica.</p><p>Grânulos São responsáveis por armazenamento.</p><p>ORGANELAS FUNÇÃO</p><p>Fonte: adaptado de Junqueira e Carneiro (2023, p. 7).</p><p>Vale ressaltar que em geral as células procariontes possuem um único cromossomo</p><p>circular, mas em muitos casos ocorre a presença de plasmídeos, que são fragmentos</p><p>pequenos de DNA (ácido desoxirribonucleico) circular extra-cromossomal.</p><p>Já as células eucariontes se dividem em células vegetais e animais, possuem carac-</p><p>terísticas semelhantes, mas vários fatores que as diferem, muito em decorrência das</p><p>funções que desempenham.</p><p>De forma geral as células eucariontes são complexas, compartimentadas e com núcleo</p><p>organizado, uma analogia interessante é comparar com uma linha de produção onde</p><p>cada etapa desempenha um papel fundamental para um produto final perfeito, nas cé-</p><p>lulas eucariontes cada organela possui uma função na sistemática operacional da cé-</p><p>lula. Essas células possuem as seguintes estruturas membrana plasmática com uma</p><p>bicamada constituída de fosfolipídios e proteínas, que delimita a célula e envolve o</p><p>citoplasma, uma substância homogênea rica em água e proteínas, onde estão inseridas</p><p>as demais estruturas celulares chamada de citosol. O espaço onde é concentrado as</p><p>organelas é chamado de citoplasma onde existe um arcabouço proteico formando o</p><p>citoesqueleto, que dá forma às células e permite seus movimentos, inclusive a divisão</p><p>celular; o núcleo, localizado centralmente nas células animais e lateralmente nas célu-</p><p>las vegetais, delimitado pelo envoltório nuclear, que apresenta muitos poros, preenchido</p><p>pela matriz nuclear onde é encontrado o material genético DNA nuclear (ácido desoxir-</p><p>ribonucléico). O DNA não está sozinho, mas associado a proteínas formando a cromati-</p><p>na. É possível observar também, uma região da cromatina formando o nucléolo. Este é</p><p>constituído, basicamente, de DNAr (DNA ribossomal), RNAr (RNA ribossomal) e proteí-</p><p>nas, e participa da formação dos ribossomos. Próximo ao núcleo pode ser observado o</p><p>centrossomo, formado por uma matriz proteica e pelos centríolos, um par de estruturas</p><p>tubulares, relacionados com a formação do fuso durante a divisão celular. Devido ao</p><p>processo de compartimentalização que estudamos acima, a membrana externa do en-</p><p>voltório nuclear é contígua ao Retículo Endoplasmático Granular (REG) em cuja parede</p><p>são encontrados os ribossomos, que realizam a síntese de proteínas. As vesículas que</p><p>brotam do REG chegam ao aparelho/complexo</p><p>homóloga entre os cromossomos X e Y, não tendo di-</p><p>ferença entre homens e mulheres. Posteriormente trataremos sobre aconselhamento</p><p>genético e, a partir de heredogramas que demonstram o histórico de famílias onde uma</p><p>doença é recorrente, colocaremos os conhecimentos aqui abordados em prática, para</p><p>calcular as probabilidades de recorrência dessas doenças nas descendências.</p><p>3. VARIANTES GENÉTICAS</p><p>Durante a divisão celular, na interfase e na fase M, podem ocorrer erros. Muitos deles são</p><p>corrigidos pelo próprio sistema de reparo das células, um sistema enzimático que reconhe-</p><p>ce e corrige eventuais erros. Por outro lado, alguns não são reparados e se mantém, sendo</p><p>transmitidos às moléculas derivadas da original. Essas alterações no material genético que</p><p>são mantidas e transmitidas pelas gerações celulares são chamadas mutações.</p><p>As mutações são responsáveis por gerar variabilidade, por originar as diferenças individu-</p><p>ais entre os organismos, por fornecer os alelos mutantes de um gene. Elas geram variabi-</p><p>lidade nos genomas dos organismos, de forma que, com o passar do tempo, ao longo das</p><p>gerações, existam variações. É sobre essa variabilidade que a seleção natural opera, de</p><p>forma que aqueles com as variantes melhor adaptadas ao ambiente sobrevivem e deixam</p><p>descendentes portadores dessas variantes, aumentando sua frequência na população.</p><p>120</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Dessa forma a evolução das espécies acontece. O entendimento das mutações e o surgi-</p><p>mento das variantes genéticas permitiu explicar de forma coerente a teoria da evolução das</p><p>espécies proposta por Charles Darwin. Quando é analisado o genoma dos organismos de</p><p>uma mesma espécie e comparados com o genoma selvagem ou de referência, é possível</p><p>observar pequenas diferenças geradas pelas mutações, constituindo as variantes genéticas.</p><p>As variantes genéticas têm origem nas mutações. Essas mutações podem ocorrer em</p><p>células somáticas, durante a mitose, constituindo as mutações somáticas. Nesse caso,</p><p>as mutações não são transmitidas para a progênie dos organismos onde elas ocorre-</p><p>ram. É o caso das mutações provocadas nas células da pele pela exposição solar, devi-</p><p>do à ação dos raios ultravioleta (UV). O espectro B de UV (UVB) provoca a formação de</p><p>dímeros de bases do grupo das pirimidinas (C e T). Elas se tornam ligadas na mesma</p><p>fita de DNA de forma que a replicação dessa fita fica comprometida.</p><p>As células portadoras da mutação podem dar origem a tumores de pele como o carci-</p><p>noma basocelular, o carcinoma espinocelular e o melanoma, mas não são transmitidos</p><p>aos filhos do portador da mutação.</p><p>Há, porém, mutações que ocorrem na linhagem de células germinativas durante a meio-</p><p>se, gerando gametas mutantes, chamadas de mutações germinativas. Se o gameta</p><p>mutante participar do processo de fecundação, a mutação será herdada pelo ou pelos</p><p>descendentes. Um exemplo é o da fenilcetonúria (PKU) que é uma doença com heran-</p><p>ça autossômica recessiva em que o indivíduo afetado apresenta os dois alelos muta-</p><p>dos, o que recebeu do pai e o que recebeu da mãe. Os sintomas da doença surgem no</p><p>início da vida devido ao acúmulo do aminoácido fenilalanina. Isso ocorre porque os afe-</p><p>tados são deficientes na produção da enzima fenilalanina hidroxilase e, por isso a PKU</p><p>é considerada um erro inato do metabolismo. Sem essa enzima, esse aminoácido se</p><p>acumula nas células causando diversos danos. É necessário que desde o nascimento</p><p>a criança tenha uma dieta restritiva de fenilalanina para evitar os graves efeitos do seu</p><p>acúmulo, como a deficiência intelectual. O diagnóstico da doença é feito pelo exame do</p><p>pezinho, que deve ser realizado o mais cedo possível.</p><p>As mutações podem ocorrer de forma natural, espontânea, durante a síntese de DNA ou</p><p>de RNA, mas também podem ser induzidas por algum tipo de agente ou mutágeno. Este</p><p>pode ser de natureza física, como a radiação ionizante, química, devido à ação de agro-</p><p>químicos, aditivos alimentícios, corantes, etc. e, também, biológica, quando causada por</p><p>um vírus, por exemplo. Existe um ramo da genética chamado mutagênese que estuda os</p><p>efeitos desses mutágenos no material genético das células. Tanto as mutações somáticas</p><p>como as germinativas am variações nos genomas, gerando variabilidade genética, e é</p><p>sobre essa variabilidade que a seleção natural atua e o processo de evolução acontece,</p><p>como mencionado anteriormente. A princípio, toda mutação teria um caráter negativo, de-</p><p>vido à alteração no material genético que pode ser responsável por gerar desvantagens</p><p>aos organismos portadores, como doenças, deficiências e até a morte.</p><p>Porém, dependendo das circunstâncias, ela pode ter um aspecto bastante positivo. É o</p><p>caso da anemia falciforme (AF) em que os portadores da mutação de uma base nitroge-</p><p>nada, na trinca que codifica um dos aminoácidos de uma das cadeias da hemoglobina,</p><p>apresenta alteração das hemácias, que são falciformes, comprometendo a circulação</p><p>das hemácias nos capilares e gerando diversos problemas.</p><p>121</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Todavia, em regiões endêmicas para a malária, ser portador de AF é uma vantagem.</p><p>O parasita causador da malária, o Plasmodium falciparum se aloja externamente nos</p><p>glóbulos vermelhos e causam alterações em sua estrutura, fazendo com que eles se</p><p>aglomerem formando coágulos. Como consequência, podem ocorrer trombose e em-</p><p>bolia, comprometendo diversas áreas do corpo. Nos indivíduos portadores da AF esses</p><p>parasitas não conseguem aderir às hemácias e, dessa forma, eles não contraem a</p><p>infecção ficando imunes à malária.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre Variantes Genéticas assista ao vídeo disponível: https://www.youtube.com/</p><p>watch?v=CEq0-sCSztw. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>As mutações também podem ser diretas ou reversas. Quando um fenótipo mutante é</p><p>produzido por uma mutação no gene do tipo selvagem, diz-se que se trata de mutação</p><p>direta. Quando, todavia, uma segunda mutação ocorre e restaura o fenótipo original per-</p><p>dido, o fenótipo selvagem, em razão de uma mutação anterior, ocorre o que se conhece</p><p>por reversão ou mutação reversa. Essa segunda mutação pode ocorrer de duas formas:</p><p>a. No mesmo loco gênico que a primeira, restaurando a sequência de nucleotídeos do tipo</p><p>selvagem, sendo chamada de retromutação; ou</p><p>b. Em local diferente do genoma, que anula os efeitos da primeira, chamada de mutação su-</p><p>pressora. As variantes patogênicas são aquelas que apresentam maior chance de causa-</p><p>rem doenças nos organismos, quando elas impedem a produção de uma forma saudável</p><p>de proteína essencial para esses organismos. As mutações mais frequentes na formação</p><p>das variantes genéticas são as mutações de ponto ou pontuais. Elas ocorrem em apenas</p><p>um par de base nucleotídica na fita de DNA. Duas metodologias muito utilizadas atual-</p><p>mente são empregadas na identificação das mutações pontuais e na avaliação da pro-</p><p>teína formada a partir do gene alterado: o sequenciamento de DNA e o Western blotting.</p><p>Conhecer as variantes patológicas por meio das ferramentas biotecnológicas disponí-</p><p>veis atualmente auxilia não só no diagnóstico e no tratamento das doenças por elas</p><p>causadas, como também no prognóstico e na predição de riscos e de probabilidade de</p><p>aparecimento nas famílias.</p><p>4. CITOGENÉTICA</p><p>A citogenética é uma especialidade, uma subárea da genética, que analisa os cromos-</p><p>somos das células em divisão das diversas espécies. Ela surgiu no início do século</p><p>XX na Europa, e hoje é utilizada em várias frentes de estudo como na medicina, na</p><p>agricultura e na veterinária. Nessa unidade estudaremos como obter os cromossomos</p><p>para estudo, as técnicas mais utilizadas para estudo dos cromossomos e as alterações</p><p>mais frequentemente descritas no número e na estrutura dos cromossomos humanos.</p><p>As análises citogenéticas em humanos são feitas por meio de cultura de linfócitos de</p><p>sangue periférico (Figura 18).</p><p>122</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Figura 18. Método de preparo das células para análise citológica</p><p>Fonte: Snustad e</p><p>Simmons (2017, p. 173).