Biologia Celular 2 (ED + Questões respondidas)

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Estudo Dirigido 7: Sistema de Endomembranas - Núcleo Celular
Questão 1) Imagine que, por alguma mutação, o núcleo de uma célula eucariótica não contenha nenhuma das estruturas subnucleares. Explique como ela seria prejudicada, dizendo qual a função dessas estruturas. 
O nucléolo concentra os genes que codificam para os RNAr, responsáveis pelo processo de tradução de proteínas (junto com o RNAt), além da maquinaria para sintetizá-lo (RNA polimerase l, pré rRNA e pré-ribossomos); os Corpos de Cajal concentram a maquinaria responsável pelo processo de splicing, ou seja, o processamento de pré-RNA para RNAm (com a remoção dos introns), o qual possui a sequência para a tradução das proteínas. Logo, sem essa maquinaria devidamente concentrada, otimizando seus processos (síntese de RNAr e RNAm), a síntese de proteínas nessa célula seria prejudicada, ocorrendo mais lentamente. 
Questão 2) Porque no núcleo encontramos regiões do DNA condensadas de maneiras distintas e como é possível essa condensação? 
O material genético presente no núcleo é muito extenso, e nem todas as células possuem a mesma constituição e função, ou seja, nem todos os genes são expressos em todas as células. Portanto, surge a necessidade da cromatina possuir uma parte condensada que ocupa menos espaço e não transcreve RNA, a Heterocromatina, e possuir uma região que se encontra descondensada, podendo ser ou não ativa (ocorrendo ou não sua transcrição) que chamamos de Eucromatina. As principais proteínas responsáveis por essa diferenciação são as Histonas, que se unem ao DNA e se entrelaçam transformando uma estrutura chamadas de nucleossomos. 
Estudo Dirigido 8 - DNA: Estrutura e Replicação 
1) Explique os experimentos que comprovaram o DNA ser o material genético (Principio Transformante). 
2) Descreva a composição do DNA e RNA. (Não se esqueça de mencionar as ligações entre as bases nitrogenadas e as existentes entre as cadeias de polinucleotídeos).
3) Caracterize a estrutura de um cromossomo (centrômeros, telomeros, etc). 
4) Por que a replicação do DNA é semiconservativa? Explique 
5) Explique o mecanismo de replicação do DNA, citando as enzimas envolvidas no processo. 
6) O que são Fragmentos de Okazaki e como eles são formados? 
7) Descreva o que é a cromatina e como ocorre o processo de compactação do DNA. 
1) Experimento de Griffith (1928): Griffith isolou duas bactérias de linhagens diferentes de S. Pneumoniae (tipo II e III): S – Smoth (com cápsula e patogênica), R – Rough (sem capsula e não patogênica).
Inicialmente ao introduzir a bactéria IIIS viva em um rato de laboratório, após um período, o mesmo foi à óbito. E, introduzindo a bactéria IIR viva no rato, o mesmo permanece vivo. Ao aquecer a bactéria IIIS e promover a sua morte, Griffith percebeu que após inseri-la no rato, o mesmo permaneceu vivo. Entretanto, ao injetar uma mistura de bactéria IIIS morta com a bactéria IIR viva no rato, o resultado encontrado não foi o esperado, ou seja, o rato após um período foi à óbito. Portanto, haveria algo na mistura de bactéria IIIS morta que transformava a bactéria IIR viva em patogênica, assim como a IIIS viva.
Em 1948, outros pesquisadores (Avery, MacLeod e McCarty) separaram a mistura de bactéria IIIS morta por grupos representados por diferentes moléculas, como lipídeos, açucares e proteínas. E, o resultado de óbito obtido no experimento de Griffith, ou seja, de transformação da bactéria IIR viva em patogênica, só ocorreu com a mistura da solução de ácidos nucleicos da bactéria IIIS morta. Assim, os pesquisadores concluíram que os ácidos nucleicos, na forma de DNA presentes no núcleo (material genético), são os responsáveis por conter as informações genéticas das células. 
2) Na Estrutura do DNA (Ácido Desoxirribonucleico) e do RNA (Ácido Ribonucleico) são encontradas as seguintes subunidades (Ácidos Nucleicos): Grupo Fosfato, Açúcar ( Pentose) e Base Nitrogenada (Variável).
No C2 do açúcar do DNA se encontra um H (Desoxirribose).
No C2 do açúcar do RNA se encontra um OH (Ribose).
As bases nitrogenadas do DNA são: A (Adenina), T (Timina), C (Citosina) e G (Guanina). No RNA a Timina é substituída por U (Uracila).
As ligações encontradas entre as bases nitrogenadas de nucleotídeos de duas fitas independentes de DNA são as Ligações de Hidrogênio. Entre Adenina e Timina são formadas duas ligações e entre Guanina e Citosina, três.
As ligações existentes entre as cadeias de polinucleotídeos, dentro de uma mesma fita de DNA, são as Ligações Fosfodiéster. Sendo encontradas entre o Carbono 3' da desoxirribose de um nucleotídeo e o Carbono 5' de outro.
3) O Cromossomo é o maior nível de compactação do DNA. Estruturalmente possui 3 tipos de regiões:
O Centrômero é a região onde se forma o cinetocoro (Local onde os microtúbulos se ligam para a segregação);
Centenas de Origem de Replicação, onde o DNA começa a ser copiado;
Dois Telômeros, um em cada extremidade, que evitam a erosão (perca de genoma) dos cromossomos.
4) O DNA tem capacidade de duplicação, o que permite a geração de cópias idênticas de si mesmo. Durante a sua replicação, os dois filamentos de DNA se separam. A enzima DNApolimerase usa cada filamento como molde para a montagem de um filamento novo. Quando o processo de completa, à frente de cada filamento antigo surge um filamento novo. Em cada molécula nova de DNA, apenas um filamento é realmente recém-formado, enquanto o outro filamento foi preservado da molécula inicial. Desse modo, a replicação do DNA é semiconservativa.
