aula 5-Bio Cel e Mol

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Biologia Celular e Molecular 





AULA 11
Núcleo e Divisão Celular
4
Por que as células se 
dividem?
Renovação 
tecido
Reparo de 
tecido
Quanto mais 
especializada, menor a freqüência com 
que ela entra em divisão. 
QUIESCÊNCIA
Diferenciação
Ciclo Celular
 Na interfase 
Há duplicação do DNA, sem 
o qual não se completa o 
ciclo celular. 
!
Nessa etapa que a célula 
dese pena todas as suas 
funções.
Ciclo Celular• Período G1: intensa síntese de RNA 
e proteínas e aumento do 
citoplasma. O tempo dessa etapa 
várias conforme o tipo celular. 
• PERÍODO S: Este é o período de 
síntese, duplicando seu DNA. 
• PERÍODO G2: tempo adicional para 
o crescimento celular assegurando 
completa replicação do DNA antes 
da mitose. 
• MITOSE : Divisão equacional da 
célula dura mais ou menos 1h.
Ciclo Celular
8
Controle Celular Ciclo Celular
• Factor Promotors de Mitose (MPF): proteínas quinase no 
citoplasma; 
• Estão sempre presentes no citoplasma, mas sua fosforilação é 
cíclica; 
• Proteínas que aumentam gradativamente durante a fase S (ciclinas); 
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Controle Celular Ciclo Celular
• O complexo M-Cdk atua sobre: 
• Catalisa a fosforilação das lâminas, filamentos intermediários 
que revestem o envoltório nuclear. Fragmentação dessa lâmina 
nuclear; 
• Fosforilação da condensina, provoca a condensação dos 
cromossomos; 
• Fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos, 
permitindo a organização do fuso mitótico.
Lâmina nuclear
Pontos de Checagem do Ciclo Celular
12
Pontos de Checagem do Ciclo Celular
• Na falta de nutrientes, a célula fica por um tempo longo em G1; 
• Na falta de espaço, a célula fica por um tempo maior em G1; 
• Informações do ambiente : factories de crescimento;
Ambiente é favorável para sair de G1.
13
Pontos de Checagem do Ciclo Celular
• Segundo ponto de checagem é na fase G2; 
• Um maior crescimento; 
• IMPORTANTE: se o DNA será total e corretamente duplicado; 
• Correções de mutações e deleções; 
14
Pontos de Checagem do Ciclo Celular
• Existe um complexo ciclina-
Cdk específico para cada etapa, 
quando ele é fosforilado há a 
mudança de fase; 
• Ao fim de cada etapa, as 
cíclicas são ubiquitinadas e 
destruídas nos proteossomas; 
• As proteínas fosforilação serão 
desfosforiladas por fosfatases.
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Interromper o Ciclo 
Celular• Existem freios em vários pontos; 
• Principal freio: proteínas inibidores 
de Cdks: bloqueiam a formação dos 
complexos ciclina-Cdk; 
• Na fase G2: danos nessa estrutura 
leva ao aumento da produção p53: 
proteína reguladora da atividade 
gênica que estimula a produção 
p21, que inibe Cdk. 
• A parada na fase G2 dá 
oportunidade à célula de reparar 
DNA. 
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Divisão 
Celular
Mitose
Divisão celular de todas as 
células somática vegetais e 
animais . É um processo 
continuo que é dividido 
didaticamente em 5 fases: 
P r ó f a s e , p r o m e t á f a s e , 
metáfase, anáfase, telófase, nas 
q u a i s o c o r r e m g r a n d e 
modificações no núcleo e no 
citoplasma. 
18
Mitose
Lâmina nuclear
20
Mitose
• Os cromossomos e centrossomos são duplicados na interfase; 
• Só então, a mitose pode ter início.
21
Prófase
• O envoltório nuclear ainda se encontra intacto; 
• O cromossomos duplicados se condensam e 
assumem sua forma característica de dois bastões, 
as cromátides-irmãs,ligados pelo centrômero; 
!
!
!
!
!
• Migração dos centrossomo para polos opostos e os 
microtúbulos irradiam formando o áster. 
CondesinaCoesina
Fuso 
acromático
Aparelho Mitótico 

 É constituído pelos fusos, centríolos, 
ásteres e cromossomos. 
!
• O áster é um grupo de microtúbulos irradiados 
que convergem em direção do centríolo. 
• As fibras do fuso são constituídas por 
microtúbulos (proteínas especiais). 