</p><p>As análises de microscopia das metáfases humanas permitiram identificar que a nossa</p><p>espécie apresenta 46 cromossomos, sendo que 44 formam pares de cromossomos</p><p>com a mesma forma, constituindo os 22 pares de cromossomos autossomos e 1 par</p><p>de cromossomos sexuais, formado por XX nas mulheres e XY no homem. Existe entre</p><p>eles uma região de homologia, onde estão localizados genes expressos igualmente em</p><p>homens e mulheres e, regiões onde existem genes que se expressam em um ou em</p><p>outro. No cromossomo Y, por exemplo, existe o gene SRY, cuja presença determina o</p><p>desenvolvimento dos caracteres sexuais masculinos e a produção de espermatozoides,</p><p>por isso dizemos que esses cromossomos determinam o sexo genético dos indivíduos.</p><p>Os citogeneticistas agruparam os cromossomos humanos de acordo com a sua forma,</p><p>tamanho e posição do centrômero, construindo o cariograma ou cariótipo humano.</p><p>Convencionou-se uma nomenclatura, que é mundialmente entendida, sendo o cariótipo</p><p>normal humano descrito por 46,XY e 46,XX, respectivamente para homens e mulheres.</p><p>Do maior para o menor cromossomo, eles foram divididos em sete grupos: A, B, C, D,</p><p>E, F e G. No grupo A estão os pares 1, 2 e 3; no grupo B, os pares 4 e 5; no grupo C os</p><p>pares de 6 a 12, incluindo também os cromossomos X; no grupo D estão os pares 13,</p><p>14 e 15; no grupo E, os pares 16, 17 e 18; no grupo F, os pares 19 e 20 e, no grupo G,</p><p>os pares 21 e 22, além do cromossomo Y, no caso de ser homem (Figuras 19).</p><p>Figura 19. Esquema representando o cariótipo humano mostrando os pares em seus respectivos grupos.</p><p>O cromossomo X pertence ao grupo C e o Y ao grupo G</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>1</p><p>23</p><p>R</p><p>F.</p><p>123</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Depois disso puderam ser descritas as alterações encontradas, que fogem da normali-</p><p>dade, nos indivíduos portadores de anomalias, relacionando muitas delas às alterações</p><p>cariotípicas. As análises, com o objetivo de investigar possíveis alterações estruturais,</p><p>levaram ao desenvolvimento de técnicas de análise cromossômica cada vez mais ela-</p><p>boradas, que permitem identificar porções dos cromossomos de forma diferenciada.</p><p>Com isso, surgiram as técnicas de bandamento cromossômico que possibilitaram a</p><p>observação de bandas nos cromossomos, ou seja, de regiões coradas diferentemente</p><p>e que podem ser representadas de forma gráfica por meio de um ideograma.</p><p>As técnicas de bandamento permitiram definir o padrão de bandas exibido por cada par</p><p>cromossômico e identificar alterações nesse padrão em algumas situações.</p><p>No quadro 1, vamos listar algumas dessas técnicas e a forma como os cromossomos</p><p>podem ser visualizados.</p><p>Quadro 01. Técnicas de bandamento</p><p>TÉCNICA DESCRIÇÃO</p><p>Bandamento G</p><p>Os cromossomos mostram um padrão de bandas claras e escuras. As bandas</p><p>escuras apresentam DNA rico em bases AT, com poucos genes ativos, enquanto as</p><p>bandas G claras possui DNA rico em bases GC e muitos genes ativos.</p><p>Bandamento C</p><p>São coradas regiões onde está localizado DNA altamente repetido, como nos</p><p>centrômeros, telômeros e outras regiões cromossômicas, que correspondem à</p><p>heterocromatina constitutiva ou C.</p><p>Bandamento Ag-NOR A técnica do AgNOR consiste na ligação do nitrato de prata as NORs. As regiões</p><p>organizadoras nucleolares (NORs).</p><p>FISH – Fluorescent in</p><p>situ Hibridization</p><p>Tal técnica poderá ser utilizada para os estudos dos cromossomos de células na fase</p><p>de metáfase, mas sua função de destaque é nas células em interfase, momento que</p><p>anormalidades numéricas e algumas estruturais podem ser detectadas.</p><p>Fonte: adaptado de Kasahara (2003, p. 34).</p><p>Sabemos que o genoma dos organismos pode ser alterado pelas mutações gênicas.</p><p>Todavia, as alterações que ocorrem em nível de cromossomo, também podem alterar o</p><p>genoma, quer seja por modificação na estrutura do cromossomo, como por mudanças</p><p>no número de cópias dos cromossomos ou de parte deles.</p><p>Alterações cromossômicas numéricas, podem ser de dois tipos: euploidia e aneuploidia.</p><p>As euploidias são caracterizadas por alteração no conjunto inteiro de cromossomos. Os</p><p>organismos poliplóides são os que apresentam mais de dois conjuntos haplóides (n) da</p><p>espécie. É o caso dos organismos triplóides (3n), tetraplóides (4n), pentaplóides (5n) e</p><p>hexaplóides (6n).</p><p>Quando a alteração acontece em apenas uma parte do conjunto de cromossomos,</p><p>diz-se que ocorreu uma aneuploidia. É o caso das monossomias e trissomias, em que</p><p>o organismo apresenta um dos cromossomos a menos (monossomia) ou a mais (trisso-</p><p>mia). Como exemplo de trissomia pode ser citada a Síndrome de Patau, cujos indivídu-</p><p>os portadores apresentam a trissomia do cromossomo 13. Os portadores da Síndrome</p><p>de Turner, por sua vez, apresentam a monossomia do cromossomo X.</p><p>124</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>Abaixo são apresentados os cariótipos de portadores de aneuploidias:</p><p>` Síndrome de Down → 47, XY/XX, +21</p><p>` Síndrome de Patau → 47, XY/XX, +13</p><p>` Síndrome de Edwards → 47, XY/XX, +18</p><p>` Síndrome de Kleinefelter → 47, XXY</p><p>` Síndrome de Turner → 45, X</p><p>Alterações cromossômicas estruturais, são as alterações nos cromossomos que pro-</p><p>movem modificação na sua estrutura, são chamados rearranjos cromossômicos. Eles</p><p>acontecem após quebras nos dois filamentos de DNA, que podem acontecer natural-</p><p>mente ou ser induzida por algum tipo de agente. Após a quebra e o rearranjo, os fi-</p><p>lamentos de DNA novamente se unem, restabelecendo o cromossomo. Seguido às</p><p>quebras podem acontecer quatro tipos de eventos:</p><p>` Deleção (del): quando o fragmento resultante da quebra é perdido;</p><p>` Duplicação (du): quando o fragmento é duplicado, aparecendo em dose dupla</p><p>após a união das fitas;</p><p>` Inversão (in): quando o fragmento resultante da quebra é invertido, ou seja, tem</p><p>sua orientação revertida;</p><p>` Translocação (t): quando o fragmento resultante da quebra é movido para um</p><p>outro cromossomo.</p><p>A translocação recíproca acontece quando os cromossomos trocam fragmentos sem</p><p>perder ou ganhar qualquer segmento.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber sobre Citogenética leia o arquivo Laboratório de Citogenética:</p><p>disponível: https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/118622/2/311511.pdf. Acesso em:</p><p>02 jul. 2023.</p><p>5. ACONSELHAMENTO GENÉTICO</p><p>Em algumas famílias podem acontecer situações que levam a busca do aconselhamen-</p><p>to genético, acontece, por exemplo, de nascer uma criança portando uma doença de</p><p>origem genética e a família deseja saber qual é a probabilidade de nascer uma outra</p><p>criança com a mesma doença, em uma nova gestação. Ou, também, pode acontecer</p><p>de existir uma doença genética que já é comum em uma determinada família, e de um</p><p>membro dessa família que deseja ter um filho, querer conhecer a probabilidade de ele</p><p>nascer com essa doença. Nesse caso trata-se de uma recorrência familial, ou seja, o</p><p>risco de acontecer novamente o mesmo evento, esses indivíduos, que são chamados</p><p>125</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>SAIBA MAIS</p><p>consulentes, são encaminhados para serviços de aconselhamento genético (AG), que</p><p>pode ser entendido como um processo de comunicação a respeito dos riscos de ocor-</p><p>rência ou recorrência de uma anomalia genética em uma família. Ele exige profissionais</p><p>especializados em genética, médicos ou geneticistas, chamados de conselheiros ou</p><p>aconselhadores genéticos, que farão uma análise detalhada do caso, solicitarão exa-</p><p>mes como o do cariótipo, realizarão entrevistas com os familiares, estudarão o histórico</p><p>familial da doença buscando definir o padrão de herança da mesma, para deduzir, com</p><p>maior segurança, as probabilidades de nascimentos de indivíduos afetados.</p><p>O conselheiro genético deve, portanto, conhecer bastante sobre genética, probabili-</p><p>dade e estatística para avaliação de risco de ocorrência e recorrência na família, mas</p><p>também deve ter habilidade para explicar todas essas informações aos envolvidos, es-</p><p>clarecendo seus questionamentos. Esse profissional deve integrar uma equipe multi-</p><p>disciplinar</p><p>de saúde com função de educar e esclarecer as pessoas sobre formas de</p><p>prevenção e/ou de adaptação às doenças genéticas, além de respeitar as condições e</p><p>necessidades religiosas, psicológicas, culturais, éticas e sociais dos pacientes.</p><p>O conselheiro genético deve ter profundo conhecimento genético sobre a doença, deve</p><p>conhecer os recursos médicos para o tratamento da doença e, também, para reduzir os</p><p>riscos de ocorrência e recorrência da mesma, além de, encaminhar os envolvidos para</p><p>o apoio psicoterapêutico para o enfretamento do problema. O AG deve fornecer aos en-</p><p>volvidos todas as informações necessárias para garantir a autonomia dos mesmos na</p><p>tomada de decisões. Inclusive os riscos, benefícios e limitações dos testes que podem</p><p>ser utilizados, como no caso da amniocentese, empregada no diagnóstico pré-natal,</p><p>devem ser apresentados e discutidos pelos indivíduos para decidirem a favor ou não</p><p>pela sua realização.</p><p>Para saber mais sobre Aconselhamento Genético, assista ao vídeo</p><p>disponível: https://www.youtube.com/watch?v=65kkggIUwXQ. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>Na grande maioria das vezes, o paciente é encaminhado ao serviço de AG, de instituição</p><p>pública ou privada, por um profissional médico, a quem ele procurou em virtude de uma</p><p>queixa. As principais indicações para encaminhamento ao AG estão listadas abaixo:</p><p>01. Avaliação de indivíduos com deficiência intelectual ou atraso no desenvolvimento;</p><p>02. Avaliação de indivíduos com anormalidades morfológicas congênitos único ou</p><p>múltiplos, onde ocorre a investigação de síndrome dismórfica;</p><p>03. Avaliação de um indivíduo que pode ter uma patologia metabólica genética;</p><p>04. Indicação da possibilidade de patologia monogênica;</p><p>05. Indicação de patologia cromossômica, com destaque para rearranjos cromos-</p><p>sômicos em equilíbrio;</p><p>126</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>06. Indivíduo com indicação de risco de uma condição genética, com a inclusão de</p><p>diagnóstico pré-sintomático ou ainda indicação de câncer;</p><p>07. Dúvidas de questões genéticas de posso levar a uma condição de doença;</p><p>08. Pessoa que tenha risco de aborto recorrentes;</p><p>09. Casal com consanguinidade;</p><p>10. Patologias padrões de grupos étnicos específicos;</p><p>11. Utilização de medicamentos teratógenos;</p><p>12. Idade avançada da mãe e aconselhamento pré-concepção.</p><p>De maneira resumida, pode-se dizer que o AG apresenta quatro etapas:</p><p>01. Definição e/ou Confirmação do Diagnóstico: para que o diagnóstico seja</p><p>atingido, é necessário realizar uma anamnese bastante detalhada do paciente e de</p><p>membros da família e levantar um histórico familial o mais completo possível. Todas</p><p>as informações são importantes e os detalhes devem ser considerados. Exames</p><p>adicionais podem ser solicitados para descartar alguma hipótese ou para acrescen-</p><p>tar informação relevante, como o exame de cariótipo.