5) A replicação do DNA tem início nas Origens de replicação. Neste local as Helicases (ATPases) começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases e dando origem a uma Bolha de Replicação que é constituída por duas Forquilhas de Replicação (locais onde o DNA se abre para gerar outra fita molde). Em seguida, liga-se às cadeias de DNA a enzima DNAprimase, que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a síntese, visto que a DNApolimerase não tem a capacidade de o fazer pela ausência de grupos hidroxila livres. Após a síntese do primer, a DNApolimerase (que se mantém presa ao DNA pela Cinta Deslizante) vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNApolimerase vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação. Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se Fita Líder ou Contínua. Existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a DNAprimase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância. Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki. Entre estes fragmentos existem primers que serão removidos e substituídos por DNA. Como a DNApolimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótideos e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro, esses nucleótideos são posteriormente ligados pela DNAligase. Esta cadeia chama-se Fita Descontínua. Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas, como as Topoisomerases, que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese, diminuindo a tensão no DNA.
6) São pequenos fragmentos de DNA com um primer no término 5', criados na Fita Descontínua durante a replicação do DNA. As DNA polimerases sintetizam somente no sentido 5'-3', isto obriga uma das fitas que está sendo replicada a ser sintetizada do interior da forquilha de replicação para o exterior. Assim, na medida em que a forquilha avança, novos primers e posteriores fragmentos, progressivamente mais internos, têm que ser sintetizados.
7) Cromatina é o complexo de DNA eproteínas que se encontra dentro do núcleo celular.
A formação do Nucleossomo converte a molécula de DNA em uma fita de cromatina com um terço do comprimento inicial, consiste no 1ª nível de compactação. Na formação do nucleossomo primeiro as histonas ligam-se umas as outras para formar os dímeros e os dímeros combinam-se para formar os tetrâmeros. Enfim os tetrâmeros se ligam com os 2 dímeros para formar o octâmero ao qual o DNA se enrola.
Na Eucromatina, a cromatina encontra-se desespiralada na Interfase, nestas áreas, os nucleossomos afastam-se uns dos outros expondo os genes, formando um “Colar de Contas), podendo ser ou não ativo transcripcionalmente.
Na Heterocromatina, a cromatina encontra-se altamente compactada, na forma de fibra de 30nm, deixando os genes contidos nesta região inativos.
E como resultado final cada molécula de DNA é empacotada em um Cromossomo (maior nível de compactação do DNA) mitótico.
Questão 1) DIFERENCIE e DESCREVA as diversas bases nitrogenadas presentes nos nucleotídeos. 
As bases presentes nos nucleotídeos se dividem em dois grupos: pirimidinas e purinas. As pirimidinas são representadas por bases que contêm somente um anel de carbono com nitrogênio, classificadas em Uracila, Citosina e Timina. As purinas são representadas por bases que contêm dois anéis de carbono com nitrogênio e são divididas em Adenina e Guanina. No DNA estão presentes somente a Citosina que se une somente a Guanina e a Timina que se une somente com Adenina. No RNA estão presentes somente a Citosina, Guanina, Adenina e Uracila. 
Questão 2) ESQUEMATIZE o Dogma Central da Biologia Molecular e EXPLIQUE cada fase representada. 
A Replicação, como o próprio nome diz, é o processo pelo qual o DNA é completamente duplicado gerando uma réplica, e este processo ocorre somente durante a divisão celular. A Transcrição representa a passagem das informações presentes em um gene (fragmento do DNA) para um RNA, para que o mesmo carregue as informações necessárias para a produção de uma proteína, ou seja, é o passo inicial para expressão genética (é uma ação constante para célula assim como a tradução). A Tradução é o processo de decodificação dos nucleotídeos presentes no RNA em aminoácidos correspondentes, a cada três nucleotídeos é formado um códon que expressa um aminoácido específico. A união de vários aminoácidos através de ligações peptídicas produz polipeptídios e proteínas. 
Questão 3) Cite e explique quais os componentes necessários para que a replicação de DNA ocorra. 
Molde de fita do DNA, que contêm a sequência de nucleotideos que servirá como base para a polimerização de uma fita de DNA complementar a ela. 
Trifosfato de desoxirribonucleotideos livres (ATP; CTP; GTP; TTP) — para que sejam captados pela DNA polimerase e possam ser inseridos na cadeia em formação.
Extremidade OH- livre em 3' — para a incorporaçõo de um trifosfato de desoxirribonuleotideo, de acordo com a fita-molde; pode vir de um primer de RNA ou de um nucleotideo já inserido. 
DNA polimerase — enzima que capta os nucleotideos e insere-os na fita em formaçõo, que reconhece o pareamento correto ou incorreto, respectivamente efetuando a ligação ou remove o nucleotideo mal-pareado, para que a ligação com um nucleotideo complementar seja efetuada. 
Questão 4) Cite as principais diferenças entre DNA e RNA: 
DNA: 
Possui duas fitas de nucleotideos, com pentoses e fosfatos dos nucleotideos unidos, formando o "arcabouço" da cadeia, enquanto as bases nitrogenadas permanecem na parte interna, entre as duas fitas. As duas fitas enrolam-se uma ao redor da outra formando uma dupla-hélice. 
Nucleotideos são Adenina e Guanina (purinas), Citosina e Timina (pirimidinas). 
O glicídio é uma desoxirribose sem hidroxila no Carbono 2'.
RNA: 
Possui uma única fita de nucleotideos, os quais podem interagir entre si, conferindo à fita estruturas tridimensionais secundárias. 
É transcrita a partir do DNA; logo, seus nucleotideos complementares ao molde. São eles: Adenina e Guanina (purinas), Citosina e Uracila (pirimidinas). 
