Estudo Dirigido Biologia Celular AV@

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Biologia Celular – Profa. Alana Pires
Estudo dirigido para AV2
O que é o exame do cariótipo? Através dele é possível identificar síndromes?
Sobre a membrana plasmática:
Diferencie e dê exemplos de transporte ativo e passivo:
Explique a organização das biomoléculas na formação da membrana plasmática animal
De que forma são constituídos os receptores de membrana?
Quais os tipos e funções do citoesqueleto?
Qual a estrutura e função das organelas abaixo:
Retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático rugoso
Aparelho de Golgi
Mitocôndria
Cloroplasto
Núcleo
A enzima ATPase quebra a molécula de ATP na bomba-Na-K-ATPase, garantindo a energia para a saíde de 3Na e entrada e 2K. Caso falte ATP na célula, o que aconteceria com esta bomba e com a membrana plasmática?
Diferencie a célula eucariótica da célula procariótica.
Fagocitose e Pinocitose
Em algumas células ocorrem processos que permitem a entrada de partículas (sólidas ou líquidas) do meio externo para o interior da célula. Esses processos são chamados genericamente de endocitose e geralmente ocorrem em células que constituem organismos unicelulares, vivendo em meio aquoso. 
Algumas células de organismos multicelulares também podem realizar esses processos, mas neste caso a função não é alimentar, e sim de defesa. A endocitose pode ocorrer de duas maneiras: por fagocitose ou por pinocitose.
 
Fagocitose
Processo utilizado pela célula para englobar partículas sólidas, que lhe irão servir de alimento. A célula produz expansões da membrana plasmática (pseudópodes) que envolvem as partículas e as englobam. Primeiramente, a partícula fica em uma bolsa que recebe o nome de fagossomo. Depois esta bolsa se une aolisossomo, (que contém as enzimas digestivas), para que a digestão aconteça e os materiais úteis sejam aproveitados pela célula. Essa segunda bolsa recebe o nome de vacúolo digestivo e o processo todo é chamado de digestão intracelular heterofágica.
	
	 
	Quando o processo de digestão intracelular ocorre sem que o material digerido venha de fora por meio da fagocitose, isto é, quando ela digere material da própria célula (como organelas velhas em processo de degeneração) fala-se em digestão intracelular autofágica e os vacúolos são chamados de vacúolos autofágicos. A digestão intracelular autofágica é relacionada a um importante mecanismo das células eucarióticas chamado de apoptose, também chamada de suicídio celular. Este processo nada mais é do que a morte programada de uma célula que ocorre normalmente, pois ao longo do desenvolvimento muitas células morrem como parte normal do processo.
A morte programada é essencial para o desenvolvimento e funcionamento de vários tecidos.
Quando as células que já não têm utilidade perdem a capacidade de se autodestruir, elas perdem a função e formam massas de células como os tumores. 
Em ambos os casos, o material não digerido permanece no interior da bolsa membranosa, que passa a se chamar vacúolo residual, podendo ser depois eliminado da célula. As amebas e protozoários, por exemplo, utilizam-se do processo de fagocitose para capturar partículas alimentares que, uma vez dentro da célula, são digeridas nesse processo. Em nosso organismo, alguns glóbulos brancos utilizam a fagocitose para englobar microorganismos invasores, como bactérias, inativando-as.
 
Pinocitose
Processo semelhante ao da fagocitose, pelo qual certas células ingerem líquidos ou pequenas partículas através de minúsculos canais que se formam em sua membrana plasmática. Quando as bordas desse canal se fecham, contendo o alimento em seu interior, forma-se uma bolsa membranosa chamada de pinossomo. Posteriormente esses materiais são digeridos e aproveitados pela célula. No organismo humano, por exemplo, é através do processo de pinocitose que as células do intestino delgado capturam gotículas de lipídios resultantes da digestão.
O caminho inverso também pode ser percorrido por determinadas substâncias que devem ser eliminadas da célula, em organismos unicelulares. Isto ocorre, por exemplo, através de um processo chamado declasmocitose e que garante a eliminação de resíduos celulares não digeridos. Os resíduos envoltos em uma bolsa membranosa são levados até a membrana plasmática, onde a bolsa se funde a ela, eliminando seu conteúdo para o exterior da célula, em meio aquoso, em um processo inverso ao que ocorre na fagocitose.
 
Lisossomos
O que é lissossomo, funções principais, origem, organela do citoplasma, biologia celular, citologia, enzimas digestivas, autofagia, renovação celular
Lisossomos: importante função no processo de digestão intracelular (imagem de um lisossomo ampliada em microscópio)
 
O que são 
 
Lisossomos são organelas presentes no citoplasma da grande maioria das células eucariontes. No interior dos lisossomos podemos encontrar grande quantidade de enzimas digestivas.
 