</p><p>02. Estimativa de Risco: com base em todas as informações obtidas, o conse-</p><p>lheiro genético buscará encontrar o padrão de herança mendeliana da anomalia,</p><p>calcular as probabilidades e estimar os riscos de ocorrência e/ou recorrência.</p><p>03. Comunicação das Informações aos Envolvidos: estabelecido o diagnóstico</p><p>e estimados os riscos, o conselheiro genético agenda nova entrevista com os con-</p><p>sulentes, que procuraram o AG, para apresentar a conclusão dos estudos realiza-</p><p>dos. Serão apresentados a eles, de forma clara e objetiva, o diagnóstico, a causa do</p><p>problema (doença), o prognóstico do caso, as formas de tratamento e os riscos da</p><p>ocorrência ou da recorrência desse problema. Em muitos casos, o aconselhador ge-</p><p>nético, deve orientar e encaminhar o consulente para um suporte psicoterapêutico.</p><p>04. Tomada de Decisão: em muitas situações, os consulentes terão que tomar</p><p>decisões decorrentes das informações que receberam do conselheiro genético. Por</p><p>isso é importante que eles entendam a situação e analisem todas as informações</p><p>recebidas para que decidam de forma autônoma. O conselheiro genético não vai</p><p>decidir por eles, isto é, ele apresentará as possibilidades, os riscos, as alternativas,</p><p>os caminhos, mas eles decidirão o que fazer.</p><p>O AG deve ter sempre por objetivo promover a saúde e a qualidade de vida. A começar</p><p>por minimizar os medos e as angústias dos consulentes, oferecendo informações se-</p><p>guras a respeito da doença, de forma que o conhecimento traga o discernimento para</p><p>o enfrentamento da situação.</p><p>Um dos principais aspectos sobre a importância da aplicação do AG é que, conhecen-</p><p>do o histórico da doença na família, os consulentes podem buscar meios de reduzir a</p><p>ocorrência e/ou a recorrência da mesma. As informações que são apresentadas aos</p><p>127</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>consulentes oferecem um panorama sobre os riscos de da doença em seus descenden-</p><p>tes, elucidando suas dúvidas e esclarecendo sobre métodos e estratégias de prevenção</p><p>oferecidas pela medicina.</p><p>Quando os consulentes procuram o serviço de AG, sem que exista uma gestação em</p><p>andamento, e eles ficam cientes dos riscos de que numa gestação futura a criança</p><p>venha a ter a doença, eles são informados sobre as possibilidades de procurarem os</p><p>serviços de reprodução assistida para que métodos de seleção de gametas e/ou de</p><p>embriões possam ser empregados, por meio do diagnóstico pré-implantacional.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre Diagnóstico pré-implantacional, assista ao vídeo: Diagnóstico gené-</p><p>tico pré-implantacional: o que é e quando devo fazer? disponível: https://www.youtube.com/</p><p>watch?v=yHIGiiYhQfI. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>E ao vídeo: PGD - PGS: Diagnóstico Genético Pré-Implantacional, disponível em: https://</p><p>www.youtube.com/watch?v=MPmKWmJ4qNw. Acesso em: 02 jul. 2023.</p><p>Todavia, se já existe uma gravidez em curso, o caminho a ser seguido pode ser o do</p><p>diagnóstico pré-natal da doença. Exames como ultrassom, cariótipo fetal, exames bio-</p><p>químicos, entre outros, podem fazer a detecção do problema, antes do nascimento.</p><p>Essa medida pode amenizar, em muitos casos, os efeitos da doença, com intervenções</p><p>intrauterinas e, também, orientar os profissionais médicos sobre os procedimentos ne-</p><p>cessários Vale ressaltar que sempre deve ser oferecido apoio psicoterapêutico e o res-</p><p>peito aos princípios éticos e morais, que garantem o direito dos consulentes ao acesso</p><p>à informação correta e à escolha que lhes parecer mais conveniente.</p><p>6. GENERALIDADES DO CÂNCER</p><p>As células se tornam capazes de sobreviver com mais facilidade e de proliferar mais ra-</p><p>pidamente, formando um clone de si mesma. Elas escapam dos sinais para entrarem em</p><p>senescência e em morte celular. Além disso, elas assumem características distintas da-</p><p>quelas das quais se originaram, vivendo às custas destas. Com o passar do tempo, com</p><p>o aumento do número dessas células transformadas, os danos podem ser tão nocivos</p><p>a ponto de causar a falência da comunidade toda. Isso tudo acontece porque algumas</p><p>células sofrem mutações que conferem a elas essas características e potencialidades.</p><p>Podemos elencar três principais especificidades das células tumorais:</p><p>(a) Perda do controle da divisão celular: as mutações sofridas pela célula permitem que</p><p>a célula se divida sem controle originando neoplasias, que são novas formações de cé-</p><p>lulas, também conhecidas por tumores. Essas células deixam de responder ao controle</p><p>normal do ciclo de duplicações e passam a se dividir descontroladamente. Quando as</p><p>células desses tumores não apresentam mutações que permitem que as células inva-</p><p>dam outros tecidos, os tumores são chamados de tumores benignos.</p><p>128</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>A partir do momento que mutações ocorrem e passam a conferir às células do tumor a</p><p>capacidade de invadir outros tecidos, esse tumor passa a ser um tumor maligno ou cân-</p><p>cer (Figura 20). Sendo assim, podemos afirmar que o câncer é uma doença genética,</p><p>originada a partir de mutações em células normais os de tumores benignos.</p><p>Figura 20. Etapas do desenvolvimento de tumores e do câncer</p><p>Fonte: Oppermann (2014, p. 21).</p><p>(b) Capacidade de invasão tecidual: as</p><p>células malignas são capazes de se desprender</p><p>do local onde estão, cair na corrente sanguínea ou em vasos linfáticos e penetrar em</p><p>outros tecidos e órgãos, formando tumores secundários ou metástases (Figura 21).</p><p>Elas se tornam invasivas e dificultam o controle da doença porque perdem uma carac-</p><p>terística das células normais, que é a de inibição por contato, não mais respondendo</p><p>aos sinais das células vizinhas do local onde vivem.</p><p>Figura 21. Ganho de capacidade de invasão das células tumorais</p><p>Fonte: Oppermann (2014, p. 20).</p><p>Assim, por exemplo, células de um tumor maligno com origem no pulmão, podem che-</p><p>gar até um outro órgão como o fígado, formando um ou vários tumores secundários</p><p>nesse órgão, as chamadas metástases.</p><p>(c) Angiogênese e autossustentação: uma das vantagens conferidas pelas mutações</p><p>sofridas pelas células tumorais é que elas passam a secretar citocinas, ou seja, subs-</p><p>tâncias indutoras, de tipos diferentes aos das células normais. É o caso dos indutores</p><p>de angiogênese, como o TAF (Fator de Angiogênese Tumoral), que induzem a forma-</p><p>ção de novos vasos sanguíneos no local. Esses vasos aumentam o aporte de nutrientes</p><p>e oxigênio nessa região, promovendo a nutrição e oxigenação dessas células, o que</p><p>garante sua vitalidade, sustentação e replicação. Com relação à nomenclatura dos ti-</p><p>129</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>pos de câncer, geralmente considera-se os tipos celulares ou o tipo de tecido dos quais</p><p>tiveram origem para que sejam nomeados. Os carcinomas, por exemplo, derivam de</p><p>células epiteliais e são os mais frequentes (Figura 22). Aqueles que derivam de tecido</p><p>conjuntivo e de células musculares são chamados de sarcomas e, os que derivam de</p><p>leucócitos e células hematopoiéticas, são as leucemias e os linfomas.</p><p>Figura 22. Tipos de tumores de pele, carcinoma espinocelular, carcinoma basocelular e melanoma</p><p>Fonte: Oppermann (2014, p. 23).</p><p>As células em sua grande maioria sofrem divisões, e conforme essas células se dividem</p><p>elas podem sofrer mutações que são transmitidas para as células-filhas. Estas podem,</p><p>por sua vez, sofrer novas mutações nas divisões celulares sucessivas. Quando essas</p><p>mutações afetam genes que alteram as propriedades supracitadas, ou que impedem o</p><p>reparo do DNA, podem originar neoplasias. Por isso, o câncer é uma doença genética,</p><p>decorrente de danos não reparados no material genético, no DNA das células, que se</p><p>tornam células transformadas, com genótipo e fenótipo diferentes das células normais.</p><p>Mas você deve estar se questionando se as taxas de mutação são muito altas, ou se as</p><p>mutações ocorrem com muita frequência. E a resposta que nos é dada pela ciência é de</p><p>que não, as mutações não são frequentes e ocorrem numa taxa de mutações espontâ-</p><p>neas de 10-6 mutações por gene por divisão celular. Considerando isso e que o câncer</p><p>não resulta de apenas uma mutação, mas do acúmulo de várias mutações, podemos</p><p>entender o porquê que o câncer não é uma doença tão frequente.</p><p>Um exemplo que nos permite entender a relação das mutações com o desenvolvimento</p><p>do câncer, é o do câncer colorretal. Há um tipo que tem início com mutações que for-</p><p>mam pólipos, que são tumores benignos. As células tumorais desses pólipos podem</p><p>sofrer mutações adicionais, com o passar do tempo, fenômeno conhecido como pro-</p><p>gressão tumoral, e originar um câncer intestinal ou retal, dependendo da localização.</p><p>Os exames preventivos, como a colonoscopia e o exame de sangue oculto nas fezes,</p><p>podem detectar precocemente a presença dos pólipos, que são excisados, impedindo</p><p>a sua malignização e, consequentemente, a carcinogênese.</p><p>Quando o câncer tem origem em mutações que acontecem de forma esporádica, ao</p><p>longo da vida do indivíduo, esse tipo de câncer não é hereditário ou familial, como por</p><p>130</p><p>Fundamentos Genéticos</p><p>4</p><p>exemplo o câncer de pele. Ao contrário, existem aqueles que são transmitidos ao longo</p><p>das gerações, acometendo vários indivíduos de uma mesma família, que são hereditá-</p><p>rios ou familiais, como o câncer de mama. No que um difere do outro?</p><p>A linhagem de células de que tem origem. Se as mutações responsáveis pelo desenvol-</p><p>vimento do câncer ocorrem em células somáticas, sendo transmitidas apenas às célu-</p><p>las de que delas se originam, configura-se um câncer esporádico. Em geral, ele surge</p><p>mais tarde na vida do indivíduo, porque é necessário um certo período de tempo para</p><p>que as mutações aconteçam e se acumulem.</p><p>Além dos agentes físicos, como a radiação ultravioleta e o raio X, os cânceres espo-</p><p>rádicos podem ser induzidos por agentes químicos, como agroquímicos, drogas, entre</p><p>outros, e agentes biológicos como alguns vírus. Esses agentes que induzem mutações</p><p>causadoras de câncer são chamados carcinógenos.</p><p>Alguns vírus são atualmente associados a diversos tipos de cânceres. É o caso do vírus</p><p>Epstein Barr (EPV), conhecido como o “vírus do beijo” por ser transmitido pela saliva,</p><p>e que é relacionado ao câncer de boca e nasofaringe. Tanto em cânceres esporádicos</p><p>como nos hereditários, os genes envolvidos são chamados genes críticos para o cân-</p><p>cer, que são aqueles cujas alterações estão relacionadas com a origem ou a progressão</p><p>do câncer. Eles representam apenas 1% do nosso Genoma.