O glicídio é uma ribose com outra hidroxila no Carbono 2'. 
Estudo Dirigido 9 e 10: Transcrição e Tradução 
Cite todos os componentes moleculares fundamentais para que o processo de transcrição ocorra. 
Descreva o processo de iniciação, alongamento e terminação da transcrição. 
Quais são os principais tipos de RNA e descreva suas funções. 
Descreva a função das modificações pós transcricionais do mRNA em eucariotos (CAP, Cauda Poli-A e Splicing).
Cite todos os componentes moleculares fundamentais para que o processo de tradução ocorra. 
Descreva como ocorre o funcionamento do ribossomo no processo de tradução e como o tRNA faz a leitura do código genético. 
Descreva o processo de iniciação, alongamento e terminação da tradução. 
Cite quais são as características do código genético.
1) - É necessário uma fita molde de DNA codificante, onde é armazenado o código genético, que será transcrita.
- Complexo enzimático RNA polimerase, responsável pelo pareamento de nucleotideos livres ao molde de DNA e sua ligação para formação de uma fita de RNA. 
- Ribonucleotideos trifosfatos livres, que polimerizados em sequência formam a fita de RNA.
2) Iniciação: Enzimas específicas (RNA polimerase) desfazem a dupla hélice do DNA. Este processo ocorre apenas no gene que deverá ser transcrito (não acontecem em todas as regiões do DNA). No meio do DNA, há regiões em que a RNA polimerase reconhece, se encaixa (assim desfaz a dupla hélice do DNA) e onde os genes iniciam. Essas regiões são chamadas de promotoras, que direcionam a transcrição dos genes (nos eucariotos a principal região promotora é a TATA BOX). A iniciação termina quando os primeiros dois nucleotideos são ligados, passando então para a etapa de alongamento. 
Alongamento: Ocorre quando toda a sequência de DNA está sendo transcrita. A RNA polimerase atua em apenas uma das fitas de DNA, denominada fita codificante ou ativa. A RNA polimerase encaixa ribonucleotídeos, produzindo uma única fita de RNA, complementar a fita de DNA que serve de molde. À medida que o RNA vai sendo sintetizado, o DNA é despareado à sua frente.
Término: Essa etapa tem início quando a RNA polimerase reconhece uma sequência de terminação da transcrição. O RNA recém-formado sai pelo canal de saida de RNA da enzima RNA polimerase (ele vai se desligando do DNA que lhe serviu de molde conforme a enzima reconhece a sequência específica que indica o final do gene). Dessa forma, a transcrição é terminada e a RNA polimerase se desprende das fitas de DNA. 
3) Há três tipos principais de RNA: RNAm, RNAr , RNAt,.
RNA mensageiro: O RNAm é o RNA que vai ser traduzido para produzir uma proteína. Ele determina a posição dos aminoácidos nas proteínas através da sequência de bases de sua molécula. Cada conjunto de três bases do RNAm é chamado de códon e cada códon codifica apenas um determinado aminoácido.
RNA ribossomal: É encontrado no nucléolo, onde é produzido e no citoplasma, associado a diversas proteínas, formando os ribossomos. Os ribossomos (RNAr + proteínas) são os sítios de tradução, onde ocorrerá a síntese proteica.
RNA transportador: É capaz de se combinar de modo reversível, com certos aminoácidos que serão transportados por eles para formar as proteínas. Ele é sintetizado no núcleo e passa imediatamente para o citoplasma, já que sua função está associada à produção de proteínas. Cada RNAt é capaz de reconhecer um determinado aminoácido e um determinado códon no RNAm, realizando a decodificação deste.
4) Capeamento: O CAP consiste em um nucleotideo guanina modificado (metilado) e invertido formado na extremidade 5' do mRNA assim que ele emerge da RNA polimerase. O Capeamento serve para conferir estabilidade para o RNAm (é menos degradado) e sinaliza o início do RNAm para a maquinaria de tradução.
Splicing: Ocorre após o capeamento do pré-RNAm. À medida que a RNA polimerase move-se no gene, o pré-RNAm sofre a remoção de seus introns, feito por moléculas de RNAespecializadas em um complexo chamado de spliciossomo, o qual é capaz de reconhecer as sequências entre dois éxons, onde o splicing deve ser realizado, a fim de juntá-los. No processamento, os íntrons são retirados e os éxons são unidos para formar o RNAm maduro que será traduzido no citoplasma.
Poliadenilação: Após o término da transcrição e a formação de um pré-mRNA ocorre a formação da cauda poli-A na extremidade 3' do mRNA pela enzima poli-A-polimerase, adicionando nucleotideos de Adenina à extremidade 3' do mRNA. Há a adição de sequências especificas garantindo um grupo OH- em 3'. Isso confere estabilidade, fazendo com que ele dure mais tempo na célula. Quanto maior a cauda, maior a estabilidade do RNA. Após o término da poliadenilação, o mRNA pode ser dito como um mRNA maduro. 
5) Os componentes moleculares fundamentais para que o processo de tradução ocorra são: aminoácidos ligados a RNAt (aminoacil-tRNA), ribossomo e RNA-m. O RNAt representa o papel de um interprete (adaptador) entre a "linguagem" do RNAm e a das proteínas. É o RNAm quem carrega todas as informações presentes no gene que foram transcritas no núcleo e exportadas para o citosol. O Ribossomo é a maquinaria composta por RNAr e proteínas associadas responsável pela união dos diferentes aminoácidos.