Onde são formados
 
Os lisossomos são formados no Complexo de Golgi (outra importante organela presente no citoplasma).
 
Funções dos lisossomos:
 
- Fazer a degradação e digestão de partículas originárias do meio exterior às células;
 
- Reciclar (função de renovação celular) outras organelas celulares que estão envelhecidas. Este processo é conhecido como autofagia.
 
Enzimas digestivas dos lisossomos
 
As enzimas digestivas presentes em grande quantidade no interior dos lisossomos, são originadas no retículo endoplasmático rugoso (outra organela presente no citoplasma).
Lisossomos
Estrutura e origem dos lisossomos
 
Os lisossomos (do grego lise, quebra, destruição) são bolsas membranosas que contêm enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas. Com origem no aparelho de Golgi, os lisossomos estão presentes em praticamente todas as células eucariontes. As enzimas são produzidas no RER e migram para os dictiossomos, sendo identificadas e enviadas para uma região especial do aparelho de Golgi, onde são empacotadas e liberadas na forma de pequenas bolsas.
 
 
A digestão intracelular
Os lisossomos são organelas responsáveis pela digestão intracelular. As bolsas formadas na fagocitose e na pinocitose, que contêm partículas capturadas no meio externo, fundem-se aos lisossomos, dando origem a bolsas maiores, onde a digestão ocorrerá.
Vacúolos digestivos
	
	As bolsas originadas pela fusão de lisossomos com fagossomos ou pinossomos são denominadas vacúolos digestivos; em seu interior, as substâncias originalmente presentes nos fagossomos ou pinossomos são digeridas pelas enzimas lisossômicas.
À medida que a digestão intracelular vai ocorrendo, as partículas capturadas pelas células são quebradas em pequenas moléculas que atravessam a membrana do vacúolo digestivo, passando para o citosol. Essas moléculas serão utilizadas na fabricação de novas substâncias e no fornecimento de energia à célula.
Eventuais restos do processo digestivo, constituídos por material que não foi digerido, permanecem dentro do vacúolo, que passa a ser chamado vacúolo residual.
Muitas célula eliminam o conteúdo do vacúolo residual para o meio exterior. Nesse processo, denominado clasmocitose, o vacúolo residual encosta na membrana plasmática e fundem-se com ela, lançando seu conteúdo para o meio externo.
 
 
Os Cílios e Flagelos
São estruturas móveis, encontradas externamente em células de diversos seres vivos. Os cílios são curtos e podem ser relacionados à locomoção e a remoção de impurezas. Nas células que revestem a traquéia humana, por exemplo, os batimentos ciliares empurram impurezas provenientes do ar inspirado, trabalho facilitado pela mistura com o muco que, produzido pelas células da traquéia, lubrifica e protege a traquéia. Em alguns protozoários, por exemplo, o paramécio, os cílios são utilizados para a locomoção.
Os flagelos são longos e também se relacionam a locomoção de certas células, como a de alguns protozoários (por exemplo, o tripanosssomo causador da doença de Chagas) e a do espermatozóide.
 
Em alguns organismos pluricelulares, por exemplo,nas esponjas, o batimento flagelar cria correntes de água que percorrem canais e cavidades internas, trazendo, por exemplo, partículas de alimento.
Estruturalmente, cílios e flagelos são idênticos. Ambos são cilíndricos, exteriores as células e cobertos por membrana plasmática. Internamente, cada cílio ou flagelo é constituído por um conjunto de nove pares de microtúbulos periféricos de tubulina, circundando um par de microtúbulos centrais. É a chamada estrutura 9 + 2.
Tanto os cílios como flagelos são originados por uma região organizadora no interior da célula, conhecida como corpúsculo basal. Em cada corpúsculo basal há um conjunto de nove trios de microtúbulos (ao invés de duplas, como nos cílios e flagelos), dispostos em círculo. Nesse sentido, a estrutura do corpúsculo basal é semelhante à de um centríolo.
 
Mitocôndrias
Estrutura e função das mitocôndrias
 
As mitocôndrias estão imersas no citosol, entre as diversas bolsas e filamentos que preenchem o citoplasma das células eucariontes. Elas são verdadeiras “casas de força” das células, pois produzem energia para todas as atividades celulares.
As mitocôndrias foram descobertas em meados do século XIX, e, durante décadas, sua existência foi questionada por alguns citologistas. Somente em 1890 foi demonstrada, de modo incontestável, a presença de mitocôndrias no citoplasma celular. O termo “mitocôndria” (do grego, mitos, fio, e condros, cartilagem) surgiu em 1898, possivelmente como referência ao aspecto filamentoso e homogêneo (cartilaginoso) dessas organelas em alguns tipos de células, quando observadas ao microscópio óptico.
As mitocôndrias, cujo número varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula, estão presentes praticamente em todos os seres eucariontes, sejam animais, plantas, algas, fungos ou protozoários.
 