</p><p>Os oncogenes são os genes mutantes de genes normais chamados protoncogenes. Os</p><p>protoncogenes são genes que existem no nosso genoma e que se mantêm silenciosos.</p><p>Quando mutados, eles ganham a função que estava reprimida, que leva à promoção</p><p>do desenvolvimento do câncer, como a da ativação da proliferação celular, e passam</p><p>assim a serem chamados de oncogenes.</p><p>7. ONCOGENES</p><p>Oncogenes são genes que tem a capacidade de modificar as células e possibilitar o</p><p>aparecimento de tumores. A descoberta dos oncogenes partiu de estudos com um tipo</p><p>de câncer animal que acomete galinhas – o sarcoma de Rous. Ele é um tipo de câncer</p><p>causado por um retrovírus, ou seja, um vírus que contém RNA. Esse vírus penetra nas</p><p>células do tecido conjuntivo, induz essas células a produzirem DNA a partir do seu RNA</p><p>e, quando o seu DNA é inserido no DNA das células hospedeiras, ele é passado para</p><p>as células-filhas que são formadas.</p><p>Essa inserção ocorre em um protoncogene, causando o ganho de função desse gene,</p><p>que passa a agir como oncogene, induzido a proliferação celular e a neoplasia. Esse</p><p>oncogene recebeu o nome de c-src. Muitos são os eventos que podem ativar um pro-</p><p>toncogene, levando-o à condição de oncogene.</p><p>Atualmente, são conhecidos muitos oncogenes: os da família ras e myc, o abl, entre</p><p>outros. O gene myc codifica a proteína MYC que é caracterizado como um fator de</p><p>transcrição com a capacidade de ativar genes necessários para a multiplicação celular.</p><p>Já é bastante conhecida a associação desse oncogene com o Linfoma de Burkitt.</p><p>131</p><p>4</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Um exemplo bastante conhecido envolvendo oncogenes é o da Leucemia Mielóide Crô-</p><p>nica (LMC), que é um câncer que afeta os leucócitos. Na LMC estão envolvidos dois</p><p>oncogenes: o abl e o bcr1.</p><p>8. GENES SUPRESSORES DE TUMOR</p><p>Os genes supressores de tumor, como o próprio nome indica, apresentam a função de</p><p>impedir a formação de tumores e geralmente estão relacionados com o reparo do DNA,</p><p>evitando o estabelecimento das mutações. Porém, quando esses genes são mutados,</p><p>eles perdem a sua função, deixando de evitar o desenvolvimento do câncer. A identifica-</p><p>ção desses genes, os supressores de tumor, ocorreu a partir do estudo de síndromes can-</p><p>cerosas raras. Foi o que aconteceu com o estudo de um caso raro de tumor humano que</p><p>afeta crianças, o retinoblastoma. Esse tipo de câncer pode ser esporádico ou hereditário</p><p>e resulta de mutações em células precursoras neurais presentes na retina ainda imatura.</p><p>Com o estudo do cariótipo dos portadores de retinoblastoma foi identificada uma deleção</p><p>em uma das bandas do cromossomo 13. Essa banda foi isolada e identificado o gene, de-</p><p>nominado de rb. Foi verificado que os portadores do tipo esporádico</p><p>apresentam apenas</p><p>um dos alelos de rb mutado, enquanto no tipo hereditário, ambas os alelos são mutados.</p><p>O gene rb codifica a proteína Rb presentes em quase todas as células e que é con-</p><p>troladora do ciclo celular, interrompendo a divisão celular. Quando perdida, em virtude</p><p>da mutação, ocorre a perda de controle da proliferação celular. Quando o indivíduo já</p><p>nasce com um dos alelos mutados, a segunda mutação, que pode ocorrer por diferen-</p><p>tes vias fica mais fácil de ocorrer e o tumor aparecer logo nos primeiros anos de vida.</p><p>Dois outros genes, o bcra1 (Breast Cancer gene 1) e o bcra2 (Breast Cancer gene 2) são</p><p>genes que codificam proteínas que ajudam a reparar danos do DNA, sendo classificados</p><p>também como genes supressores de tumor, evitando assim o desenvolvimento de câncer.</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Espero que a jornada desenvolvida nessa unidade tenha rendido bons frutos para você.</p><p>Espero ainda que suas expectativas sobre a biologia celular tenham sido correspondi-</p><p>das, mas, antes de encerrarmos e de você fechar esta unidade, reflita todos os aprendi-</p><p>zados que adquiriu e que serão vitais para sua jornada na área de saúde, sendo capaz</p><p>de identificar e compreender os mecanismos da hereditariedade, bem como analisar e</p><p>interpretar os diferentes padrões de herança para melhor compreensão das patologias</p><p>humanas de bases genéticas, assim como reconhecer a importância do aconselhamen-</p><p>to genético como meio de prevenção e orientação e por fim compreendendo a impor-</p><p>tância do funcionamento celular no desenvolvimento do câncer.</p><p>Boa sorte em sua caminhada acadêmica!</p><p>de Golgi em cujas cisternas ocorrem</p><p>modificações dessas proteínas, para que sejam secretadas pela célula. A partir do Golgi</p><p>também saem vesículas carregando enzimas digestivas, que darão origem aos lisos-</p><p>somos. Em continuidade ao REG, pode ser observado o Retículo Endoplasmático Liso</p><p>(REL) que desempenha diversas funções, com destaque para a existência de enzimas</p><p>que detoxificam moléculas, tornando-as solúveis. Por todo o citoplasma são encontra-</p><p>das as mitocôndrias que realizam respiração celular e produzem ATP (adenosina trifos-</p><p>fato), a molécula energética utilizada pela célula para realizar suas funções. As células</p><p>podem apresentar inúmeros vacúolos contendo água e componentes ou moléculas que</p><p>deverão ser recicladas. Na figura 5 é possível observar todas as organelas mencionas.</p><p>16</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 05. Células Eucariontes: organelas</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 24).</p><p>Agora que você já compreendeu de forma geral quais organelas as células eucariontes</p><p>possuem, vamos detalhar as diferenças e entender quais são as organelas das células</p><p>vegetais e animais.</p><p>As células eucariontes animais se diferenciam de acordo com o função que desempe-</p><p>nham no organismos, para exemplificar pense nos hepatócitos que são células hepá-</p><p>ticas que ficam no fígado, já no cérebro temos neurônios e no tecido adiposo temos</p><p>os adipócitos, mas todas essas células possuem em comum as organelas: membrana</p><p>plasmática, citoplasma, citosol, citoesqueleto, lisossomos, mitocôndrias, retículos en-</p><p>doplasmáticos liso e rugosos, ribossomos, complexo de Golgi, peroxissomos, endosso-</p><p>mos, centríolos, núcleo, nucléolo. Mediante as diferenciações das células outras estru-</p><p>turas poderão estar presentes em maior ou menor quantidade.</p><p>As células eucariontes vegetais possuem várias organelas que também estão nas célu-</p><p>las animais e ainda apresentam grandes vacúolos e muitos cloroplastos, que possuem</p><p>no seu interior a clorofila que possibilita a realização da fotossíntese e a produção de O2,</p><p>além dessas organelas podemos destacar a parede celular formada por polissacarídeos</p><p>que desempenha uma função importante na estrutura da célula e na proteção, também</p><p>impede o rompimento da célula em plasmólise. Ainda nas células vegetais temos a</p><p>presença de plastos e glioxissomos que são especializações de peroxissomos, isto é,</p><p>uma forma de adequação dessa organela para a função na célula vegetal, onde atuará</p><p>em certas reações do processo de fotossíntese, diretamente associado à fixação do</p><p>gás carbônico. Uma das diferenças mais marcantes entre as células animais e vegetais</p><p>está na presença de plastos nas células vegetais. Essa organela também é chamada</p><p>de plastídeos, e como as mitocôndrias têm origem endossinbiótica, e, portanto, possui</p><p>material genético. Vale ressaltar que se diferenciam de acordo com o pigmento e função</p><p>17</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>que irão desempenhar, sendo: Cloroplastos, Cromoplastos e Leucoplastos. Os Vacúo-</p><p>los presentes somente nas células vegetais são estruturas compostas por membrana e</p><p>tem uma função no armazenamento de substâncias, bem como regular pH e atuar no</p><p>controle osmótico da célula. Um detalhe relevante é entender que em células vegetais</p><p>não ocorre a presença de lisossomos. Ainda destacamos que o tipo de reserva energé-</p><p>tica nas células animais é composto por glicogênio e nas células vegetais por amido. No</p><p>processo de divisão celular também observamos algumas diferenças marcantes como</p><p>exemplo a citocinese que devido a parede celular ocorre de forma diferença, sendo</p><p>centrípeta nas células animais e nas células vegetais centrifuga.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre a citocinese em células animais e vegetais leia o artigo: Citocine-</p><p>se, disponível no link: https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2015/205/ Acesso em: 20</p><p>maio 2023.</p><p>4. MICROSCOPIA</p><p>Todos os seres vivos apresentam formas e funções muito bem adaptadas que permitem</p><p>que eles sobrevivam. Mas as células, assim como alguns organismos unicelulares -</p><p>bactérias, algumas algas e os protozoários – não podem ser observados e estudados</p><p>a olho nu, pois são seres microscópicos. De que maneira então é possível conhecer</p><p>como eles são? Sua forma, tamanho e estrutura? De que maneira trabalham? Como se</p><p>multiplicam? Muitos são os métodos que permitem o conhecimento da morfologia e da</p><p>fisiologia das células, isto é, da sua estrutura e das suas funções. Aliás, ambas estão in-</p><p>timamente relacionadas: a forma é adequada à função, e a função só acontece porque</p><p>a células apresenta determinada estrutura. Um exemplo clássico é o do eritrócito, ou</p><p>glóbulo vermelho, ou hemácia, que está presente em nossos vasos sanguíneos.</p><p>Esse glóbulo apresenta um formato bi-</p><p>côncavo que facilita sua passagem pe-</p><p>los capilares sanguíneos presentes nos</p><p>órgãos. Seu citoplasma é preenchido</p><p>por uma proteína chamada hemoglobi-</p><p>na, que confere a cor vermelha ao san-</p><p>gue, e transporta oxigênio (Figura 6).</p><p>Quando sai da medula óssea para viver</p><p>no nosso sangue, esse glóbulo extrusa</p><p>(libera) seu núcleo, de tão repleto de</p><p>hemoglobina que está seu citoplasma</p><p>e permanece na função de transportar</p><p>oxigênio no sangue por um período de</p><p>90 a 120 dias, e depois morre. Isto por-</p><p>que ele não tem mais o núcleo e nem</p><p>as organelas, ficando impossibilitado de</p><p>sintetizar moléculas e sobreviver.</p><p>Figura 06. Hemácias dentro do vaso sanguíneo</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>1</p><p>23</p><p>R</p><p>F.</p><p>18</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>As células podem ser estudadas sob o ponto de vista funcional, investigando as molé-</p><p>culas que ela sintetiza, como ela se multiplica, como responde a estímulos etc. Porém,</p><p>focaremos aqui os métodos de estudo da estrutura, que se utilizam da microscopia. Por</p><p>apresentarem dimensões não observáveis ao olho humano desarmado (olho nu) (Figu-</p><p>ra 6), é necessário utilizar o microscópio para o estudo das células.</p><p>Figura 07. Diagrama contendo as dimensões de algumas células e partícu-</p><p>las e a forma como podem ser observadas</p><p>Legenda: mm=milímetro; μm=micrômetro; nm=nanômetro.</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 46).