 
Cada cromossomo têm duas cromátides 
ligadas entre si através do centrômero. 
!
• Centrômero é uma região que se liga ao fuso 
mitótico, e se localiza num segmento mais fino 
denominado de constricção primária. 

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Prometáfase
• O envoltório nuclear, o retículo endoplasmático e o 
complexo de Golgi se fragmentam em vesículas; 
• Os microtúbulos do fuso acromático se liguem ao 
cinetócoro dos cromossomos (complexo de 
proteína que se liga no centrômero); 
• Os microtúbulos que saem do centrossomo de 
ligam diretamente ao cinetócoro; 
• Cromossomos ficam alinhados no centro.
24
Metáfase
25
Anáfase
• As cromátides-irmãs se separam e cada uma delas é puxada pelos 
microtúbulos cinetocoriais em direção a pólos opostos; 
• A enzima separase se encarrega de cortar as pontes formadas pela 
coesina; 
• O encolhimento dos microtúbulos cinetocoriais.
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Telófase
• Os cromossomos já estão separados; 
• Microtúbulos que se superpõem; 
• Citocinese: distribuição do citoplasma e orgânicas entre as 2 células-
filhas; 
• Os microtúbulos astrais também exercem força de separação entre 
as células-filhas deslizando sobre proteínas motoras ligadasà 
membrana plasmática 
27
Telófase
• A separação final entre as células-filhas depende de um anelde 
constrição (ou anel contrátil) formado por filamentos de actina e 
moléculas de miosina.
28
29http://www.youtube.com/watch?v=C6hn3sA0ip0
O que são células-tronco? 

 
São células indiferenciadas capazes de 
realizar inúmeras mitoses. Elas são 
dividas: 
• nas que podem originar todos os 
demais tipos de células do organismo 
(TOTIPOTENTES); 
• nas que podem originar alguns tipos 
diferentes (MULTIPOTENTES), 
encontradas em embriões, medula 
óssea, encéfalo e na pele de adultos.
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Relação entre controle ciclo celular, 
envelhecimento e longevidade 
A cada replicação, a ponta do cromossomo (telômero) precisa ser 
restaurada pela TELOMERASE; 
O gene da TELOMERASE não é expresso em células somáticas 
adultas; 
Assim, em cada divisão celular, o telômero fica mais curto.
33
Qual a vantagem de se separar o material genético dentro 
de um núcleo?
Separação nos processos 
de transcrição e tradução. 
!
Processamento do RNA 
antes do mesmo produzir 
proteínas. 
 Núcleo Celular
Uma célula em intérfase, isto é, que não 
está se dividindo, apresenta os seguintes 
componentes:

1. Carioteca - envoltório nuclear, 
formada por duas membranas com poros, 
onde há intercâmbio de substâncias entre 
o núcleo e o citoplasma. 
2. Nucleoplasma, Cariolinfa ou Suco 
Nuclear- é uma massa incolor constituída 
principalmente de água e proteínas. 

3. Nucléolo - Trata-se de um corpúsculo 
esponjoso e desprovido de membranas, 
que se encontra em contato direto com o 
suco nuclear, rico em RNA ribossômico. 
 Núcleo Celular
4. Cromatina - representa o material genético, com proteínas e 
moléculas de DNA. 
Têm aspecto emaranhado de filamentos longos e finos, denominados 
cromonemas. Esses apresentam regiões condensadas chamadas de 
heterocromatinas, e regiões distendidas chamadas eucromatinas. 
Durante a divisão celular, os cromonemas espiralizam-se, tornando-se 
mais curtos e mais grossos e passam a ser chamados de cromossomos. 