Estrutura interna das mitocôndrias
As mitocôndrias são delimitadas por duas membranas lipoprotéicas semelhantes às demais membranas celulares. Enquanto a membrana externa é lisa, a membrana interna possui inúmeras pregas – ascristas mitocondriais – que se projetam para o interior da organela.
 
 
A cavidade interna das mitocôndrias é preenchida por um fluido denominado matriz mitocondrial, onde estão presentes diversas enzimas, além de DNA e RNA e pequenos ribossomos e substâncias necessárias à fabricação de determinadas proteínas.
As mitocôndrias são organelas citoplasmáticas com formas variáveis: ovoides, esféricas ou de bastonetes, medindo aproximadamente de 02μm a 1μm de diâmetro e 2μm a 10μm de comprimento.
São constituídas por duas membranas: a mais externa lisa e a interna pregueada, formando as cristas mitocondriais (septos), que delimitam a matriz mitocondrial (solução viscosa semelhante ao citosol), onde ficam dispersas estruturas ribossomais, enzimas e um filamento de DNA circular.
As enzimas catalisam a importante função dessas organelas, no que diz respeito à respiração celular, fornecendo energia metabólica liberada na forma de ATP (Adenosina Trifosfato), despendida em todas as atividades desenvolvidas por uma célula. Portanto, durante o processo de respiração aeróbia ocorrem reações determinantes nas mitocôndrias: o Ciclo de Krebs na matriz mitocôndrial e a Cadeia Respiratória nas cristas mitocondriais.
O fato de esta organela possuir material genético próprio permite a ela capacidade de se autoduplicar, principalmente em tecidos orgânicos que requerem uma compensação fisiológica maior quanto à demanda energética, percebido pela concentração de mitocôndrias em células de órgãos como o fígado (células hepáticas) e a musculatura (fibra muscular).
Existem teorias (endossimbiótica) a cerca da origem das mitocôndrias, que demonstram o surgimento dessas organelas nas células eucariontes durante a evolução a partir de análise comparativa e evidências como:
- a dupla membrana, sendo a interna semelhante aos mesossomos (dobras membranosas de bactérias, ricas em enzimas respiratórias);
- o pequeno tamanho dos ribossomos, semelhantes aos de procariotos, e diferenciados aos encontrados no hialoplasma da mesma célula eucarionte;
- e a presença de DNA circular.
Portanto, supõe-se que por volta de 2,5 bilhões de anos, células procarióticas teriam fagocitado, sem digestão, arqueobactérias capazes de realizar respiração aeróbia, disponibilizando energia para a célula hospedeira, garantindo alimento e proteção (uma relação harmônica de dependência).
Mitocôndrias
São pequenos órgãos celulares que têm a forma de grãos ou bastonetes. Sua quantidade vai depender da célula que está sendo verificada. A mitocôndria é uma estrutura que é limitada por duas membranas parecidas com a membrana plasmática. A membrana situada na parte interna possui dobras que levam o nome de cristais mitocondriais. Entre os cristais, é encontrada uma solução que é chamada de matriz mitocondrial.
Os cristais mitocondriais possuem a capacidade de elevar o número de enzimas, mas sem alterar o tamanho da mitocôndria. Na matriz mitocondrial, pode-se encontrar também DNA, RNA e ribossomos. Para que se possa retirar energia das ligações químicas de uma substância, é necessário que as moléculas com oxigênio reajam. Esse processo recebe o nome de combustão. Há uma distinção entre combustão e respiração, pois a combustão libera muita energia em um pequeno espaço de tempo. Já na respiração, a liberação de energia ocorre de forma gradual.
Respiração Aeróbia
Síntese de ATP
A energia obtida pela respiração é utilizada posteriormente e cada parte dessa energia que é liberada, é utilizada pela molécula de adenosina trifosfato (ATP). Ou seja, um número grande de energia, que se encontra na molécula de glicose, transforma-se em quantidades menores de energia, que se encontram nas moléculas de ATP. Essas, por sua vez, ficam na célula e vão sendo utilizadas durante o metabolismo de forma a se espalhar por toda a célula.
A síntese ocorre com uma molécula de adenosina difosfato com mais um radical fosfato que está na célula. Com a energia que é liberada pela respiração, o fosfato se une ao ADP e forma o ATP e um fosfato cheio de energia. Quando há a necessidade de energia para a realização de um trabalho, o ATP entrega esse fosfato e se transforma em ADP. Quando a respiração libera energia novamente, ele transforma-se novamente em ATP. O processo de ligar o fosfato com pouca energia ao ADP recebe o nome de fosforilação.
Etapas da Respiração Aeróbia
Glicólise
Esse processo acontece no hialoplasma e se trata da quebra da glicose (C6H12O6) em duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3). Quando ocorre o processo, uma parte da energia gerada pela glicose é liberada em quatro partes que produzem quatro moléculas de ATP. Como são utilizadas duas moléculas de ATP para que a glicose seja ativada, ao fim do processo sobram apenas duas. Ocorre também a desidrogenação e são formadas duas moléculas de NAD.2H.
Cadeia Respiratória
A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria. Nela, os átomos de hidrogênio (elétrons de hidrogênio) que foram retirados das cadeias de carbono nas etapas anteriores, serão levados para o oxigênio por várias moléculas secundárias. Com a junção do oxigênio com o hidrogênio, forma-se água e moléculas de ATP. A cadeia respiratória também recebe o nome de fosforilação oxidativa, pois a síntese de ATP necessita de um fosfato no ADP e a fosforilação necessita da energia que vem das oxidações.
Respiração Anaeróbia
Fermentação
A fermentação faz a quebra da glicose sem a utilização do oxigênio e faz parte da fonte de energia de alguns organismos. Eles não possuem as enzimas que realizam o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. Com a falta de oxigênio, uma outra molécula terá que ser responsável por receber os átomos de hidrogênio. Ao recebê-los, é gerado o produto final, que pode ser o álcool etílico, ácido acético, ácido láctico, etc.
Os produtos resultantes da fermentação ficam com energia armazenada e devido a isso, o saldo da fermentação são duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose.
 
