INTERAÇÃO CELULAR

Prévia do material em texto

INTÉRFASE
 
A célula passa a maior parte de sua vida em intérfase. Nessa fase, ocorrem vários eventos importantes 
para a vida dela. É na intérfase que a célula apresenta atividade metabólica mais intensa. Esse 
metabolismo é comandado pelos genes da célula, que se localizam nos cromossomos. Entre os eventos 
que ocorrem nessa fase, podemos citar a duplicação do DNA (replicação), a síntese de RNA 
(transcrição) e a síntese protéica (tradução). A partir de agora, estudaremos os processos essenciais à 
vida das células.
 
A intérfase é o período do ciclo celular entre uma divisão celular e outra. 
Ela engloba três fases - G1, S e G2 -, sendo interrompida pela fase M, na 
qual acontece a divisão celular, que pode ser mitose ou meiose, 
dependendo do tipo de célula. Nós estudaremos apenas as fases da 
intérfase. 
 
 
A fase G1 acontece logo após a conclusão da divisão 
celular (mitose ou meiose). As células-filhas formadas 
pela divisão geralmente são pequenas. Durante a fase 
G1, as células crescem, recuperando seu tamanho 
original. A célula produz novas organelas e, para isso, 
seu núcleo apresenta atividade intensa, realizando 
processos como a transcrição de genes e a posterior 
tradução em proteínas. Esses processos serão estudados 
detalhadamente a seguir.
 
 
 
Na fase S, que significa "synthesis", ou seja, síntese de DNA, ocorre a 
replicação ou duplicação do DNA. Ela é fundamental para que a célula 
possa se dividir, pois garante que as células-filhas recebam uma cópia 
completa do material genético. Esse processo será visto detalhadamente a 
seguir.
 
 
 
Após a duplicação do material genético (fase S), a célula entra na fase 
G2. Nesse período, ocorre um crescimento adicional da célula, porém 
menor que o crescimento ocorrido em G1. Os genes continuam ativos, 
e o metabolismo permanece intenso. Isso ocorre porque, além de 
sofrer esse crescimento adicional, a célula está preparando-se para a 
divisão celular - que pode ser mitose ou meiose, dependendo do tipo 
de célula. Essa divisão requer várias proteínas, inclusive as formadoras 
do fuso acromático*. Outro evento importante é o término da 
duplicação dos centríolos*, que também atuam na divisão celular.
 
 
 
*Fuso acromático: 
Conjunto de fibras que são formadas entre os pólos da 
célula, nos quais se prendem os cromossomos durante a 
divisão celular. 
 
 
*Centríolos: 
Cilindro feito de microtúbulos (proteínas). São 
encontrados aos pares no interior dos centrossomos, que 
são os centros organizadores do fuso acromático da 
divisão celular de células animais. 
 
 
O período G0 é uma fase especial do ciclo celular, em que a 
célula não sofre mais divisão e entra em um repouso que pode 
ser temporário ou definitivo. Quando ele é temporário, a célula 
volta a se dividir, retornando ao ciclo. 
Células que raramente se multiplicam na fase adulta, como as 
nervosas e as cardíacas, permanecem constantemente nessa 
fase, mas, na fase jovem, passam pelas outras fases do ciclo 
normalmente. 
 
 
 
A membrana nuclear* é constituída por duas camadas de 
membrana repletas de poros, pelos quais transitam 
substâncias para dentro e para fora do núcleo. Por esses 
poros, o RNA mensageiro produzido no núcleo vai para o 
citoplasma, e algumas proteínas ali sintetizadas penetram 
no núcleo, onde atuam principalmente como enzimas. 
 
 
*Membrana plasmática: 
O núcleo das células pode ou não 
estar envolvido por uma 
membrana nuclear. Quando está, 
as células são chamadas de 
eucariontes e, do contrário, são 
ditas procariontes. 
 
 
Um componente bastante visível no núcleo interfásico 
é o nucléolo. Sua função é a produção do RNA 
ribossômico e a montagem dos ribossomos. 
O nucléolo é visto apenas na intérfase porque é nessa 
fase que o material genético está na forma de longos 
fios (cromatina) e os genes estão ativos, produzindo o 
RNA, diferentemente da fase M, em que acontece a 
divisão celular e o material genético está enovelado 
na forma de cromossomos. Nessa fase, os genes 
ficam inativos, pois as enzimas responsáveis por sua 
leitura não conseguem entrar em contato com eles. 
 
 
 
Durante toda a intérfase, o material genético da célula está 
na forma de cromatina, que consiste de DNA associado a 
proteínas (histonas e não histonas) e é o material do qual 
são feitos os cromossomos. 
As porções mais enoveladas da cromatina são chamadas de 
heterocromatina, e as mais descondensadas, na forma de 
longos fios, chamam-se eucromatina. 
 
 
 
Quanto mais condensado é o material genético, mais difícil 
é o acesso das enzimas aos genes. Isso significa que os 
genes só permanecem ativos enquanto estão na forma de 
longos filamentos - eucromatina. Quando estão 
condensados na forma de heterocromatina, eles se 
encontram inativos, pois as enzimas responsáveis pela 
leitura do DNA não conseguem entrar em contato com o 
filamento de DNA isolado. 
 