</p><p>O microscópio é capaz de produzir imagens aumentadas das células, ou de um outro</p><p>material, o que permite visualizar detalhes e entender as estruturas. Graças a isso, por</p><p>Figura 08. Diagrama mostrando o trajeto</p><p>da luz para a formação da imagem ao</p><p>microscópio</p><p>exemplo, um patologista pode analisar micros-</p><p>copicamente um fragmento de órgão biopsiado</p><p>de um paciente com suspeita de câncer e emitir</p><p>um laudo com suas conclusões sobre a morfolo-</p><p>gia encontrada que, juntamente com os achados</p><p>clínicos e demais exames, poderá oferecer um</p><p>diagnóstico preciso sobre a condição do pacien-</p><p>te, o que vai orientar o tratamento e o prognós-</p><p>tico do caso.</p><p>A Microscopia de luz/Microscópio Óptico Com-</p><p>posto (MOC), é mais utilizada, tanto em estudos</p><p>como em laboratório de análises. Nesse tipo de</p><p>microscópio, o material a ser estudado recebe</p><p>um feixe de luz, emitido por uma fonte lumino-</p><p>sa. Esse feixe incide no material, que absorve</p><p>parte dos raios luminosos, mas também provoca</p><p>a refração de outra parte deles, formando uma</p><p>imagem do mesmo, que chega ao olho do obser-</p><p>vador, e é enviada para o cérebro, onde será in-</p><p>terpretada. Para que todo esse fenômeno acon-</p><p>teça se faz necessário o uso de algumas lentes</p><p>convergentes (Figura 8).</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 5</p><p>31</p><p>).</p><p>19</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A luz é incidida na amostra (objeto) pela lente do condensador (lente condensadora).</p><p>Uma combinação de lentes objetiva e oculares é arranjada para focar, no olho, uma</p><p>imagem aumentada da amostra iluminada.</p><p>Assim sendo, a luz emitida pela fonte de luz passa pela lente condensadora, que con-</p><p>centra os raios de luz sobre o objeto, passando pela lente objetiva e formando uma</p><p>imagem real e invertida, que chega à lente ocular onde é produzida a imagem virtual e</p><p>direita. Em relação</p><p>ao objeto, a imagem formada será invertida. As lentes, a fonte de luz</p><p>e estruturas que alteram o caminho da luz são considerados componentes ópticos do</p><p>microscópio (fonte luz=>lente condensadora=>lente objetiva=>lente ocular) enquanto</p><p>as demais partes são os componentes mecânicos (Figura 9).</p><p>Figura 09. Imagem de um microscópio óptico composto mostrando seus compo-</p><p>nentes mecânicos e ópticos</p><p>1. Base</p><p>2 Braço</p><p>3. Interruptor da fonte luminosa</p><p>4. Botão de ajuste de intensidade de luz</p><p>5. Fonte luminosa</p><p>6. Lente condensadora / condensador</p><p>7. Parafuso de ajuste de altura do condensador</p><p>8. Diafragma do condensador</p><p>9. Mesa ou platina</p><p>10. Presilha metálica</p><p>11. Charriot</p><p>12. Lente objetiva</p><p>13. Revolver ou carrossel</p><p>14. Parafuso do foco – macrométrico</p><p>15. Parafuso do foco – micrométrico</p><p>16. Tubo ou canhão</p><p>17. Lente ocular.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 46).</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para Saber mais sobre o manuseio de um microscópio óptico,</p><p>Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=rBFQ9lqPryo. Acesso em: 12 maio 2023.</p><p>Existem outros tipos de microscopia, como a microscopia eletrônica de transmissão,</p><p>muito utilizada em pesquisas científicas. Para a formação da imagem, ao invés de um</p><p>feixe de luz é utilizado um feixe de elétrons. As lentes são eletromagnéticas. Dependen-</p><p>do do tipo de material sobre o qual os elétrons incidem, a imagem pode parecer clara</p><p>(eletrolúcida) ou escura (eletrodensa). Os microscópios são muito grandes e o custo,</p><p>tanto do equipamento como da preparação das amostras a serem estudadas, é muito</p><p>alto, o que justifica sua aplicação em pesquisas científicas e não em práticas rotineiras.</p><p>20</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>5. CONCEITO DE MOLÉCULAS IMPORTANTES PARA O</p><p>FUNCIONAMENTO CELULAR</p><p>Depois de compreender como ocorre os estudos com as células, é importante ter cla-</p><p>reza em relação a composição das células. Saiba que todos os seres vivos, são cons-</p><p>tituídos de moléculas orgânicas, formadas por seis elementos químicos: C (carbono),</p><p>H (hidrogênio), O (oxigênio), N (nitrogênio), P (fósforo) e S (enxofre). A combinação e</p><p>o arranjo dos átomos desses elementos originam quatro grupos básicos de moléculas,</p><p>presente em todos os seres vivos: proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos e lipídios.</p><p>Juntamente com os compostos inorgânicos, como a água e os sais minerais, essas</p><p>quatro moléculas constituem a bioquímica da vida.</p><p>As proteínas são polímeros formadas a partir da união de monômeros denominados</p><p>aminoácidos. Os aminoácidos se ligam por ligações peptídicas e formam as proteínas.</p><p>Elas podem ter função estrutural, podem ser enzimas, hormônios, receptores de si-</p><p>nais, etc. São exemplos de proteína a queratina, serotonina, actina, miosina, pepsina,</p><p>amilase salivar, dentre outras. Os carboidratos ou hidratos de carbono, como já está</p><p>expresso no nome, são moléculas ricas em C e H que servem de reserva energética</p><p>para os organismos. A glicose é o menor dos carboidratos e o glicogênio e o amido, ao</p><p>contrário, são carboidratos de cadeias longas. Eles são utilizados pelas células na pro-</p><p>dução de ATP, que é uma molécula energética que fornece energia para que as reações</p><p>químicas ocorram. O processo de conversão da glicose em ATP, que ocorre no interior</p><p>da mitocôndria, na presença de O2, é chamado respiração celular.</p><p>Os ácidos nucléicos são polímeros formados de nucleotídeos. Eles contêm a informação</p><p>genética que determina as caraterísticas dos organismos. Foram inicialmente identificados</p><p>no interior do núcleo das células e por isso receberam esse nome. Mas os estudos sobre as</p><p>células revelaram que eles estão presentes também no citoplasma e dentro de organelas</p><p>como a mitocôndria e o cloroplasto. É a partir da informação que eles possuem, um tipo de</p><p>código baseado nos quatro nucleotídeos, que são formadas as proteínas.</p><p>Os lipídios são formados de outras duas moléculas, o ácido graxo e o glicerol. Eles ocu-</p><p>pam o interior das células do tecido adiposo, chamadas adipócitos, constituindo reserva</p><p>energética além de produzirem calor. Fazem também parte das biomembranas e da com-</p><p>posição de hormônios, como os esteroides (estrógeno, progesterona e testosterona).</p><p>6. BIOMEMBRANAS</p><p>As células em sua complexidade possuem uma estrutura composta por membranas e os</p><p>estudos da composição e função dessas estruturas são relevantes para compreender al-</p><p>guns processos celulares, como a permeabilidade da membrada que leva ao transporte pela</p><p>membrana. Portanto, falaremos da origem das membranas celulares e suas peculiaridades.</p><p>O significa da palavra biomembrana, está relacionada a origem das membranas celulares.</p><p>Assim as biomembranas são caracterizadas por possuir uma espessura entre 6 a 10 nm visu-</p><p>alizadas apenas por microscopia eletrônica, sendo formadas em geral por lipídios e proteínas.</p><p>Segundo Carvalho e Recco-Pimentel (2019), as biomembranas limitam os domínios ce-</p><p>lulares, isto é, separam o conteúdo interno da célula da matriz extracelular, atuam tam-</p><p>21</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>bém na formação de compartimentos celulares, ao envolverem as organelas membra-</p><p>nosas e são itens vitais para vida celular ao agirem como barreiras de permeabilidade</p><p>seletiva que regulam a passagem de substâncias da célula para o meio externo/interno</p><p>ou entre as organelas membranosas e o citoplasma. A formação de vesículas mem-</p><p>branosas proporciona o transporte e/ou armazenamento de substâncias e ainda fazem</p><p>ligação/comunicação mediante a parte extracelular com outras células ou substâncias.</p><p>A membrana celular mais famosa é a membrana plasmática. Mas temos membranas</p><p>nas seguintes organelas: retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os lisossomos,</p><p>os peroxissomos, entre outras, formando o chamado sistema de endomembranas. Vale</p><p>destacar que a constituição geral das membradas são idênticas, sendo uma bicamada</p><p>composta de lipídios e proteínas, ambos adornados com carboidratos, mantidos juntos</p><p>principalmente por interações hidrofóbicas, promovendo a formação de compartimentos</p><p>com diferentes composições e funções nas células.</p><p>Os estudos sobre a membrana plasmática possibilitaram o surgimento de vários mode-</p><p>los que supostamente trariam clareza a formação estrutural da membrana, na linha do</p><p>tempo expressa na figura 10 o é possível observar essa construção.</p><p>Figura 10. Linha do tempo dos modelos de membrana</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 99).</p><p>22</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Atualmente o modelo aceito é de Singer e Nicolson, representado na figura 11.</p><p>Figura 11. Modelo de Singer e Nicolson (1972) proposto para as biomembranas</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>6.1. OS LIPÍDIOS DA MEMBRANA</p><p>Os lipídios são moléculas formadas pela ligação de entre moléculas de: um ácido gra-</p><p>xo, um glicerol e um fosfolipídio. A grande maioria dos lipídios das biomembranas per-</p><p>tencem a uma classe de lipídios, os fosfolipídios, embora também sejam encontrados</p><p>alguns de outras classes o colesterol.</p><p>Os fosfolipídios são moléculas anfipáticas, ou seja, apresentam uma região polar ou</p><p>hidrofílica (que tem afinidade pela água), onde se liga uma molécula de fosfato, e outra</p><p>região apolar ou hidrofóbica (que repele a água). O glicerol constitui a região da ca-</p><p>beça do fosfolipídio, que é polar, e as caudas são compostas por ácidos graxos e são</p><p>apolares, isto é, com ligações duplas. E isso traz para membrana uma menos fluidez.</p><p>Quando colocados na presença de água, em soluções aquosas, os fosfolipídios se</p><p>agregam de forma que, as cabeças polares ficam voltadas para a água enquanto as</p><p>caudas apolares ficam voltadas para si, compondo uma região hidrofóbica, formando</p><p>bicamadas. Essas duas camadas que formam as biomembranas podem também ser</p><p>chamadas de folhetos. O folheto interno fica em contato com o citoplasma ou meio</p><p>intracelular, enquanto, que o folheto externo fica em contato com o meio extracelular,</p><p>ou seja, com o que está fora da célula. Juntamente com as proteínas e os carboidratos,</p><p>essas bicamadas constituem as biomembranas. Lipídios</p><p>e proteínas representam em</p><p>torno de 50% da composição das biomembranas. Porém, dependendo do tipo celular</p><p>ou da local onde a membrana se encontra, como a membrana interna das mitocôndrias</p><p>por exemplo, essa quantidade pode variar, sendo 25% de lipídios e 75% de proteínas.