Membranacelular
(ou membrana plasmática ou membrana citoplasmática ou plasmalema)
 
Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.
 
Constituição química da membrana plasmática
Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.
 
 
A organização molecular da membrana plasmática
Uma vez identificados os fosfolipídios e as proteínas como os principais componentes moleculares da membrana, os cientistas passaram a investigar como estas substâncias estavam organizadas.
 
O modelo do mosaico fluído
A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido. 
Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grande de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.
 
 
 
 Funções das proteínas na membrana plasmática
 
As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.
Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.
Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
Proteínas receptoras de membrana.
Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.
 
 
Transporte pela Membrana Plasmática
 
A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define suapermeabilidade. Em uma solução, encontram-se o solvente (meio líquido dispersante) e o soluto (partícula dissolvida). Classificam-se as membranas, de acordo com a permeabilidade, em 4 tipos:
                            a) Permeável: permite a passagem do solvente e do soluto;
                            b) Impermeável: não permite a passagem do solvente nem do soluto;
                            c) Semipermeável: permite a passagem do solvente, mas não do soluto;
                            d) Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e de alguns tipos                                                                              de soluto.
Nessa última classificação se enquadra a membrana plasmática.
A passagem aleatória de partículas sempre ocorre de um local de maior concentração para outro de concentração menor (a favor do gradiente de concentração). Isso se dá até que a distribuição das partículas seja uniforme. A partir do momento em que o equilíbrio for atingido, as trocas de substâncias entre dois meios tornam-se proporcionais.
A passagem de substâncias através das membranas celulares envolve vários mecanismos, entre os quais podemos citar:
Transporte passivo
Osmose
Difusão simples
Difusão facilitada
 
Transporte ativo
Bomba de sódio e potássio
 
Endocitose e exocitose
Fagocitose
Pinocitose
 
 
Transporte Passivo
Ocorre sempre a favor do gradiente, no sentido de igualar as concentrações nas duas faces da membrana. Não envolve gasto de energia.
 
 Transporte Passivo
 
Difusão
Consiste na passagem das moléculas do soluto, do local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio. É um processo lento, exceto quando o gradiente de concentração for muito elevado ou as distâncias percorridas forem curtas. A passagem de substâncias, através da membrana, se dá em resposta ao gradiente de concentração.
 
Difusão Facilitada
	Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto energético, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples. Isto ocorre, por exemplo, com a glicose, com alguns aminoácidos e certas vitaminas. A velocidade da difusão facilitada não é proporcional à concentração da substância. Aumentando-se a concentração, atinge-se um ponto de saturação, a partir do qual a entrada obedece à difusão simples. Isto sugere a existência de uma molécula transportadora chamada permease na membrana. Quando todas as permeases estão sendo utilizadas, a velocidade não pode aumentar. Como alguns solutos diferentes podem competir pela mesma permease, a presença de um dificulta a passagem do outro.
	
 
 
Transporte Ativo
 
Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o gradiente de concentração). Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de íons. O transporte ativo age como uma “porta giratória”. A molécula a ser transportada liga-se à molécula transportadora (proteína da membrana) como uma enzima se liga ao substrato. A molécula transportadora gira e libera a molécula carregada no outro lado da membrana. Gira, novamente, voltando à posição inicial. A bomba de sódio e potássio liga-se em um íon Na+ na face interna da membrana e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon K+ e o libera na face externa. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise do ATP.
 