6) A subunidade menor do ribossomo liga-se à extremidade 5' do mRNA, esta desliza ao longo da molécula do mRNA até encontrar o códon de iniciação (AUG). O tRNA transporta o aminoácido metionina em seu sítio de ligação. A metionina liga-se ao códon de iniciação por complementaridade. A subunidade maior liga-se à subunidade menor do ribossomo. O RNAt faz a decodificação do RNAm, de um lado ele se liga ao RNAm e do outro lado se liga a proteína, a estrutura no meio dela faz interação com o ribossomo. Cada um dos códons vai ser reconhecido por um RNAm que possui um anticódon e um aminoácido que ele carrega. Há um RNAt específico para cada aminoácido, a Aminoacil T-RNA reconhece tanto o aminoácido quanto o anticódon. Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém chegado e a metionina, formando a Peptidil T-RNA. Os tRNA que já se ligaram inicialmente, desprendem-se do mRNA sucessivamente até o ribossomo encontrar o códon de finalização, o último tRNA abandona o ribossomo, as subunidades do ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, o peptídeo é liberado.
7) Iniciação: A tradução se inicia com a ligação do RNAm à subunidade menos do ribossomo e com o reconhecimento do códon iniciador (AUG) pelo RNAt correspondente. Em seguida estabelece-se a ligação da subunidade maior.
Alongamento: A medida que o ribossomo “anda” sobre o RNAm há a síntese de proteínas.
Terminação: A tradução termina quando surge no RNAm um dos códons de parada, pois não há RNAt correspondente a esses códons. Eles se ligam ao fator liberação e o último RNAt liberta-se do ribossomo, liberando assim a proteína nascente. As 2 subunidades do ribossomo se soltam, podendo ser reutilizadas.
8) O código genético é:
Universal - Onde os códons tem o mesmo significado na maioria dos seres vivos.
Degenerado - Códons diferentes podem codificar o mesmo aminoácido.
Não ambíguo - Cada códon codifica apenas um aminoácido.
Possui códon de iniciação - O códon AUG tem dupla função, codifica a metionina e inicia a leitura do código.
Possui códon de terminação - Os códons UAA, UAG e UGA terminam a síntese da proteína e não codificam nenhum aminoácido.
Questão 1) Qual a principal diferença entre o processo de transcrição entre células procariontes para eucariontes? Diga de que forma essa diferença pode afetar a célula, levando em conta o fator evolutivo.
Células procariontes não apresentam um intermediário para a produção do mRNA a ser traduzido; o mRNA recém transcrito segue diretamente para a tradução (uma vez que a transcrição ocorre diretamente no citoplasma, devido à ausência de núcleo nessas células). Além disso, a maior parte do seu genoma é formada por sequências capazes de serem traduzidas para proteínas (regiões codificantes). Já em células eucariontes há a presença de um intermediário, o pré-mRNA, que é o RNA recém-transcrito e modificado, ainda presente no núcleo. Ele então sofre as modificações pós-transcripcionais necessárias (splicing do RNA; capeamento e poliadenilação), tornando-se um mRNA maduro que seguirá ao citoplasma para ser traduzido. Apenas uma parte do genoma de células eucariontes pode ser traduzida para proteínas (parte que diminui conforme a complexidade do organismo aumenta; grande parte de nosso genoma é composto por genes não-codificantes). 
Questão 2) Explique o que é um códon e um anticódon. 
Códons são sequências de três nucleotideos específicos, presentes no mRNA, e que estão em sequência, a qual varia e, por isso, forma as diferentes informações genéticas a serem expressas e traduzidas. Sequências mais gerais marcam em que região do mRNA está o inicio da tradução da proteína (o códon de iniciação composto pelas bases AUG) ou o fim da tradução (códons de parada ou stop codon que são UGA, UAG, UAA, que codificam a nenhum 
aminoácido).
O anticódon é, também, uma sequência de nucleotideos, porém está presente nos tRNAs e são complementares a seu códon (um códon do mRNA ACG, será pareado com um tRNA de anticódon UGC, por exemplo).
Questão 3) O que é e qual a importância da Aminoacil-tRNA-Sintetase?
A Aminoacil-tRNA-Sintetase é uma enzima responsável pela união do RNAt e do aminoácido correspondente ao seu anti-códon para formar um Aminoacil-tRNA específico. Portanto, existem pelo menos uma para cada aminoácido. Como o código genético é degenerado (a maior parte dos aminoácidos são codificados por mais de um códon diferente), em geral existe uma Aminoacil-tRNA sintetase para cada códon (ou entorno de 61 enzimas). Essa enzima reconhece o aminoácido e o anti-códon, promovendo a união e a montagem de diversos Aminoacil-tRNA essenciais para o processo de tradução, produção de proteínas e consequente execução de quase todas as funções celulares.
Questão 4) Como é possível uma sequência linear de nucleotídeos (RNA) com apenas 4 diferentes letras ser traduzida para 20 diferentes tipos de aminoácidos? 
A resposta é bastante simples e pode ser encontrada no código genético, que corresponde ao dicionário que a célula utiliza para traduzir a linguagem genética em linguagem proteica. Apenas quatro letras não poderiam codificar todos os aminoácidos existentes, sendo assim, a célula utiliza uma sequência de três letras (três nucleotídeos), que representa um códon, para codificar um aminoácido específico. Deste modo, existem até mais possibilidades de codificação que aminoácidos existentes, 64 possibilidades e 20 aminoácidos existentes. 
Estudo Dirigido 11: Ciclo Celular, Mitose e Meiose
1) Cite quais são as proteínas que funcionam como interruptores do ciclo celular, e explique seu funcionamento. 
2) Descreva cada etapa do Ciclo Celular Mitótico e cite quais os três principais pontos de checagem. 
3) Explique quais são os sinais extracelulares que determinam se uma célula tem que crescer e/ou entrar em mitose? 
4) Cite quais são as etapas de Mitose e quais são as principais mudanças que ocorrem nas células em cada uma dessas etapas. 
5) Descreva quais são as principais diferenças da Meiose em relação a Mitose. 
