Resumo Capítulo 1 Alberts

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Biologia celular – o estudo da estrutura, função e comportamento das células.
Resumo [1] do capítulo 1- células e genomas
 “a chave para cada problema biológico deve finalmente ser procurada na célula; para cada organismo vivo há, ou houve em algum momento, uma célula”.
E. B. Wilson
I. Características gerais da célula:
Todas as células armazenam sua informação hereditária no mesmo código químico linear: o DNA
Todas as células replicam sua informação hereditária por polimerização a partir de um molde. Replicação de DNA 
Todas as células transcrevem partes de sua informação hereditária em uma mesma forma intermediária: o RNA. Transcrição em RNA -> tradução. O RNA(mRNA) funciona como intermediário neste processo. Descartável.
Todas as células utilizam proteínas como catalisadores. São cadeias poliméricas, formadas pelos aminoácidos. Sequência linear de símbolos. Cada uma das moléculas de proteína é um polipeptídio, criado pela ligação de seus aminoácidos em uma sequência específica. Função das proteínas: enzimática, estrutural, cinética e sinalizadora. A célula viva é uma coleção autorreplicadora.
Todas as células traduzem o RNA em proteínas da mesma maneira. Processo cheio de clarezas e conversões arbitrárias. O mRNA é lido em trinca (códon) por tRNA com uma extremidade complementar (anticódon) e outra com o aminoácido específico para tal. Esse ocorre no ribossomo (RNA ribossômico + proteínas) 
Cada proteína é codificada por um gene específico. Existem segmentos do DNA de marcação, e os para expressão da proteína, os genes. Um gene é definido como um segmento da sequência de DNA correspondente a uma única proteína, ou grupo de variantes proteicas alternativas, ou uma única molécula de RNA catalítica, reguladora ou estrutural. * DNA regulador é o responsável por controlar a taxa local de transcrição a partir da ligação com proteínas especiais. Dessa maneira, o genoma prediz a natureza da proteína e quando, e onde, ela deve ser produzida.
A vida requer energia livre. a energia livre deve ser utilizada na criação de ordem. 
Todas as células funcionam como fábricas bioquímicas que utilizam as mesmas unidades moleculares fundamentais básicas
Todas as células são envoltas por uma membrana plasmática através da qual os nutrientes e materiais residuais devem passar. Esse revestimento atua como uma barreira seletiva que possibilita que a célula concentre nutrientes adquiridos do seu meio e retenha os produtos que sintetiza para uso próprio, enquanto excreta produtos residuais. As células produzem moléculas cujas propriedades químicas as levam a se auto-organizarem em estruturas de que as células precisam. * DNA ditará toda a química, forma e comportamento da célula.
Uma célula viva pode sobreviver com menos de 500 genes.
II. A DIVERSIDADE DOS GENOMAS E A ÁRVORE DA VIDA
A terra está coberta por seres vivos, em especial pelos micro-organismos. A partir de técnicas bioquímicas é possível caracterizar, catalogar e comparar qualquer grupo de organismos vivos, e estimar seu lugar na “árvore da vida”.
As células podem ser alimentadas por variadas fontes de energia livre. 
Podendo classificar os organismos em: organotróficos= se alimentam de outros seres vivos ou de compostos produzidos por eles; E dentre os conversores primários = alimentam-se diretamente da matéria não viva a partir do uso de energia ambiente: fototróficos= utilizam-se de compostos inorgânicos e luz solar; litotófricos= alimentam-se de rochas. 
*os organismos organotróficos dependem dos fototróficos, pois eles que fixam a energia. Esses foram os responsáveis pela mudança da composição atmosférica que propiciou a exist~encia dos seres aeróbios, como os humanos.