 
 
Pinocitose
Neste caso, as vesículas são de pequenas dimensões e a célula ingere moléculas solúveis que, de outro modo, teriam dificuldades em penetrar a membrana.
O mecanismo pinocítico envolve gasto de energia e é muito seletivo para certas substâncias, como os sais, aminoácidos e certas proteínas, todas elas solúveis em água.
 
Este processo, que ocorre em diversas células, tem uma considerável importância para a Medicina: o seu estudo mais aprofundado pode permitir o tratamento de grupos de células com substâncias que geralmente não penetram a membrana citoplasmática (diluindo-as numa solução que contenha um indutor de pinocitose como, por exemplo, a albumina, fazendocom que a substância siga a albumina até ao interior da célula e aí desempenhe a sua função).
 
Endocitose mediada
Se a invaginação da membrana for desencadeada pela ligação de uma determinada substância a um constituinte específico da membrana trata-se de um processo de endocitose mediada e chama-se a esse constituinte receptor.
Para entrar na célula deste modo é necessário que a membrana possua receptores específicos para a substância em questão.
Este mecanismo é utilizado por muitos vírus (como o HIV, por exemplo) e toxinas para penetrar na célula dado que ao longo do tempo foram desenvolvendo uma complementaridade com os receptores.
Este processo é também importante para a Medicina, pois foram introduzidos em medicamentos usados para destruir células tumorais fragmentos que se ligam aos receptores membranares específicos das células que se pretende destruir.
 
O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a “receita” para o funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a “receita” deve ser passada para as células-filhas. Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra “auto-duplicação”.
 
A duplicação do DNA
O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar.
O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas.
No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em seqüência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela.
A ação da enzima DNA polimerase
Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos.
DNA polimerase
A mensagem do DNA é passada para o RNA
O material genético representado pelo DNA contém uma mensagem em código que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição.
 
RNA: Uma Cadeia (Fita) Simples
As moléculas de RNA são constituídas por uma seqüência de ribonucleotídeos, formando uma cadeia (fita) simples.
 
Existem três tipos básicos de RNA, que diferem um do outro no peso molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado por RNAt (ou tRNA).
O RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do ribossomo, organóide relacionado à síntese de proteínas na célula.
O RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente com os ribossomos na síntese protéica.
O RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas.
 Transcrição da informação genética
A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA.
As outras diferenças são:
os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose;
há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila;
Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a seqüência de bases:
DNA- ATGCCGAAATTTGCG
O segmento de RNAm formado na transcrição terá a seqüência de bases:
RNA- UACGGCUUUAAACGC
 
Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e, após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese protéica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice.
Dizemos que o código genético é universal, pois em todos os organismos da Terra atual ele funciona da mesma maneira, quer seja em bactérias, em uma cenoura ou no homem.
O códon AUG, que codifica para o aminoácido metionina, também significa início de leitura, ou seja, é um códon que indica aos ribossomos que é por esse trio de bases qe deve ser iniciada a leitura do RNAm.
Note que três códons não especificam nenhum aminoácido. São os códons UAA, UAG e UGA, chamados de códons e parada durante a “leitura” (ou stop códons) do RNA pelos ribossomos, na síntese protéica.
Diz-se que o código genético é degenerado porque cada “palavra” (entenda-se aminoácido) pode ser especificada por mais de uma trinca.
  
Tradução: Síntese de Proteínas
Tradução é o nome utilizado para designar o processo de síntese de proteínas. Ocorre no citoplasma com a participação, entre outros, de RNA e de aminoácidos.
 
Quem participa da síntese de proteínas?
Cístron (gene) é o segmento de DNA que contém as informações para a síntese de um polipeptídeo ou proteína.
O RNA produzido que contém uma seqüência de bases nitrogenadas transcrita do DNA é um RNA mensageiro.
No citoplasma, ele será um dos componentes participantes da síntese de proteínas, juntamente com outros dois tipos de RNA, todos de fita simples e produzidos segundo o mesmo processo descrito para o RNA mensageiro:
	RNA ribossômico, RNAr. Associando-se a proteínas, as fitas de RNAr formarão os ribossomos, orgânulos responsáveis pela leitura da mensagem contida no RNA mensageiro;
 
 
 
	RNAs transportadores, RNAt. Assim chamados porque serão os responsáveis pelo transporte de aminoácidos até o local onde se dará a síntese de proteínas junto aos ribossomos. São moléculas de RNA de fita simples, de pequeno tamanho, contendo, cada uma, cerca de 75 a 85 nucleotídeos. Cada fita de RNAt torce-se sobre si mesma, adquirindo o aspecto visto na figura abaixo.
Duas regiões se destacam em cada transportador: uma é o local em que se ligará o aminoácido a ser transportado e a outra corresponde ao trio de bases complementares (chamado anticódon) do RNAt, que se encaixará no códon correspondente do RNAm.
 