1) O controle e a manutenção do ciclo celular são realizados através dos pontos de verificação e é a ligação das CICLINAS específicas com as CDK que indicam a passagem para próxima etapa, ou seja, a continuidade correta do ciclo. A Checagem de iniciação (GI/S) analisa se há condições ambientais para a célula se proliferar (nutrientes, fatores de crescimento), a Checagem da entrada em Mitose (G2/M) verifica se não há danos no DNA e a Checagem para a anáfase e citocinese se há problemas na formação do fuso mitótico e consequente problemas na segregação do DNA. Esse mecanismo funciona como um relógio que liga cada evento em um tempo específico e faz com que os mesmos sejam sempre ordenados. Comosão acontecimentos cíclicos, essa verificação garante que cada evento ocorra somente uma vez e que as etapas sejam realmente finalizadas antes do inicio da próxima. Apesar de ser claramente um processo complexo e muitas vezes eficiente, alguns erros podem acontecer. E um processo facilmente adaptável à tipos celulares específicos ou condições ambientais adversas. 
2) O Ciclo Celular foi divido em 4 fases sequenciais: fase Gl, fase S, fase G2 e M. Cada fase possui uma característica peculiar: A fase Gl (ou fase de intervalo 1; do inglês GAP) inicia-se logo após o fim da divisão celular anterior e nesta fase as células-filhas crescem, aumentam de volume, sintetizam membrana e organelas novas para adquirir volume semelhante ao da célula-mãe, a partir disso podemos concluir que a maioria das células se encontra nessa fase. Na fase S o DNA é duplicado, e assim, denominada a fase de síntese. A fase G2 pode ser considerada uma segunda fase de crescimento em que ocorre o preparo para a divisão celular e a analise se o DNA foi corretamente replicado e se, portanto, não possui danos em sua estrutura. Na fase M o material genético duplicado é dividido para duas células-filhas e é considerada uma fase de maior complexidade, deste modo, a mesma é subdivida em Prófase, prometáfase, Metáfase, Anáfase, Telófase e Citocinese, possuindo cada subfase características especificas. 
- Checagem de Iniciação (G1/S):
Verifica se há condições ambientais favoráveis para proliferar.
- Checagem da entrada em Mitose (G2/M):
Verifica se não há danos no DNA.
- Checagem para a anáfase e citocinese:
Verifica se não há problemas na formação do fuso mitótico e na segregação do DNA.
3) A maioria das molécula de sinalização extracelulares que influenciam a divisão celular, o crescimento e a sobrevivencia são proteinas soluveis secretadas por outras celulas ou proteinas ligadas a superficice de outras celulas ou da matriz extracelular. As proteinas são dividas em 3 classes: 
1 - Mitógenos estimulam a divisão celular, principalmente pela superação dos mecanismos de freio intracelulares que tendem a bloquear o avanço pelo ciclo celular; 
2 - Fatores de crescimento estimulam o crescimento celular pela promoção da síntese e pela inibição da degradação das proteínas e de outras macromoléculas;
3 - Fatores de sobrevivência promovem a sobrevivência da célula pela supressão da apoptose. Mitógenos: são proteínas de sinalização secretadas que se ligam a superfície celular de receptores. Quando ativados pela ligação do mitógeno, esses receptores ativam várias vias de sinalização intracelular que estimulam a divisão celular. Essas vias de sinalização atuam principalmente pela liberação de moléculas-freio intracelulares que bloqueiam a transição da fase G1 do ciclo celular para a fase S. Uma dessas moléculas freio é a proteina retinoblastoma (RB), que se liga a determinada proteínas reguladoras de genes, prevenindo que elas estimulem a transcrição dos genes necessários para a proliferação celular.Eles ativam vias de sinalização intracelular que conduzem para a ativação dos complexos G1-Cdk e G1\S-Cdk. Essas quinases fosforilam a Rb , fazendo com que torne-se inativa , liberando suas proteínas reguladoras de genes que entao estao livres para ativar os genes necessarios para que a proliferção celular proceda. 
Fatores de crescimento extracelulares estimulam as células a crescer. Grande parte dos fatores de crescimento extracelulares se liga aos receptores da superficie celular, que ativam várias vias de sinalização intracelular. Essas vias levam ao acúmulo de proteínas e outras macromoléculas e isso ocorre tanto pelo aumento da taxa de síntese dessas moléculas como pela dimuição da sua taxa de degradação.Essas proteínas auxiliam a assegurar que as células mantenham seu tamanho apropriado a medida que proliferam. Fatores para evitar a apoptose Fatores de sobrevivência, como os mitógenos e fatores de crescimento, normalmente se ligam a receptores da superfície celular.
A ligação dos fatores de sobrevivência ativa as vias de sinalização intracelular que mantêm o programa de morte celular reprimido, normalmente pela regulação dos membros da família Bcl-2 de proteínas. Alguns fatores de sobrevivência aumentam a produção dos membros supressores da apoptose.
4) Prófase: cromatina se condensa com o auxilio das condensinas, que contribuem para espiralar o DNA ao redor de sua estrutura; envelope nuclear ainda intacto; já são vistos dois pares de centríolos, cada um com um centrossomo, localizados em polos opostos da célula; começa a polimerização dos microtúbulos para a firmação do fuso mitótico. 
Prometáfase: o envelope nuclear começa a se desfazer com a fosforilaçao das fibras de laminina da lâmina nuclear; fragmentação de organelas (como o retículo endoplasmático, mitocôndria e Complexo de Golgi, para que sejam segregados às futuras células-filhas); microtúbulos se conectam ao cinetócoro, no centrômero das cromátides. 
Metáfase: formação do fuso mitótico, com o alinhamento de todos os cromossomos na "placa metafásica", os quais também estão ligados aos microtúbulos através do cinetócoro; no último ponto de checagem é verificado se todos os cromossomos estão corretamente alinhados e conectados para que a célula possa passar para a próxima fase. 