</p><p>Vale ressaltar que o grupo de lipídeos das membranas celulares são de fosfolipídeos. E</p><p>a formação dos fosfolipídeos é constituída por uma união de agrupamentos de molecu-</p><p>lares menores, sendo três: um álcool, na maioria das vezes o glicerol, duas moléculas</p><p>de ácidos graxos e um grupamento fosfato, que pode apresentar uma segunda molécu-</p><p>la de álcool. Os lipídios que mais aparecem nas membranas celulares, são: fosfolipídios</p><p>23</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>(tais como fosfatidiltreonina, fosfatidilcolina, fosfatidilserina, esfingolipídios), os glicolipí-</p><p>dios, os esteróides e o colesterol. Na bicamada lipídica, o limite polar está em contato</p><p>com a água, e as caudas, no caso o limite apolar, está na parte interna das camadas.</p><p>A formação estrutural desses elementos permanece na bicamada da membrana por</p><p>meio de ligações não covalentes, como a evidenciada pela força de van der Waals e a</p><p>relação hidrofóbica. Na figura 12 é possível observar os lipídeos da membrana.</p><p>Figura 12. Lipídeos da membrana</p><p>Legenda: posicionamento assimétrica de fosfolipídios e glicolipídios na bicamada de lipídios da membrana</p><p>celular. São evidencias cinco variações de moléculas de fosfolipídios (marcadas com letras vermelhas) são</p><p>evidenciadas com variação de cores. Os glicolipídios estão evidenciados com os grupamentos da cabeça como</p><p>hexágonos azuis para mostrar açúcares. Em geral as moléculas de glicolipídios estão na monocamada externa</p><p>da membrana celular, mas o colesterol é evidenciado praticamente de forma igual nas duas monocamadas.</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 376).</p><p>É preciso ressaltar que a composição lipídica dos dois folhetos ou camadas das biomem-</p><p>branas não são iguais. A bicamada lipídica é assimétrica, isto é, os tipos de fosfolipídios</p><p>em um folheto da membrana são diferentes do outro. No folheto externo encontramos</p><p>fosfatidilcolina e esfingomielina. Já no folheto interno, encontramos fosfatidilserina, fos-</p><p>fatidilinositol e fosfatidiletanolamina. Fato interessante é que a fosfatidilserina é carrega-</p><p>da negativamente, conferindo carga elétrica negativa ao folheto interno da membrana.</p><p>O nome dos fosfolipídios é definido mediante o radical inserido na cabeça polar. Na</p><p>figura 13 é possível observar a estrutura dos lipídeos da membrana.</p><p>24</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 13. Estrutura dos lipídeos das membranas</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>02</p><p>).</p><p>Além de conferir a estrutura das biomembranas, os lipídios realizam outras funções como,</p><p>por exemplo, facilitar o transporte de moléculas apolares e pequenas, lipossolúveis e impe-</p><p>dir o transporte de moléculas grande e/ou com carga elétrica como veremos mais adiante.</p><p>As diferenças na quantidade de insaturações dos ácidos graxos tem relevância, já que</p><p>possuem intervenção na proximidade e movimento dos fosfolipídios, e assim, a fluidez das</p><p>membranas, influenciando também na espessura da bicamada lipídica. Membranas com</p><p>maior conteúdo de ácidos graxos insaturados tem uma tendencia a ser mais finas que</p><p>membranas mais saturadas. Observe na figura 14 o nível satural dos lipídios.</p><p>Figura 14. Nível satural dos lipídios</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>02</p><p>).</p><p>25</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A compreensão da estrutura dos ácidos graxos é relevante para deixar claro os parâme-</p><p>tros de insaturação e saturação da bicamada da membrana. A composição dos ácidos</p><p>graxos e feita a partir de ácidos carboxílicos com grandes cadeias hidrocarbônicas, que</p><p>podem se apresentar com uma divisão em saturadas e insaturadas. Os ácidos graxos</p><p>saturados apresentam somente ligações simples, mas os insaturados trazem uma ou</p><p>mais ligações duplas. Os ácidos graxos com ligações saturadas atenuam a fluidez da</p><p>membrana e com ligações insaturadas elevam a fluidez.</p><p>Observe na figura 15 essa relação de saturação e insaturação.</p><p>Figura 15. O teor de saturação/insaturação influência na espessura da bicamada</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 102).</p><p>Outros elementos de importante na constituição das membranas celulares é o</p><p>colesterol caracterizado por ser uma molécula lipídica que eleva as características</p><p>da bicamada lipídica e, por causa de sua composição constituída de rígidos anéis de</p><p>esteróides, atenua o movimento e torna a bicamada lipídica menos fluida. O coleste-</p><p>rol, só é encontrado nas células animais. Sendo necessário para formação de alguns</p><p>hormônios e os ácidos biliares. Caso fique em grandes quantidades, poderá ser um</p><p>fator para que ocorra distúrbios de saúde como problemas cardíacos.</p><p>6.2. AS PROTEÍNAS DA MEMBRANA</p><p>As proteínas da membrana são relevantes e desempenham várias funções, estão</p><p>presentes em todos os tipos celulares, sendo relevantes na formação estrutural e nas</p><p>funções das células. As diferentes proteínas estão unidades às membranas de várias</p><p>formas, como ilustrado na Figura 15. Vale ressaltar que as proteínas aparecem uni-</p><p>das à bicamada lipídica de duas formas: como proteínas integrais e como proteínas</p><p>periféricas. As proteínas periféricas estão ligadas às regiões polares, já as proteínas</p><p>integrais, tanto as transmembranas como as não transmembrana, estão localizadas</p><p>entre os lipídios.</p><p>A porcentagem de proteínas nas membranas é aproximadamente de 60% e de lipí-</p><p>deos de 40%, e quando olhamos para as mitocôndrias e cloroplastos que realizam a</p><p>produção de ATP, essa porcentagem se altera e chega até 75% de proteínas contra</p><p>25% de lipídeos.</p><p>26</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 16. Tipos de proteínas associadas a Membrana Plasmática</p><p>Legenda: formas de associação de proteínas da membrana plasmática a bicamada lipídica. (A) Proteínas</p><p>transmembrana que ultrapassam pela bicamada lipídica. (B) proteínas associadas à bicamada devido a liga-</p><p>ção covalente de a uma molécula lipídica (linhas em ziguezague). (C) Proteínas associadas à membrana por</p><p>ligações não, não covalentes, portanto, fracas.</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 375).</p><p>As proteínas intrínsecas ou transmembranas: são proteínas que atravessam a bicamada</p><p>lipídica porque apresentam regiões hidrofóbicas e hidrofílicas, de forma que, parte da</p><p>proteína passa pelo ambiente hidrofóbico da membrana (bicamada) e parte dela fica</p><p>exposta ao ambiente aquoso, voltado para o meio extra ou intracelular. Encontram-se</p><p>fortemente associadas à bicamada lipídica.</p><p>As proteínas extrínsecas ou periféricas são proteínas que se ligam fracamente à</p><p>membrana porque se ligam indiretamente a ela, por meio de outras proteínas. Podem</p><p>estar voltadas para meio intra ou extracelular.</p><p>As proteínas semi-inseridas na membrana: proteínas se ancoram apenas a um folheto</p><p>da bicamada lipídica, geralmente o interno.</p><p>As proteínas ancoradas à membrana são as proteínas que, por meio de ligações</p><p>específicas, se ligam aos lipídios da bicamada, sem se inserir nela, mas permanecendo</p><p>ligadas ou ancoradas a ela.</p><p>As proteínas estão envolvidas no transporte de várias moléculas e íons, interação com</p><p>hormônios, transdução de sinais, reconhecimento celular e molecular além de atuarem</p><p>como enzimas em algumas situações.</p><p>6.3. OS CARBOIDRATOS DA MEMBRANA</p><p>Alguns carboidratos como a glicose, galactose, manose e fucose, entre outros, encon-</p><p>tram-se frequentemente associados aos lipídios e/ou às proteínas da membrana, for-</p><p>mando os glicolipídios e/ou glicoproteínas. Essa cobertura externa rica em carboidratos</p><p>é conhecida como glicocálice. Os carboidratos aí presentes como o ácido siálico, apre-</p><p>27</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>sentam carga negativa, sendo responsável pela carga elétrica negativa</p><p>da superfície</p><p>das células. Esse glicocálice é importante no reconhecimento celular, pois cada tipo</p><p>celular dos indivíduos apresenta seu glicocálice específico. As células se reconhecem</p><p>como iguais também pela composição do glicocálice, como acontece para os grupos</p><p>sanguíneos do sistema ABO.</p><p>Na membrana plasmática os carboidratos geralmente se ligam aos componentes do</p><p>folheto externo, voltado ao meio extracelular. Porém, nas membranas que envolvem</p><p>organelas como por exemplo, os lisossomos os carboidratos se associam no folheto</p><p>voltado para o interior do mesmo, ou seja, para o lúmen. Na figura 17 é possível obser-</p><p>var os carboidratos da membrana.</p><p>Figura 17. Carboidratos da membrana</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 367).</p><p>6.4. AS PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS</p><p>As funções desempenhadas pelas membranas acontecem em decorrência das suas</p><p>propriedades. Entre elas podemos destacar a fluidez e a permeabilidade, que serão</p><p>entendidas nos tópicos que se seguem.</p><p>Fluidez</p><p>O modelo da membrana apresentado por Singer e Nicolson em 1972 é o modelo do</p><p>mosaico fluido. Mosaico porque as biomembranas são compostas por uma composição</p><p>de fosfolipídios e proteínas e, fluido, porque esse arranjo apresenta fluidez.</p><p>Essa fluidez ocorre devido aos movimentos que os fosfolipídios realizam numa mesma</p><p>camada ou entre as duas camadas. Eles são capazes de realizar os seguintes movimentos:</p><p>` Movimentação lateral em que um troca de lugar com o que está a seu lado;</p><p>` Movimentação rotacional em que um fosfolipídio gira em torno de si mesmo;</p><p>` Flexão em que o lipídeo flexiona em relação ao seu próprio eixo e;</p><p>28</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>` Difusão transversal ou flip-flop em que um lipídio de um folheto troca de lugar</p><p>com um outro, do outro folheto da bicamada lipídica.</p><p>Devido à fluidez é possível que as proteínas se difundam pela bicamada lipídica, que</p><p>elas possam interagir entre si, que as membranas se fundam ou se separem quando</p><p>necessário, que as moléculas que compõem a membrana possam ser igualmente dis-</p><p>tribuídas entre as células-filhas ao final da divisão celular e, também, que a difusão e o</p><p>transporte através da membrana sejam favorecidos.</p><p>Um fator que influencia a fluidez da membrana de forma significativa é a temperatura,</p><p>em organismos como bactérias e leveduras, que se adaptam a alterações na tempera-</p><p>tura, modificando a composição fosfolipídica de suas membranas para manutenção da</p><p>fluidez. Vale ressaltar que em temperaturas mais baixas, ocorre o aumento de fosfolipí-</p><p>dios com cadeias mais curtas e mais insaturadas, elevando a fluidez da membrana, já</p><p>em condições de temperaturas mais altas, se sobressaem os fosfolipídios com cadeias</p><p>mais longas e com poucas ligações duplas, diminuindo sua fluidez.</p><p>Permeabilidade</p><p>As biomembranas desempenham importante papel de barreira seletiva permitindo</p><p>a passagem de algumas moléculas e impedindo a de outras o que mantém dife-</p><p>rentes concentrações de soluto dentro e fora da célula, ou seja, no citoplasma e</p><p>no meio extracelular.</p><p>O que então determina a forma como as moléculas são transportadas através da mem-</p><p>brana? A natureza das moléculas:</p><p>` A solubilidade do soluto: solúveis, pouco solúveis ou insolúveis.