Anticódon é o trio de bases do RNAt, complementar do códon do RNAm.
  RNA - Tradução passo a passo
A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo, decodificando a linguagem de ácido nucleico para a linguagem de proteína.
Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.
Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenassete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm.
  
 
Possíveis destinos das proteínas
O RNAm, ao sair do nucleo pode seguir dois destinos:
Ser traduzido nos ribossomos do retículo endoplasmático rugoso - e esta proteína será exportada para fora da célula passando pelo Golgi e saindo por exocitose em forma de vesículas,
Ou será traduzido nos ribossomas livres no citoplasma - esta proteína então permanecerá dentro da célula, executando alguma importante função. Ex. Dentro do Golgi, ou livre no citoplasma.
 
Síntese de proteínas no núcleo celular?
No núcleo de todas as células eucarióticas, a produção de RNA se da a partir do molde de uma fita do DNA. Então, o RNA sofre algumas alterações e segue para o citoplasma onde se associa aos ribossomos para a formação das proteínas. Acreditava-se que a síntese de proteínas (tradução) ocorresse somente no citoplasma, mas em recente trabalho publicado na prestigiada revista Science foi demonstrado que os elementos necessários à tradução se associam no núcleo, onde proteínas seriam formadas. Além disso os pesquisadores constataram que as estruturas responsáveis pela tradução estão em atividade no núcleo celular.
  
 
Replicação, transcrição e tradução são processos que ocorrem com os ácidos nucléicos e que são essenciais para o funcionamento das nossas células. Em tópicos anteriores, já vimos a estrutura geral dos ácidos nucléicos, a estrutura do DNA e sua organização em cromossomos e os diferentes tipos de RNA. Reveja todos esses tópicos para poder compreender melhor os tópicos em seguida.
1) A replicação é a duplicação de uma molécula de DNA. Isso ocorre porque nossas células estão constantemente em divisão, e como todas as células somáticas possuem a mesma quantidade de DNA, precisamos sempre duplicar nosso DNA antes da célula se dividir.
O primeiro passo é o rompimento das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas dos nucleotídeos, permitindo a separação das duas fitas. Esse processo é auxiliado pela enzima DNA helicase. E como a DNA helicase sabe onde ela vai começar a “abrir” o DNA? Nós possuímos em cada cromossomo uma região denominada origem de replicação, composta por uma sequência de nucleotídeos que a DNA helicase reconhece. Então, toda vez que a célula duplica seu DNA, ela começa no mesmo local.
Cada fita de DNA servirá como molde para a síntese de uma nova fita de DNA. Esse é o segundo passo, quando atuam as DNA polimerases. Essas enzimas ligam nucleotídeos que estavam dispersos no núcleo aos nucleotídeos das fitas de DNA, obedecendo às regras de pareamento entre as bases nitrogenadas. Com isso cada dupla fita de DNA nova formada será metade antiga e metade nova, e por isso que se diz que a duplicação do DNA é semiconservativa. Existem outras enzimas que atuam nesse processo, como as DNA primases que adicionam os primeiros nucleotídeos antes da DNA polimerase, além de existirem diversos tipos de DNA polimerases. O interessante é que as polimerases, além de adicionarem os nucleotídeos, possuem a capacidade de verificar se acabaram de cometer erros, a chamada atividade revisora. Mesmo com todo esse cuidado, as polimerases erram e causam muitas das nossas mutações no genoma.
A replicação sempre ocorre em um sentido: 5’- 3’, isso quer dizer que vai do grupo fosfato de um nucleotídeo (que está ligado ao carbono 5’ do açúcar) para o grupo hidroxila de outro (que está ligado ao carbono 3’ do açúcar). Com isso, a polimerase consegue sintetizar uma cadeia de maneira contínua, mas a outra não (as fitas ficam em sentidos antiparalelos). Esta fita retardada é formada aos pouquinhos, e cada fragmento que é formado é dado o nome de fragmento de Okazaki, que foi o pesquisador que os descobriu.
2) A transcrição é um processo onde a informação sai do genoma de DNA para a formação de mRNAs, que comandam toda a maquinaria celular. Como o “idioma” do DNA e do RNA é o mesmo, os nucleotídeos, a informação é transcrita, ou seja, copiada. 
No caso da transcrição, a enzima que atua é a RNA polimerase, que também atua no sentido 5’-3’, mas que não precisa da enzima primase para iniciar a polimerização. Essa enzima não possui atividade revisora, mas isso não é um grande problema, pois um erro em uma molécula de RNA produzirá algumas proteínas defeituosas, ao contrário de um erro no DNA. Uma das fitas de DNA aberta serve de molde para a síntese de uma cadeira de RNA mensageiro complementar a fita molde, e que codifica pra um gene que será expresso na forma de proteína. E como a RNA polimerase sabe onde começar? A maioria dos nossos genes possuem regiões que controlam sua própria expressão, os promotores. Os promotores são sequências de nucleotídeos onde se ligam moléculas que inibem ou ativam a transcrição. Serve também, como ponto de ligação de um complexo de proteínas que auxiliam a RNA polimerase a se ligar e agir.
Um fenômeno interessante é o splicing alternativo que ocorre no processamento do mRNA ainda no núcleo. Nesse processo algumas partes não importantes para a proteína a ser formada são retiradas (íntrons), bem como é permitida a combinação entre o restante do mRNA (éxons), formando várias proteínas diferentes a partir de uma mesma molécula de mRNA.
3) A Tradução é o processo final de cascata, que ocorre nos ribossomos, livres ou no retículo endoplasmático. As moléculas de RNA são críticas nesse momento, pois são elas que fazem a ponte entre a sequência dos nucleotídeos no DNA e o “idioma” das proteínas, os aminoácidos.
Uma molécula de mRNA já processada é exportada para o citoplasma, onde se liga aos ribossomos. Lembre-se que os ribossomos, além de proteínas, são formados por moléculas de rRNA. Nos ribossomos, além do sítio para a ligação do mRNA, existem sítios para a ligação dos tRNAs, que se ligam aos nucleotídeos do mRNA. No ribossomo ocorre então a ligação entre os aminoácidos de vários tRNAs diferentes até a formação da cadeia polipeptídica, ou seja, da proteína.
Cada três letras (nucleotídeos) no DNA correspondem a uma letra (aminoácido) na proteína final, e algumas combinações diferentes de letras do DNA resultam na mesma letra da proteína, como se fossem palavras sinônimas. Por causa desse fenômeno é dito que o código genético é degenerado.
As proteínas então seguirão suas funções na célula até serem degradadas. Quando são necessárias novas enzimas, a célula novamente transcreve e traduz.
Uma dica é jogar as palavras chave desse tópico em www.youtube.com e assistir os vídeos relacionados, pois assim esses processos ficam mais fáceis de entender.
 