Anáfase: segregação dos cromossomas aos polos da célula, devido á clivagem das coesinas (o que "solta" as cromátides irmãs, antes unidas) e a tração dos microtúbulos em direção a seu respectivo centrossomo.
Telófase: os cromossomos chegam aos polos, ficando próximos ao centrossomo; eles se descondensam; o envelope nuclear é remontado (as lamininas ligam-se novamente à medida que são desfosforiladas); formação do anel contráctil, formado por microfilamentos de actina, no meio da célula.
Citocinese: contração dos filamentos do anel contráctil, com a formação do sulco de clivagem, com a consequente divisão da célula ao meio, separando as duas células-filha. 
5) Na mitose o tamanho do genoma sempre permanece constante na divisão (uma célula diploide terá células-filhas diploides); esse tipo de divisão é essencial para a proliferação, tanto para seres unicelulares (procariontes, como bactérias, por exemplo) como para os multicelulares, os quais formados a partir de uma única célula em constante divisão, formando os diferentes tecidos conforme suas células se diferenciando e se especializando. Na meiose, o genoma é dividido entre as células-filhas com metade de sua ploidia (uma célula diploide terá duas células haploides); geralmente células localizadas em órgãos especializados, os órgãos reprodutores, e responsáveis pelas formação de gametas haploides (espermatozoides e ovócitos).
Questão 1) CITE qual complexo induz a entrada da célula na fase M e DESCREVA sua ação. 
O complexo M-Cdk induz a entrada da célula na fase M do ciclo celular. Portanto, a ação do mesmo está diretamente relacionada ao efetivo processo mitótico, atuando na ativação de diversas proteínas e estimulando muitos eventos necessários, como a fosforilação das lamininas que são filamentos intermediários e compõem a lâmina nuclear, causando sua fragmentação e o desaparecimento do envoltório nuclear; a fosforilação da condensina que promoverá a condensação dos cromossomos e das coesinas que levará a separação das cromátides irmãs; e a fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos, importantes para a formação do fuso mitótico.
Questão 2) Quais as diferenças entre uma célula haploide e uma célula diploide. 
Células haploides possuem apenas uma cópia de cada gene, podendo ser organismos completos ou serem gametas de organismos diploides, que são as células responsáveis pela reprodução sexuada e que após a fecundação manterá o seu genoma em um tamanho original (diploide). Uma célula diploide possui duas cópias de cada gene, assim como todas as células do nosso corpo (com exceção dos gametas). Para a maioria das células do nosso corpo possuir um estado haploide é preciso inicialmente portar um estado diploide para quea divisão desta célula primordial desenvolva duas células com a metade de seu genoma. Esta divisão é denominada meiose, que representa a divisão celular especializada para a geração dos gametas. A divisão celular que mantém constante o tamanho do genoma, ou seja, produz células diploides é denominada mitose. Entretanto, é preciso lembrar que existem seres haploides, que não realizam a meiose e portanto não produzem gametas. O essencial é saber que a mitose mantém a ploidia da célula e a meiose reduz a ploidia a metade, podendo formar gametas ou não (plantas fazem meiose para produzir esporos que não são gametas). 
Questão 3) O que é e quando ocorre a Clivagem.
A clivagem é um tipo diferente de ciclo celular, em que ocorrem diversas divisões sem crescimento e sem restabelecimento do corpo celular. Este processo ocorre durante o desenvolvimento embrionário e demonstra como um organismo multicelular surge através de uma série de divisões mitóticas, a partir de um grande volume de citoplasma do embrião que é dividido em numerosas e pequenas células nucleadas, chamadas blastômeros. O zigoto é dividido inicialmente ao meio, depois em quartos, oitavos, e assim por diante. Essa divisão sem crescimento do volume citoplasmático ocorre pela ausência das fases Gl e G2 da mitose, entretanto a divisão nuclear ocorre em níveis extremamente altos. 
Questão 4) Qual a função da Condensina? 
Como o próprio nome induz, a Condensina contribui para a espiralização e condensação do DNA na fase M. 
Questão 5) Qual complexo garante que o DNA seja replicado apenas uma vez? 
O Complexo pré-replicativo se forma no início da Fase Gl e garante que o DNA seja replicado apenas uma vez, ligando-se às origens de replicação. 
Questão 6) Como são formadas as fibras do fuso mitótico/meiótico, o que as compõem, e quais os tipos de fibras? Como elas se ligam às cromátides? 
As fibras do fuso, seja na meiose ou na mitose, são formadas por subunidades de tubulinas, as que compõem os microtúbulos. Estes são polimerizados a partir do centrossomo, onde encontrados os centríolos. Os centríolos existem em pares na célula; durante o ciclo celular, na fase S, eles se duplicam, mas permanecem próximos, em um só centrossomo. Com a progressão do ciclo, na prófase, durante a fase M, os centrossomos são duplicados e cada par de centríolos segue para um polo da célula. Dos dois pares saem várias projeções dos microtúbulos. São três tipos de fibras diferentes: os microtúbulos astrais, que seguem próximo à membrana plasmática e ficam em contato somente com ela; os microtúbulos, que conectam uma fibra do fuso à outra (de outro centrossomo), por meio de proteínas motoras (como cinesinas e dineinas); e os microtúbulos do cinetócoro, que se ligam ao cinetócoro das cromátides. Até a fase de prometáfase, as cromátides estão unidas pelo cinetócoro, uma estrutura proteica no centrômero do cromossomo que possui um "anel" por onde o microtúbulo pode se conectar e fixar-se. A fixação é importante para que, na metáfase, o cromossomo seja "partido" e as cromátides, segregadas, cada uma para um polo da célula, conforme os microtúbulos do cinetócoro "encurtam" em direção a seu respectivo centrossomo e os microtúbulos polares "alongam", afastando os polos. 