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 Núcleo Celular
Carioteca 
está sustentado pelo 
citoplasma e pelo 
nucleoplasma. 
Filamentos 
de sustentação
Núcleo Celular
Portador dos fatores 
hereditários e 
controlador das 
atividades 
metabólicas.
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 Nucléolo
• nucléolo estão os genes 
que codificam para os 
RNA ribossomais (rRNA) 
e para as proteínas que 
fazem parte dos 
ribossomos. 
• processamento dos rRNA 
a partir do precursor é 
realizado no nucléolopor 
um conjunto de RNA e 
proteínas muito bem 
organizado
Lâmina nuclear
Núcleo – Poro Nuclear 
Transporte 
Complexo de Poro Nuclear
< 9-10 nm - 17 kDa 40-50 kDa
Núcleo – Poro Nuclear 
DNA
Lembrando avanços anteriores...
• DNA capaz de transferir 
informação genética 
• Cromossomos compostos por 
DNA 
• Cromossomos são conjuntos 
de genes 
• Gene: segmento do DNA que 
contêm a informação de um 
produto biológico funcional 
• Composição química do 
DNA: unidades básicas 
nucleotídeos, variando nas 
bases nitorgenadas 
• Nucleotídeos ligados entre si
 Nucleotídeos = monômeros do DNA e RNA
1- Pentose (5-carbonos) 
DNA = desoxiribose RNA = ribose 
 
 2 - Bases nitrogenadas 
Pirimidinas Purinas 
3 - Fosfato ligado ao C5 da pentose
 2 
!
!
3 
!
!
!
!
!
 1
NUCLEOSÍDEO
O grupo h idroxi la do 
carbono-3 da pentose do 
primeiro nucleotídeo se liga 
ao grupo fosfato ligado a 
hidroxila do carbono-5 da 
p e n t o s e d o s e g u n d o 
nucleotídeo através de uma 
ligação fosfodiéster.
Ligação fosfodiéster
A dupla hélice de DNA
• Duas cadeias antiparalelas (sequências de bases diferentes mas 
complementares) 
• Pareamento compatíveis: A:T e G:C 
• bases de ambas as 
cadeias empilhadas 
dentro da dupla hélice 
com seus anéis em 
planos perpendiculares 
ao eixo longo 
!
• esqueleto hidrofílico:

unidades alternadas de 
fosfato e ribose- voltadas 
para o lado de fora da 
hélice, em contato com o 
meio aquoso. 
• é mantida por dois tipos de 
forças: 
(1) pontes de hidrogênio entre 
as bases 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
(2) interações hidrofóbicas 
entre as bases empilhadas 
A dupla hélice de DNA
Estrutura do DNA e Expressão Gênica
Ligações Covalentes e Não-Covalentes:
➢ Ligações Covalentes: a 
estabilidade dos polímeros de 
ácidos nucleícos e de proteínas 
depende das fortes ligações 
covalentes que conectam os 
átomos constituintes de seus 
arcabouços lineares. 
• sua força é determinada apenas 
pelos átomos envolvidos.
➢ Ligações Não-Covalentes: 
l igações 10x mais f racas ; 
importantes para as interações 
entre as moléculas de DNA-RNA 
e entre os Aas das proteínas. 
• sua força depende do ambiente 
aquoso.
Estrutura do DNA e Expressão Gênica
Assim:
As ligações covalentes conferem estabilidade às moléculas de 
DNA, RNA e dos polipeptídeos. 
!
As ligações não covalentes, mais fracas, são de importância 
crítica para as associações intermoleculares e para a maioria 
das funções biológicas.
Duas cadeias em torno de um eixo 
comum formando uma hélice 
para a direita 
!
A relação espacial entre as cadeias 
cria dois tipos de sulco na 
molécula: maior e um menor. 
A dupla hélice de DNA
• periodicidades na estrutura do 
DNA de acordo com imagem da 
difração de raio-X: 
(1) distância entre pares de base de 
0,34 nm 
(2)uma volta completa da hélice a cada 
3,4 nm 
(3)Raio 1 nm 
(4)Diâmetro 2 nm (2o Å) 
(5) ~10.5 pares de base por volta na 
hélice 
A dupla hélice de DNA
As fitas são antiparalelas e complementares!!
A dupla hélice de DNA
Orientação da cadeia de DNA
E.coli DNA- 1,58 mm, 
Célula E coli - 0,001 mm Virus T2 DNA- 60.800 nm 
dimensão do virus 210 nm
Organização do DNA na célula
Organização do DNA na célula
58
Eucarioto
• Céluas diploides (2n) 
!
• 24 tipos de cromossomos (22 pares + cromossomos sexuais) 
!
• Cada tipo de cromossomo carrega tipo específico de genes
DNA 
mitoc
ondria
l
59
O que é um gene?
É todo DNA que codifica a sequência primária de algum 
produto gênio (polipetptídeo ou RNA).
60
DNA codificante x DNA não 
codificante
Sequências regulatórias.
Níveis de organização do DNA
Superenovelamento do DNA
63
Superenovelamento 
do DNA
64
Controle enzimático do 
superenovelamento do DNA
• Topoisomerase tipo I: quebram transitoriamente uma das 
cadeias do DNA e passam a cadeia não rompida pela brecha, 
religando a extremidade 
!
• Topoisomerase tipo II ou DNA-girase: quebram ambas as 
cadeias de DNA
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Topoisomerase 
tipo I
Superenovelamento do DNA em 
procariotos 
DNA superenovelado, 
estabilizado por proteínas 
básicas
Cromatina = Cromossomos 