*os organismos litotróficos são mais isolados. Alguns utilizam-se de O2 do ambiente, já outros continuam anaeróbios. A partir deste ser minúsculo, desenvolve-se todo um ecossistema (p. ex. o marinho)
 
Algumas células fixam nitrogênio e dióxido de carbono para outras. Parte dos elementos principais-C, N,O,P e S- que constituem o material biológico não permitem fácil incorporação. Por isso, faz necessário uso de energia livre. Entretanto, nem todos possuem a maquinaria necessária para este fim, por isso alguns organismos se associam a outros a fim de garantir seu suprimento desses compostos. 
As células procarióticas exibem a maior diversidade bioquímica existente. Sem núcleo, elas possuem matriz celular variável, sem estruturas intracelulares discerníveis. Entretanto, essas são capazes de viver em qualquer lugar basicamente graças a sai capacidade bioquímica.
A árvore da vida possui três ramos principais: bactérias, arqueias e eucariotos. Foi possível esta classificação a partir da análise morfológica, bioquímica, e principalmente, genômica. A primeira célula eucariótica terei surgido a partir do englobamento de uma bactéria por uma arqueia. * A arqueia possui semelhança de transcrição, replicação e tradução de uma célula eucariótica, mas sua composição bioquímica é mais parecida com a de uma bactéria.
Alguns genes evoluem de forma rápida; outros são altamente conservados. O gene cumpre papel importante, como regulador, por exemplo, tem facilidade em sofre mutações, e consequentemente, evoluir. Entretanto, genes que codificam proteínas são extremamente conservadores.
A maioria das bactérias e das arqueias tem entre 1.000 e 6.000 genes. Seu DNA é “imprensado”, seu citoplasma é apertado. É fácil analisar seu genoma.
Novos genes são gerados a partir de genes preexistentes. O DNA é a matéria prima para a evolução. O gene não é novo, mas pode se inovar de várias maneiras: 
Mutação intragênica: Ocorre principalmente durante a replicação. O gene é modificado aleatoriamente por mudanças em sua sequência de DNA.
Duplicação gênica: O gene é duplicado acidentalmente, e passa a possuir dupla área. Posteriormente, um pode divergir de seu “irmão”.
Embaralhamento de segmento de DNA: dois ou mais genes são clivados e religados, de modo que se cria um gene híbrido com sequências de DNA que originalmente pertenceram a genes separados.
Transferência horizontal: porção de DNA é transferida de uma célula para o genoma da outra.
Duplicações gênicas originam famílias de genes relacionados em uma única 
célula. O processo de duplicação prolongado por milhões de anos gera para o gene original forme uma família gênica. Relações entre genes 
- Ortólogos(derivam do mesmo gene ancestral do último ancestral comum dessas duas espécies)
-parálogos
-homólogos. 
Os genes podem ser transferidos entre organismos, tanto no laboratório quanto na natureza. Os procariotos são os que mais utilizam esse mecanismo. O vírus é um parasita celular que participa, as vezes, da transferência horizontal. Ao invés do seu DNA viral danificar a célula, ele pode fica inócuo individualizado como plasmídeo, ou pode se inserir no genoma dela, o que a ajudará a se defender de antibióticos. A transferência também se dá pelo englobamento de DNA disperso no ambiente.
O sexo resulta em trocas horizontais da informação genética em uma mesma espécie. 
A função de um gene frequentemente pode ser deduzida a partir de sua sequência. O estudo das relações facilitar a análise de novos genes, que estão inseridos nessa. Daí, pode-se determinar a função correspondente do gene, tendo em vista que é provável que a função seja semelhante à de seu homólogo. 
Mais de 200 famílias de genes são comuns a todos os três ramos primários da árvore da vida. A análise do genome dos três domínios, pode-se concluir que existem homologias de famílias entre domínios – cerca de 63 famílias. Tendo em vista as disparidades produzidas pela evolução apenas parte das famílias são reconhecidas universalmente. Geralmente atribuí-se uma função a cada uma. Essa, provavelmente estará relacionada comm processos do metabolismo e tradução.