Questão 7) Explique de que forma a célula consegue separar o material genético durante a última etapa de divisão celular. 
As cromátides (ou cromossomos homólogos, na primeira fase da meiose), antes de se separarem, estão unidas entre si pelas coesinas e, no centrômero, estão ligadas a um complexo proteico, o cinetócoro, o qual possui uma estrutura por onde as fibras de microtúbulos do cinetócoro são capazes de se fixar. Ao entrar na metáfase, seja na mitose, meiose I ou meiose II, as coesinas clivadas pelas separases (as quais são ativadas pela APC/C), possibilitando que o material genético seja separado. Os microtúbulos, que já estão conectados nos cinetócoros, despolimerizam e, com isso, encurtam, trazendo consigo a cromátide que foi dividida. Os cromossomos (meiose l) ou cromátides (mitose e meiose II), conectados ao microtúbulo, seguem em direção aos centrossomos, cada um em uma extremidade da célula. Quando a célula entra na telófase, o material genético chega ao polo da célula e o envelope nuclear volta a ser remontado. Começa a formação do anel contráctil, formado por microfilamentos de actina e associado a proteínas motoras (miosina). O anel fica no meio da célula em divisão, contraindo-se e formando uma fenda, até que a célula divide-se em duas células-filhas. 
Estudo Dirigido 12: Morte Celular - Necrose e Apoptose 
1) Descreva o processo de morte celular por necrose, quais as principais causas e consequências para o organismo. 
2) Descreva o processo morfológico da morte celular por Apoptose. 
3) Descreva as principais vias de indução da Apoptose e cite duas funções fisiológicas para cada uma delas. 
4) Descreva como o citocromo c é reguladamente liberado da mitocondria e sua função na morte por apoptose. 
5) Descreva como funcionam as caspases e quais as suas funções na morte celular por apoptose.
1) A necrose não depende de energia para ocorrer; ela é causada par um rompimento da membrana permitindo a entrada de água e livre troca de íons com o meio extracelular. Isso faz com que a célula não consiga produzir energia de forma eficiente nem bombear íon de um lado a outro da membrana; consequentemente a célula rompe-se e entra em equilíbrio com o meio, podendo levar a lesões no tecido ou órgão. O processo de necrose leva a um processo de inflamação local. 
Alguns fatores que causam a necrose são a falta de oxigénio, variações extremas de temperatura, agressões químicas ou físicas (ácidos, bases, choques, cortes e etc..), certos tipos de fármacos e agentes biológicos.
2) A apoptose, depende de energia para ocorrer; há ativação de um programa bioquímico muito bem definido de sinalização celular levando a alterações morfológicas e bioquímicas dentro da célula. A célula se dissocia das células vizinhas e diminui de tamanho; o seu DNA se condensa e fragmenta-se; as organelas se dissociam e ocorre a formação de vesículas formadas par membrana, ou "blebs", que formam os corpos apoptóticos. Moléculas presentes na face intracelular da membrana, como os fosfolipideos de fosfatidilserina, sinalizam a células do sistema imune, como macrófagos e neutrófilos, que a célula apoptótica deve ser fagocitada e eliminada do organismo. Como o material intracelular não é disperso, não ocorre resposta inflamatória. Pode tratar-se de um processo fisiológico ou patológico no organismo logo, necessariamente há lesões teciduais. 
3) A apoptose pode ocorrer devido a um processo fisiológico, como durante o desenvolvimento do feto, para formar tecidos e órgãos, mantendo-os em sua forma correta; ocorre para manutenção da tecido, com a morte de células velhas ou danificadas, junto a proliferação e diferenciação de células novas; atua em uma resposta imune eficiente e adequada, de forma que não seja exacerbada e danifique o organismo. 
Porém, a apoptose também pode ser causada como um processo patológico, como infecção de vírus e bactérias; sua desregulação pode levar a doenças degenerativas ou tumores, dentre outras causas. 
4) A mitocôndria possui em sua membrana externa diversas proteínas, porém, há um grupo especial denominado proteínas BH123 (formadoras de poro; pró-apoptóticas). Estas proteínas são ativadas pelas proteínas BH3-only que recebem estímulos apoptóticos que ativam ou aumentam sua expressão. Ao serem ativadas as proteínas BH123 se unem às proteínas BH123 levando a formação de um canal (poro na membrana externa da mitocôndria) que permite a passagem do citocromo de dentro da mitocôndria para o citosol. Entretanto, existem proteínas anti-apoptótica denominadas BH1234 que, estando ativas, são capazes de inibir a formação espontânea do poro pelas proteínas BH123. As proteínas BH3-only podem ser capazes de ativar a formação do poro e/ou de inibir a ação das proteínas anti-apoptóticaBH1234, levando a liberação do citocromo C. Um balanço entre a ativação e expressão das proteínas BH3-only e BH1234 que regula se a células se manterá viva ou entrará em apoptose. 
A liberação do citocromo C da mitocôndria no processo de apoptose pela via intrínseca induz a formação do Apoptossoma, que ativa a caspase 9 iniciadora e toda a cascata proteolítica da apoptose. A partir da saída do citocromo C da mitocôndria ele se encontra livre no citosol para poder se ligar e ativar o Apaf (Fator de Ativação das Proteases Apoptóticas) que expõem seu domínio CARD (Dominio de Recrutamento de Caspase). Esse domínio recruta e se une aos domínios de outros 6 Apafs ativos, essa nova formação com 7 Apafs unidas recruta e ativa 7 pro-caspases 9 através de seus domínios CARD formando o Apoptossoma. A aproximação das pró-caspases 9 no apoptossoma leva a sua autoproteolise e ativação. Caspase 9 ativa cliva e ativa a pró-caspase 3 efetora que levará ao fenótipo apoptótico.