O material genético descondensado – cromatina - é 
ativo, pois pode ser transcrito mais facilmente nesse 
estado. Ao se tornar condensado – cromossomo – a 
transcrição é dificultada, mas por outro lado a divisão 
celular ocorre com maior precisão. 
Níveis de organização do DNA
Cromatina: combinação de DNA e proteínas 
2 x mais ptn que DNA formam cromossomos 
!
Principal tipo de proteínas: 
Histonas
Histonas: 
• abundantes, 
• básicas, 
• carga positiva, 
• Ptn que empacotam o DNA, 
• ligam DNA 
tipos de Histonas: 
 H1, H2A, H2B, H3, H4 
1o nível de organização: DNA 
em volta de histonas forma 
nucleosoma. 
Empacotamento do DNA em eucariotos
Cada nucleossomo contem 8 moléculas de 
histona: 
• 2 H2A; 
• 2 H2B; 
• 2H3; 
• 2H4.
70
Empacotamento do 
DNA em eucariotos
Empacotamento do DNA em eucariotos
2o nível de organização: 
Nucleosomas ligados por 
DNA como contas em um 
cordão 
!
!
!
!
!
!
!
“colar de contas”
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Empacotamento do DNA 
em eucariotos
Modificações enzimáticas: 
• metilação; 
• acetilação; 
• ADP-ribosilação; 
• fosoforilação; 
• glicosilação; 
• sumoilação; 
• ubiquitinação.
Epigenética
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Empacotamento do DNA 
em eucariotos
As histonas H1, ficam ao entorno do nucleossomo 
deixando-o mais frouxo ou mais compacto. 
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• 3o nível de empacotamento: 
aglomerado de nucleossomos 
forma a fibra de cromatina 

 Fibra de 30nm 
!
• 4o nível de organização: Fibra 
de cromatina forma alças 
unidas pela base (looped 
domains) 
Empacotamento do DNA em eucariotos
topoisomerase II 
histonas H1
Empacotamento do DNA 

em eucariotos
• 5o nível de empacotamento: 
superenovelameto das fibras de 
cromatina em “rosetas” e 
sobreposição destas 
78
Níveis de organização do DNA
• O grau de compactação do DNA varia no ciclo celular; 
• Existem regiões do cromossomo essenciais para a 
manutenção de sua integridade e para que possa haver 
replicação: centrômero, telômeros e origens de replicação
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Níveis de organização do DNA
• se o DNA estiver compactado 
demais durante a intérfase, 
atividades como transcrição e 
replicação certamente ficariam 
muito dificultadas; 
• O mecanismo decompactação 
do DNA é dinâmico, facilitando 
o acesso das enzimas quando 
necessário; 
• Regiões descompactadas do 
DNA também são alvo fácil 
para degradação por DNAses.
Eucromatima 
!
Versus 
!
Heterocromatina