O RNA, ou ácido ribonucléico, é um tipo de ácido nucléico (veja o tópico). O RNAé uma molécula chave para a produção de proteínas e evolutivamente parece ter se originado antes mesmo que o próprio DNA. Muitos RNAs, além de carregarem informações genéticas, também atuam em processos metabólicos como enzimas, sendo esses denominados de Ribozimas.
Essas moléculas fazem a ponte entre o “alfabeto” do DNA, os nucleotídeos, e o “alfabeto” das proteínas, os aminoácidos. Os RNAs também utilizam os nucleotídeos como alfabeto, porém uma das bases nitrogenadas é encontrada exclusivamente no RNA: a Uracila (U). O pareamento possível ocorre então entre A e U, e C e G. Normalmente são encontrados em forma de fita simples, não em dupla hélice como o DNA, mas que são flexíveis e interagem entre si, resultando em estruturas tridimensionais bem elaboradas.
Em nossas células existem 3 tipos principais de RNA:
RNA mensageiro (mRNA): são as verdadeiras cópias do DNA. Neles estão as informações dos genes sobre qual sequência de aminoácidos deve ser unida para formar a proteína desejada. Cada três nucleotídeos no RNA (códon) correspondem a um aminoácido na proteína final, e algumas combinações diferentes de nucleotídeos resultam no mesmo aminoácido na proteína, como se fossem palavras sinônimas. Paraesse fenômeno diz-se que o código genético é degenerado, portanto isso quer dizer que códons diferentes podem codificar para um mesmo aminoácido. O RNA mensageiro é sintetizado e processado no núcleo e depois é transportado para o citoplasma das células, onde se ligará a ribossomos para a síntese protéica.
Figura 1 – Esquema representando o RNA mensageiro, que é um verdadeiro xerox de uma das fitas do DNA
RNA transportador (tRNA): são pequenos RNAs que possuem uma sequência que se liga ao RNA mensageiro em uma extremidade e a uma outra sequência que se liga o aminoácido específico, na outra estremidade.
Figura 2 – Representação do RNA transportador. Em cinza encontra-se a a região que irá reconhecer e se ligar no mRNA, e em amarelo a região onde o aminoácido se liga. No quadro está representada a estrutura linear, mas com as interações dentro da fita, uma estrutura tridimensional mais complexa é formada, mostrada à esquerda.
RNA ribossomal (rRNA): são RNAs do tipo ribozimas, que compõem juntamente com algumas proteínas os ribossomos. Os ribossomos são estruturas encontradas comumente no retículo endoplasmático e que catalisam a ligação entre o RNA mensageiro e o RNA transportador, favorecendo a ligação dos aminoácidos para formação das proteínas.
Figura 3 – Representação do RNA ribossomal. Cada cor representa um domínio diferente que exerce uma função diferente no ribossomo. Este esquema trata de uma única fita, que apresenta muitas interações entrei si.
Além desses tipos de RNA, existem muitos outros que recentemente foram descobertos e que estão intimamente relacionados a regulação de quais genes são expressos ou inativação de RNA mensageiros, como os RNAs pequenos nucleares (snRNA), os microRNAs (miRNA) e os RNAs de interferência (siRNA).
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O retículo endoplasmático
 
Tipos de retículo
O citoplasma das células eucariontes contém inúmeras bolsas e tubos cujas paredes têm uma organização semelhante à da membrana plasmática. Essas estruturas membranosas formam uma complexa rede de canais interligados, conhecida pelo nome de retículo endoplasmático. Pode-se distinguir dois tipos de retículo:rugoso (ou granular) e liso (ou agranular).
 