5) As caspases (cysteine-dependent aspartate-specific proteases) pertencem à família das cisteínas proteases (possuem uma cisteína no sítio ativo) que têm a capacidade de reconhecer e clivar substratos que possuam resíduos de aspartato. As caspases sinalizam para a apoptose e clivam esses substratos levando à condensação e fragmentação nuclear, externalização de fosfolipídios de membrana que irão sinalizar para estas células serem fagocitadas por macrófagos. São conhecidas 14 caspases humanas, sendo que seis (caspases -3, -6, -7, - 8, -9, -10) participam da apoptose. As caspases -1, -4, -5, -11, -12, -13, -14 estão envolvidas na maturação de citoquinas, e sua contribuição na apoptose permanece não esclarecida. As caspases são sintetizadas como precursores inativos denominados zimogênios. Após um sinal de morte celular, as caspases são ativadas por clivagem proteolítica. Essas enzimas podem interagir com receptores de membrana ou moléculas adaptadoras que contenham domínios de morte (death domain), pois esses domínios também existem nas caspases e a presença deles permite essa interação. As caspases podem ser classificadas de acordo com seu pró-domínio e seu papel na apoptose. Caspases iniciadoras possuem pró-domínios longos, envolvidas na iniciação da cascata proteolítica. Caspases efetoras apresentam pró- domínios curtos ou inexistentes, responsáveis pela clivagem de substratos. Entre os diversos substratos das caspases pode-se citar a mdm-2 (murine double minute), uma proteína que se liga à p53, mantendo-a no citoplasma. Ao ser clivada pelas caspases, essa proteína libera a p53 que se transloca para o núcleo, ativando a transcrição de genes pró- apoptóticos como o Bax
Questão 1) Explique o que é o equilíbrio celular:
E a regulação do número de células em um determinado organismo ou tecido através do controle do processo de seu ciclo e morte celular, por meio de mecanismos moleculares presentes nas células. A regulação consiste no controle da proliferação (aumento na quantidade de células), diferenciação (capacidade das células em adquirir função especifica) e morte celular (eliminação de células velhas, defeituosas ou mais necessárias). Dessa forma, o número de células em um tecido ou órgão permanece sempre em um processo de equilíbrio dinâmico. 
Questão 2) Diga quais efeitos que a desregulação do equilíbrio celular pode causar na célula: 
Defeitos nos mecanismos moleculares que mantêm o equilíbrio do tamanho de órgãos e tecidos nos organismos multicelulares podem levar à proliferação excessiva das células, aliado a pouca ou não ocorrência de diferenciação ou morte celular. Isso pode causar um acúmulo de células no tecido ou órgão. Também pode ocorrer morte excessiva, sem que haja proliferação das células, lesionando a região. A morte celular atua no desenvolvimento de órgãos, mantendo-o em seu tamanho correto, enquanto novas células surgem, e em sua forma ideal, como a degeneração da membrana interdigital do embrião, garantindo o formato dos dedos de mãos e pés; evita a permanência ou proliferação de células mutadas e desreguladas, que podem ocasionar em câncer; além disso, ela evita uma resposta imune exacerbada devido ao excesso de células de defesa ou por sua permanência do organismo. O excesso de morte celular pode levar a doenças neurodegenerativas ou piorar o processo de infarto. Nos dois casos podem ocorrer má formações no tecido lesionado. 
Questão 3) Cite três outras formas de morte celular programada que não a apoptose, e explique-as, citando exemplos: 
Autofagia - é um processo de digestão de organelas e complexos moleculares no interior da células. Quando estruturas grandes na células se tornam velhas, obsoletas ou danificadas elas são envolvidas por uma dupla camada de membrana que se funde ao lisossomo, formando o autofagossomo. Todo o material digerido por esse processo pode ser reaproveitado pelas células; alguns tipos de tumores, drogas ou a escassez de nutrientes, levam à morte celular por disfunção de suas organelas; 
Netose - tipo de resposta imune, realizada por neutrófilos, células de defesa, que liberam seu material genético junto a agentes químicos e proteicos em forma de rede, fazendo com que patógenos (vírus, fungos, bactérias) fiquem aderidas nessa mistura e contaminem o organismo; 
Cornificação - produção de queratina em excesso até que a membrana da célula seja rompida, perdendo sua integridade e liberando a proteína; processo responsável pela formação e impermeabilização dos epitélios queratinizados, cornos (em animais) e unhas. 
Questão 3) DESCREVA as semelhanças e diferenças da via extrínseca e da via intrínseca da apoptose.
Inicialmente ambas as vias utilizam a mesma família de proteínas as Caspase (Cysteine protease aspatate specific) e evidentemente o objetivo das mesmas é a morte celular, porém, os sinais e alguns participantes do processo de cada via são distintos.
A via extrínseca recebe sinas apoptóticos do meio exterior, através de sinais solúveis ou ligados a membrana celular de outras células. O sinal é transmitido pela membrana através dos chamados RECEPTORES DE MORTE que ativam as caspases iniciadoras 8 ou 10. Para ativar as respectivas caspases é necessário que a proteína adaptadora FADD faça uma "ponte" entre o receptor de morte e a Procaspase-8 ou 10. Esse Complexo Sinalizador Indutor de Morte, denominado DISC, aproxima as caspases iniciadoras que se auto-clivam (autoproteólise) levando a formação de hetero tetrâmero e à ativação dessas caspases, estimulando toda a cascata proteolítica.
Sinas completamente distintos da via extrínseca ativam a via intrínseca, como o nome induz são sinais internos, como por exemplo danos no DNA, ausência de fator de crescimento etc. Estes sinas provocam a liberação de citocromo C pela mitocôndria, que leva a formação do apoptossoma e a ativação da caspase 9 iniciadoras e toda a cascata proteolítica. As caspases iniciadoras (8, 9 e 10) proteolisam e ativam as caspases efetoras (principlamente caspase 3) que irá induzir o fenótipo apoptótico na célula.