</p><p>` O tamanho do soluto: moléculas de alta ou baixa massa molecular.</p><p>` A polaridade do soluto: moléculas polares e moléculas apolares grandes e pe-</p><p>quenas.</p><p>` A carga elétrica do soluto: moléculas carregadas eletricamente ou não.</p><p>` O gradiente de concentração: quando a concentração de um soluto deve ser</p><p>diferente.</p><p>6.5. DOMÍNIOS DA MEMBRANA</p><p>As habilidades dos componentes da membrana plasmática, se ampliando quando fa-</p><p>lamos de domínios de membrana, mas o que realmente significa domínios de mem-</p><p>brana? Cada célula dos organismos desempenham uma função e de acordo com essa</p><p>função, são capazes de segregar determinados tipos de lipídios e proteínas em regiões</p><p>específicas nas bicamadas e essas regiões são denominadas domínios de membranas.</p><p>O afastamento de lipídeos e proteínas na região de domínio da membrana pode ser</p><p>feita por meio de barreiras físicas, como alguns tipos de junções celulares chamadas de</p><p>junções de oclusão, as quais impedem a difusão lateral dos lipídios ou proteínas pelo</p><p>plano da membrana (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>29</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Algumas proteínas criam interações com componentes exteriores da célula, como na</p><p>matriz extracelular, ou do meio citoplasmático, como o citoesqueleto. Mas, algumas</p><p>células têm a capacidade de permitir o surgimento de domínios de membrana sem</p><p>a necessidade de junções ou outros tipos de obstruções físicas, um exemplo são os</p><p>espermatozoides de mamíferos que tem a capacidade de separar na superfície celular</p><p>antígenos diferentes ao longo da membrana que recobre a cabeça e a cauda (CARVA-</p><p>LHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>6.6. ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA</p><p>Os organismos multicelulares apresentam membranas celulares que podem sofrer mo-</p><p>dificações em decorrência de funções especificas das células. Assim, as membranas</p><p>celulares apresentam diversos tipos de especializações e de acordo com a sua locali-</p><p>zação na célula.</p><p>Várias são as especializações de membrana e as junções intercelulares fazem parte</p><p>desse aspecto, sendo caracterizadas como a interconexão entre célula a célula, para</p><p>as junções intercelulares temos quatro tipos característicos: junção de oclusão, junção</p><p>aderente, desmossomo e junção comunicante. Vale destacar que as especializações</p><p>desse tipo para célula-matriz, são classificadas como em dois aspectos: a junção</p><p>de adesão focal e o hemidesmossomo. Cada tipo de junção pode ser encontrado em</p><p>algum momento da vida da célula, mas não necessariamente todos juntos, um exemplo</p><p>são as células do sangue que não possuem essas estruturas, já nas células de epitélios</p><p>de revestimento, as junções aparecem bem desenvolvidas. Observe na figura 18.</p><p>Figura 18. Junções Celulares</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>46</p><p>).</p><p>30</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Caso ocorra erros nos processos de junções celulares são desenvolvidas patologias,</p><p>no quadro 2 estão descritas as deficiências em junções e a patologia relacionada, vale</p><p>ressaltar que os erros nas junções em geral são genéticos.</p><p>Quadro 02. Doenças hereditárias humanas associadas com mutações em genes que</p><p>codificam proteínas das junções celulares</p><p>DOENÇA HEREDITÁRIA ÓRGÃO AFETADO (TECIDO OU CÉLULA)</p><p>Catarata congênita nuclear Cristalino (células da lente)</p><p>Queratodermia palmo-plantar estriada Pele (epiderme)</p><p>Surdez congênita não sindrômica Ouvido interno (células sensoriais da cóclea)</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 146).</p><p>Portanto, a união entre as células e entre a células e a matriz extracelular (MEC) é feita</p><p>por meio das junções, formadas principalmente pelas proteínas da membrana plasmá-</p><p>tica das células, que garantem a elas adesão, comunicação, barreira, dentre outras</p><p>funções. Essas junções podem ser intercelulares, ou seja, entre células, também cha-</p><p>madas célula-célula, e podem ser entre a célula e a MEC, chamadas célula-matriz, no</p><p>quadro 3 é possível observar as junções celulares e suas funções.</p><p>Quadro 03. Junções celulares</p><p>JUNÇÕES CELULARES FUNÇÃO</p><p>Junções de oclusão</p><p>Elas se caracterizam pela fusão das membranas das células adja-</p><p>centes estabelecendo vedação nessa região, para que partículas e</p><p>moléculas não passem pelo espaço intercelular.</p><p>Junções de adesão</p><p>Função primordial da junção de adesão, como o próprio nome diz, é</p><p>manter a adesão entre células adjacentes dos epitélios, como se elas</p><p>estivessem costuradas para não se soltar.</p><p>Desmossomos A função primária dos desmossomos é promover a adesão intercelular.</p><p>Junções comunicantes</p><p>As junções comunicantes, como o próprio nome diz, fazem a comuni-</p><p>cação do citoplasma de células adjacentes. Isso é extremamente im-</p><p>portante para garantir: 1- a sincronização celular; 2- a diferenciação e</p><p>a proliferação celular; 3- coordenação</p><p>metabólica de tecidos e órgãos</p><p>e 4- manutenção da homeostase celular e sistêmica.</p><p>Junções célula-matriz</p><p>São dois os tipos de junções célula-matriz extracelular: as junções</p><p>de adesão focal e os hemidesmossomos. Elas garantem a adesão e</p><p>interação das células com o ambiente onde ela se encontra – a matriz</p><p>extracelular (MEC), que é rica em proteínas e proteoglicanos.</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 147).</p><p>As membranas celulares possuem mais algumas especializações que são importantes</p><p>para as funções de algumas células:</p><p>01. Microvilos ou microvilosidades: são projeções ultramicroscópicas da membrana</p><p>plasmática, em forma de dedos de luva. Podemos citar os microvilos, presentes nas</p><p>células do epitélio do intestino delgado, que têm como função aumentar a área da</p><p>membrana para facilitar o transporte dos nutrientes da cavidade ou aumentar a luz</p><p>intestinal para o interior das células.</p><p>31</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>02. Glicocálice/glicocálix: é um envoltório externo à membrana que está presente</p><p>nas células animais e em alguns protozoários. Ocorre em epitélios e em outras</p><p>células como de tecido nervoso, neste caso, o glicocálice tem a função de ajudar</p><p>na adesão das células, promovendo um cimento flexível. O glicocálice também apa-</p><p>rece no revestimento de microvilos das células absorventes do intestino e contém</p><p>enzimas que promovem a etapa final da digestão de glicídios e proteínas, e também</p><p>facilita a absorção de alimentos.</p><p>03. Cílios e flagelos: são estruturas microtubulares que se projetam para o meio ex-</p><p>tracelular, provenientes de alongamento de nove microtúbulos dos centríolos. Os cí-</p><p>lios são curtos e numerosos, enquanto os flagelos são longos e em pequeno núme-</p><p>ro, os dois possuem função de locomoção e participação nos movimentos celulares.</p><p>04. Estereocílios: são expansões longas e filiformes da superfície de algumas</p><p>células epiteliais, tem função relacionada ao aumentam da superfície de contato</p><p>das células, facilitando o transporte de água e outras moléculas.</p><p>Sistema De Transporte</p><p>Para entender como ocorre o transporte de moléculas através da membrana é impor-</p><p>tante conhecer os seguintes conceitos:</p><p>01. Meios isotônicos: aqueles que apresentam a mesma concentração de um de-</p><p>terminado soluto.</p><p>02. Meio hipertônico: aquele que apresenta maior concentração de um determinado</p><p>soluto, quando comparado a outro meio.</p><p>03. Meio hipotônico: aquele que apresenta menor concentração de um determinado</p><p>soluto, quando comparado a outro.</p><p>Vamos então estudar como ocorre o transporte de água e de soluto através da mem-</p><p>brana. O transporte de água através da membrana, também conhecido como osmose,</p><p>o transporte das moléculas de água ocorre diretamente pela bicamada lipídica. Isto por-</p><p>que a molécula de água é polar, bastante pequena e de baixa massa molecular. Sendo</p><p>assim, a água é transportada do meio hipotônico para o hipertônico, a fim de os meios</p><p>fiquem isotônicos, observe na figura 19.</p><p>Figura 19. Osmose entre dois meios através de uma membrana semipermeável</p><p>Legenda: imagem da esquerda=></p><p>frasco contendo dois meios separa-</p><p>dos por uma membrana semiperme-</p><p>ável. O meio da esquerda é hipotô-</p><p>nico em relação ao meio da direita.</p><p>Passado algum tempo tem-se a ima-</p><p>gem da direita=> ocorre a osmose</p><p>e a água passou do meio hipotôni-</p><p>co para o hipertônico, até igualar</p><p>as concentrações, ou seja, os dois</p><p>meios se tornarem isotônicos.</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>32</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Em células animais os efeitos da osmose modificam a estrutura a forma das células,</p><p>observe na figura 20, os defeitos causados em hemácias expostas aos três meios:</p><p>Figura 20. Efeito da osmose em hemácias colocadas em meio isotônico, hipotônico e hipertônico</p><p>Isotônico Hipotônico Hipertônico</p><p>Legenda: 1- Imagem da esquerda=> as</p><p>hemácias são colocadas em solução sali-</p><p>na na mesma concentração que as célu-</p><p>las, ou seja, num meio isotônico. Elas se</p><p>mantêm inalteradas. 2- Imagem do cen-</p><p>tro=> as hemácias são colocadas em so-</p><p>lução salina numa concentração inferior à</p><p>das células, ou seja, num meio hipotôni-</p><p>co. Ocorre osmose e a água da solução</p><p>entra nas hemácias fazendo com que</p><p>elas fiquem túrgidas (cheias de água).</p><p>3- Imagem da direita=> as hemácias são</p><p>colocadas em solução salina de concen-</p><p>tração maior que à das células, ou seja,</p><p>num meio hipertônico. Ocorre osmose e</p><p>as células perdem água para o meio onde</p><p>estão e as hemácias crenam “murcham”.</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>Já nas células vegetais em decorrência da parede celular não ocorre a alteração do</p><p>formato da célula, como exposto na figura 21. Vale destacar que em células vegetais</p><p>as células expostas a um meio hipertônico perdem água para meio e esse processo</p><p>é chamado de plasmólise, ocorre a retração da membrana plasmática, mas nenhuma</p><p>alteração na parede celular. Ao inserir a célula plasmolisada em um meio hipotônico</p><p>ela irá ganhar água e sofrerá uma desplasmolise, mesmo que fique turgida (cheia) não</p><p>ocorrerá o rompimento, pois a parede celular irá garantir a integridade da forma celular.</p><p>Figura 21. Osmose em células vegetais</p><p>Legenda: em meio iso-</p><p>tônico a células está em</p><p>normalidade; em meio hi-</p><p>potônico irá ganhar mais</p><p>água do que perder solu-</p><p>to, e poderá ficar turgida;</p><p>em meio hipertônico irá</p><p>perder água para o meio</p><p>de sofrerá plasmólise.