As mutações revelam as funções dos genes. Só com as sequências de um gene não se pode afirmar a função desse. Usa-se uma análise genética e química para promover mudanças na composição celular e tentar achar a funçãodaquele gene. Não existe uma maneira simples de fazer isso, pois frequentemente não há conclusão. Para entendemos a função de um gene temos que ir mais fundo, e buscar correlações com dos produtos expressados e a alteração vista no organismo.
A biologia molecular iniciou com as suas atenções voltadas à E. coli.
III. A INFORMAÇÃO GENÉTICA EM EUCARIOTOS.
As células eucarióticas são mais complexas do que as procarióticas, logo o estudo dessa é mais complexo. 
As células eucarióticas podem ter surgido como predadoras. Com material genético isolado, grande comprimente e volume e sistema de sustentação, a célula eucariótica representa um upgrade em relação a procariótica. Dentro outras características, a principal é o sistema de endomenbranas. Um explicação plausível para tais estruturas é que no passado a célula era predadora e fagocitava outras células para se alimentar.
As células eucarióticas contemporâneas evoluíram de uma simbiose. A predação ajuda a explicar a origem das estruturas da célula eucariótica. Por exemplo, as mitocôndrias teriam surgido por englobamento de bactérias aeróbias por células anaeróbias e que evoluíram em simbiose com essa e sua descendência. Isso pode ter ocorrido durante o holocausto do oxigênio. Outra estrutura que surgiu por englobamento foi o cloroplasto presente nas algas e plantas. 
Os eucariotos possuem genomas híbridos. A junção de material genético de sua arqueia ancestral e bactérias endossinbiodizadas fazem parte da composição do genoma da célula eucariótica. Análises do genoma mitocondrial e dos cloroplatos são indício desta afirmação, pois ambos possuem “brechas” que sugerem degração. Entretanto, seu material genético não se perdeu, mas foi inserido no genoma do núcleo da célula eucariótica. Este codifica proteínas que tem funções nas respectivas organelas.
Os genomas eucarióticos são grandes. Eles praticamente fazem jus ao tamanho da célula, um fator determinante para sobrevivência. Mas o tamanho do genoma não tem muita função; pois, ao contrário da mitocôndria que tem apenas 11% de DNA não codificador, a eucariótica possui 98 %.
Os genomas eucarióticos são ricos em DNA regulador. Parte do DNA não codificador de um eucarioto é certamente dispensável, entretanto alguns tem funções especiais, como por exemplo: a regulação da expressão de genes adjacentes funcionando como uma DNA regulador. Esse regula quando e onde um gene deve se expressar. Isso foi crucial para a formação de organismos multicelulares complexos.
O genoma define o programa de desenvolvimento multicelular. Toda célula eucariótica que pertence a um tecido possui informação suficiente para produzir um organismo inteiro, entretanto constata-se que isso não acontece, pois elas utilizam seletivamente essa informação de acordo com sua formação pelos estímulos ambientais, o que as tornam diferentes. As células não recebem esses estímulos completamente passiva, mas ela troca ativamente sinais com sua vizinhança. O mesmo sistema de controle é usado para todas as células de um organismo em desenvolvimento, mas com consequências variadas dependendo das mensagens trocadas.
Muitos eucariotos vivem como células solitárias. Esses possuem uma complexidade comportamental e estrutural maior que as células de organismos multicelulares. Isso vê-se também na ancestralidade e mas sequências de seu DNA.
Uma levedura serve como um modelo mínimo de eucarioto. 
Os níveis de expressão de todos os genes de um organismo podem ser monitorados simultaneamente. É possível monitorar de forma simultânea a quantidade de mRNA transcrito que cada gene produz no genoma da sob qualquer condição escolhida, e verificar como esse padrão na atividade gênica muda quando as condições mudam.
A Arabidopsis foi escolhida dentre 300 mil espécies como uma planta-modelo.
O mundo das células animais é representado por um verme, uma mosca, um peixe, um camundongo e um humano.