Retículo endoplasmático rugoso (RER) e liso (REL)
O retículo endoplasmático rugoso (RER), também chamado de ergastoplasma, é formado por sacos achatados, cujas membranas têm aspecto verrugoso devido à presença de grânulos – os ribossomos – aderidos à sua superfície externa (voltada para o citosol). Já o retículo endoplasmático liso (REL) é formado por estruturas membranosas tubulares, sem ribossomos aderidos, e, portanto, de superfície lisa.
 
Os dois tipos de retículo estão interligados e a transição entre eles é gradual. Se observarmos o retículo endoplasmático partindo do retículo rugoso em direção ao liso, vemos as bolsas se tornarem menores e a quantidade de ribossomos aderidos diminuir progressivamente, até deixar de existir.
 
Funções do retículo endoplasmático
O retículo endoplasmático atua como uma rede de distribuição de substâncias no interior da célula. No líquido existente dentro de suas bolsas e tubos, diversos tipos de substâncias se deslocam sem se misturar com o citosol.
Produção de lipídios
Uma importante função de retículo endoplasmático liso é a produção de lipídios. A lecitina e o colesterol, por exemplo, os principais componentes lipídicos de todas as membranas celulares são produzidos no REL. Outros tipos de lipídios produzidos no retículo liso são os hormônios esteróides, entre os quais estão a testosterona e os estrógeno, hormônios sexuais produzidos nas células das gônadas de animais vertebrados.
Desintoxicação
O retículo endoplasmático liso também participa dos processos de desintoxicação do organismo. Nas células do fígado, o REL, absorve substâncias tóxicas, modificando-as ou destruindo-as, de modo a não causarem danos ao organismo. É a atuação do retículo das células hepáticas que permite eliminar parte doálcool, medicamentos e outras substâncias potencialmente nocivas que ingerimos.
Armazenamento de substâncias
Dentro das bolsas do retículo liso também pode haver armazenamento de substâncias. Os vacúolos das células vegetais, por exemplo, são bolsas membranosas derivadas do retículo que crescem pelo acúmulo de soluções aquosas ali armazenadas.
Produção de proteínas
O retículo endoplasmático rugoso, graças à presença dos ribossomos, é responsável por boa parte da produção de proteínas da célula. As proteínas fabricadas nos ribossomos do RER penetram nas bolsas e se deslocam em direção ao aparelho de Golgi, passando pelos estreitos e tortuosos canais co retículo endoplasmático liso.
 
Retículo Endoplasmático
O que é, funções, tipos (liso e rugoso), características, composição, atuação na célula
Retículo Endoplasmático: importante organela celular
 
 
O que é 
 
O Retículo Endoplasmático é uma organela presente no interior das células dos seres eucariontes (presença de núcleo celular e diversas organelas). 
 
Características principais:
 
- Formado a partir da invaginação da membrana plasmática;
 
- Formado por túbulos e vesículas achatadas;
 
- Possui conexão com a carioteca (envoltório nuclear);
 
- As membranas do RE circundam espaços que estão separados do resto da célula.
 
Funções
 
- Atua no processo de síntese e transporte de proteínas;
 
- Participa do metabolismo de lipídios;
 
- Atua também no transporte intracelular (dentro da célula).
 
Retículo Endoplásmatico Rugoso
 
- Os ribossomos estão aderidos à membrana, atuando na produção de proteínas.
 
Retículo Endoplasmático Liso
 
- Não possuem ribossomos aderidos à membrana;
 
- Composto por um sistema de túbulos cilíndricos;
 
- Atuam na produção de hormônios e lipídios.
 
 
 DNA e RNA: Qual é a diferença?
 
É da associação dos diferentes nucleotídeos que se formam as macromoléculas dos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido ribonucléico (RNA) e o ácido desoxirribonucléico (DNA). Eles foram assim chamados em função dos açúcar presente em suas moléculas: O RNA contém o açúcar ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.
Outra diferença importante entre as moléculas de DNA e a de RNA diz respeito às bases nitrogenadas: no DNA, as bases são citosina, guanina, adenina e timina; no RNA, no lugar da timina, encontra-se a uracila. A importância e o funcionamento dos ácidos nucléicos.