</p><p>Isotônico Hipotônico Hipertônico</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>33</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Após compreender o processo de osmose e ter clareza que neste transporte pela mem-</p><p>brana plasmática, quem passa pela membrana é o solvente (água), e que neste caso</p><p>não ocorre gasto de energia, mas nem sempre são assim os transportes de substâncias</p><p>pela membrana, portanto, os principais mecanismos de passagem de substâncias atra-</p><p>vés da membrana plasmática são: transporte de pequenas moléculas (transporte pas-</p><p>sivo, ativo e facilitado); ou transporte em massa (fagocitose e pinocitose). Vale ressaltar</p><p>que o fato mais relevante aqui é compreender os processos que desempenham gasto</p><p>de energia da célula. Desta forma além da osmose que já detalhamos, temos ainda os</p><p>sistemas de transporte:</p><p>(a) Transporte passivo não mediado: é aquele em que o soluto passa através da</p><p>membrana sem gasto de energia pela célula. Isso acontece porque ele ocorre a favor do</p><p>gradiente de concentração, ou seja, do meio hipertônico para o hipotônico. O transporte</p><p>passivo de solutos é geralmente conhecido por difusão, porque os solutos difundem</p><p>pela membrana. Há dois tipos de difusão: (1) Difusão simples: o soluto permeia entre</p><p>os fosfolipídios da bicamada lipídica, sempre do meio mais concentrado para o menos</p><p>concentrado de soluto sem gasto de energia, por meio desse processo que ocorre com</p><p>moléculas pequenas como os gases oxigênio O2 e gás carbônico CO2; (2) Difusão</p><p>facilitada: o soluto é transportado através da bicamada lipídica com o auxílio de uma</p><p>proteína transportadora de membrana, sempre do meio mais concentrado para o me-</p><p>nos concentrado de soluto. Essa proteína transportadora de membrana pode ser do tipo</p><p>canal, que têm um espaço no seu interior por onde passo soluto; ou do tipo carreadora</p><p>que se liga ao soluto, altera a sua conformação, para que esse soluto passe pela bica-</p><p>mada lipídica. Um exemplo de proteína canal é a aquaporina e os canais de cálcio do</p><p>sarcolema, como é chamada a membrana plasmática das fibras musculares.</p><p>Durante o transporte através da membrana, por meio de proteínas transportadoras,</p><p>pode ser transportada apenas uma molécula ou íon (uniporte) ou duas moléculas ou</p><p>íons ao mesmo tempo. Nesse último caso, ambas as moléculas podem ser transporta-</p><p>das no mesmo sentido (simporte) ou em sentidos contrários (antiporte) como mostrado</p><p>na Figura 22. Isso é válido tanto para o transporte passivo como ativo.</p><p>Figura 22. Transporte simporte, antiporte e uniporte</p><p>Legenda: simporte=dois</p><p>solutos transportados</p><p>ao mesmo tempo no</p><p>mesmo sentido na mem-</p><p>brana; antiporte= dois</p><p>solutos transportados</p><p>ao</p><p>mesmo tempo em senti-</p><p>dos opostos na membra-</p><p>na; uniporte= apenas um</p><p>soluto é transportado.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro, (2023, p. 87).</p><p>34</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>(b) Transporte ativo: é aquele em que o soluto passa através da membrana com gasto</p><p>de energia pela célula. Isso acontece porque ele atua contra o gradiente de concentra-</p><p>ção, isto é, do meio com menor concentração para o meio com maior concentração.</p><p>Geralmente esse tipo de transporte acontece com os íons – hidrogênio, sódio, potássio</p><p>– para manter o equilíbrio eletrolítico das células, garantido sua homeostasia.</p><p>Para que assim aconteça são necessárias proteínas de membrana chamadas prote-</p><p>ínas bomba, que têm a capacidade de bombear constantemente esses íons conta o</p><p>gradiente de concentração. Isso porque os íons são empurrados a favor do gradiente, a</p><p>entrar ou sair da célula, porém, se assim acontecesse desregularia todo o metabolismo</p><p>celular. Então, essas proteínas, de forma incessante, se ligam a esses íons e os devol-</p><p>vem ao meio onde eles estão em maior concentração, como exemplo podemos citar a</p><p>bomba de sódio e potássio, (Figura 23) presente em todas as células.</p><p>Figura 23. Bomba de sódio e potássio presente na membrana plasmática</p><p>Legenda: a figura mostra</p><p>uma membrana plasmáti-</p><p>ca com a proteína bomba</p><p>de sódio e potássio. A</p><p>parte de baixo da figura,</p><p>que está azulada, repre-</p><p>senta o interior da célula</p><p>– meio intracelular [MIC]</p><p>– onde a concentração</p><p>de potássio [K+] é maior.</p><p>A parte de cima da figura,</p><p>representa o exterior da</p><p>célula – meio extracelular</p><p>[MEC] – onde a concen-</p><p>tração de sódio [Na+] é</p><p>maior. Ocorre que, obedecendo o gradiente de concentração, o K+ sai da célula e o Na+ entra na célula, mas</p><p>isso não pode permanecer porque causa desequilíbrio na célula. Então a proteína bomba bombeia esses</p><p>íons de volta ao meio onde eles estavam em maior concentração, contra o gradiente de concentração. Para</p><p>tanto, há gasto de energia na forma de ATP (adenosina-tri-fosfato). Observe na imagem. 1- a proteína bomba</p><p>apresenta sítios de ligação específicos para cada íon – espaços</p><p>para círculos rosa K+ e quadrados verdes Na+. O Na+ que entrou se liga ao sítio da enzima no MIC. 2- a</p><p>proteína de abre na outra face, voltada ao MEC, abre e libera o Na+, expõe o sítio de ligação do K+. 3- o K+</p><p>do MEC se liga na proteína e ela se fecha. 4- a proteína se abre novamente na face do MIC liberando o K+</p><p>e expondo os sítios de ligação do Na+, para que se inicie um novo ciclo. No final do processo, três íons Na+</p><p>voltam para o MEC e dois íons K+ são retornados para o MIC.</p><p>Fonte: Junqueiro e Carneiro (2023, p. 88).</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender melhor o funcionamento da bomba de sódio e potássio</p><p>Assista ao vídeo: Bomba de Sódio e Potássio, disponível em: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=p39raT982ts. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>35</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>(e) Canais iônicos: são formados por proteínas integrais da membrana plasmática</p><p>das células. Possuem uma estrutura tridimensional, formam canais de passagem ou</p><p>de saída de determinados íons através da membrana. Como os íons possuem carga</p><p>elétrica, eles não conseguem passar pelas membranas. Este tipo de transporte não</p><p>requer energia. Como exemplo, temos canal de Ca2+ no REL, canal de Na+ e canal de</p><p>K+ (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>Além dos transportes mencionadas, temos o transporte em massa onde ocorre um mo-</p><p>vimento da membrana, e esse processo e denominado de Endocitose, sendo, portanto,</p><p>a captura de partículas do meio externo da célula. Esse processo se caracteriza pelo</p><p>transporte de macromoléculas e de partículas de fora para dentro da célula, com gasto</p><p>de energia, assim endocitar significa trazer para dentro, internalizar. É a forma como a</p><p>célula interioriza partículas e células. Nesse processo, o material endocitado é obriga-</p><p>toriamente envolto por membrana formando uma vesícula, o endossomo. O tipo de en-</p><p>docitose mostrado na Figura 13 pode ser chamado de pinocitose. Nesse tipo de endoci-</p><p>tose as moléculas ou partículas pequenas a serem endocitadas são reconhecidas por</p><p>proteínas receptoras específicas para elas presentes na membrana. Um outro tipo de</p><p>endocitose é a fagocitose, que ocorre quando células inteiras ou partículas de tamanho</p><p>grande são englobadas por outra célula. Isso pode acontecer como um mecanismo de</p><p>defesa, ou para obtenção de alimento, ou para reciclar células que morrem como acon-</p><p>tece no fígado. Na fagocitose, a célula ejeta ou evagina sua membrana plasmática em</p><p>direção à célula a ser endocitada, formando pseudópodes, ou falsos pés, para trazer a</p><p>célula para o seu interior. A vesícula resultante da fagocitose recebe o nome de fagosso-</p><p>mo. Vale ressaltar a relação entre os endossomos tardios e a formação de lisossomos.</p><p>No interior do lisossomo, suas enzimas promovem a digestão da partícula. Esse pro-</p><p>cesso é chamado de digestão intracelular. O material resultante da digestão pode ser</p><p>utilizado pela célula que realizou a fagocitose e aquilo que ela não vai utilizar deverá sair</p><p>da célula, através da exocitose, um processo que também envolve a membrana celular,</p><p>sendo caracterizada como o processo pelo qual uma célula elimina substâncias para</p><p>o meio extracelular. Como exemplo, temos a liberação de neurotransmissores pelas</p><p>células nervosas, a exportação de glicoproteínas pelas células do epitélio do intestino</p><p>delgado, entre outros.</p><p>7. CITOSOL E CITOESQUELETO</p><p>O citosol, também conhecido como hialoplasma ou matriz citoplasmática, é o fluido que</p><p>preenche o citoplasma das células. Compreende principalmente água, íons, proteínas e pe-</p><p>quenas moléculas orgânicas, e desempenha um papel fundamental em muitas das funções</p><p>celulares. O citosol é o local onde ocorrem muitas das reações metabólicas da célula, como</p><p>a glicólise e a síntese de proteínas. Ele também é o local onde muitas moléculas importan-</p><p>tes, como enzimas e componentes do citoesqueleto, estão presentes. Além disso, o citosol</p><p>é essencial para o transporte de moléculas e organelas no interior da célula.</p><p>O citoesqueleto está relacionado com o conjunto de elementos que são responsáveis</p><p>pela integridade estrutural das células e por muitos processos dinâmicos, como a aqui-</p><p>sição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e de outras estru-</p><p>turas citoplasmáticas.</p><p>36</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>O citoesqueleto é constituído por três tipos principais de filamentos, onde cada um deles</p><p>é composto por proteínas distintas: os microtúbulos, formados pelas tubulinas; os mi-</p><p>crofilamentos de actina, formados pela proteína actina; e os filamentos intermediários,</p><p>divididos em diferentes classes, conforme o tipo de proteína fibrosa que possuem. Cada</p><p>tipo possui uma distribuição característica nas células. Há um número variável de prote-</p><p>ínas acessórias associadas a cada um desses três tipos de elementos do citoesqueleto,</p><p>modulando a estrutura e a função dos filamentos principais. Na figura 23 é possível</p><p>observar a formato e especificações de cada tipo de filamento do citoesqueleto.</p><p>Figura 24. Os três componentes do citoesqueleto de células eucariontes: os filamentos intermediários, os</p><p>microtúbulos e os microfilamentos</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2109, p. 432).</p><p>O citoesqueleto desempenha papel fundamento em muitas das funções celulares, es-</p><p>tando envolvido nos transportes de substância no interior das células, nos processos de</p><p>divisão celular e estruturação da célula. Na figura 24 é possível observar a estrutura do</p><p>citoesqueleto em uma célula.</p><p>37</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 25. Diagrama dos componentes do citoesqueleto, mostrando sua distribuição no citoplasma da</p><p>célula. Observe a disposição da trama formada pelos filamentos intermediários (em azul)</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender melhor o citoesqueleto celular, assista ao vídeo:</p><p>Citoesqueleto, disponível no link: https://www.youtube.com/watch?v=MZE5-14Z_cA.</p>