 
Eucromatina: as enzimas conseguem fazer a leitura dos genes. 
Heterocromatina: o DNA enovelado não permite o encaixe das enzimas, e os genes não são lidos, 
ficando inativos.
 
REPLICAÇÃO
 
A replicação é o processo pelo qual o DNA é duplicado, ou seja, de uma 
molécula de DNA, formam-se duas moléculas-filhas, idênticas à molécula 
original. Esse processo ocorre sempre na fase S do ciclo celular, um pouco 
antes da divisão. 
 
 
O DNA é uma molécula helicoidal composta por duas fitas complementares que contêm o código 
genético. Esse código é escrito pela combinação de quatro letras: adenina (A), citosina (C), guanina 
(G) e timina (T), que são as quatro bases nitrogenadas - ou nucleotídeos - que constituem as unidades 
químicas da molécula de DNA. A adenina sempre está "pareada" com a timina, o mesmo ocorrendo 
entre a citosina e a guanina. Na fita de RNA, a timina (T) é substituída pela uracila (U). 
A ordem em que as quatro bases nitrogenadas se encontram na fita de DNA determina a informação 
contida nela.
 
 
As duas fitas de DNA são antiparalelas, ou seja, estão 
posicionadas em sentidos opostos. Uma das fitas é 3'-5', e outra 
é 5'-3'. Por isso, a construção das novas fitas de DNA durante a 
replicação acontece em sentidos contrários. A extremidade 3' 
apresenta um grupamento OH livre e a extremidade 5', um 
grupamento fosfato livre.
 
 
O DNA sempre é construído na direção 5' - 3'. 
Quem faz esse trabalho são as enzimas DNA 
polimerases. Elas constroem a fita de DNA 
adicionando novos nucleotídeos de acordo com as 
regras de pareamento de bases (A com T e C com 
G) para duplicar o DNA. 
 
 
 
A partir de agora, vamos estudar o processo de duplicação do 
DNA celular. Em células eucariontes, esse processo acontece 
dentro do núcleo. Por meio da duplicação, a célula dobra a 
quantidade de DNA para, depois, sofrer divisão celular. Esse 
processo ocorre na fase S da intérfase. 
 
 
Primeiramente, a dupla fita de DNA precisa ser aberta. Quem realiza esse trabalho é uma enzima 
chamada helicase, que é capaz de quebrar as pontes de hidrogênio que unem a dupla fita (hélice) de 
DNA. O nome de cada enzima está associado ao substrato ou à substância sobre os quais ela age. 
Assim, adiciona-se o sufixo ase ao substrato ou à substância.
 
 
Uma vez separadas, as duas fitas do DNA passam a ser copiadas. A enzima responsável pela síntese 
das novas fitas de DNA é a DNA polimerase. Mas essa enzima não consegue inserir o primeiro 
nucleotídeo da fita. Ela só é capaz de adicionar nucleotídeos a outro previamente posicionado no início 
da nova fita. Portanto, é necessário o trabalho de outra enzima antes da DNA polimerase: a iniciase(ou primase). Ela inicia a síntese da nova fita com um segmento curto de RNA. Esse fragmento de 
RNA, por sua vez, é chamado de iniciador (ou primer). Note que o nome da maioria das enzimas está 
relacionado à função delas.
 
 
Depois da síntese dos iniciadores, a DNA polimerase III começa a adicionar os nucleotídeos. Como 
mencionado anteriormente, as novas fitas de DNA só podem ser construídas continuamente na direção 
5' - 3'. Assim, uma das fitas molde (3' - 5') é duplicada continuamente, sendo chamada de fita líder. A 
outra (5' - 3') é duplicada em pequenos fragmentos, cada um requerendo um iniciador. São os 
chamados fragmentos de Okazaki. A fita formada pelos fragmentos de Okazaki é chamada fita 
atrasada ou descontínua.
 
 
 
Após a síntese das novas fitas de DNA, os fragmentos de Okazaki constituídos de RNA precisam ser 
retirados e substituídos por DNA. Esse é o trabalho da enzima DNA polimerase I. Ela apresenta o "I" no 
nome, apesar de trabalhar depois da DNA polimerase III, porque foi descoberta pelos cientistas antes 
da "III".
 
 
 
Finalmente, depois que as novas fitas estão completamente compostas por DNA, os espaços 
remanescentes entre os fragmentos de DNA são ligados por uma enzima chamada DNA ligase. Assim, 
a fita de DNA conclui a sua duplicação. Duas moléculas-filhas foram formadas, cada uma recebendo 
uma fita de DNA antiga e uma nova.
 
 
 
A duplicação do DNA é semiconservativa, ou seja, as 
duas fitas da molécula de DNA se separam e cada uma 
delas serve de molde para a construção de uma nova 
fita. Dessa forma, cada molécula original de DNA fica 
"pareada" com uma das moléculas-filhas.
 
 
A molécula de DNA pode sofrer mutações, que são alterações que acontecem na estrutura original do 
DNA e podem ter várias causas: raios UV (ultravioletas), raios X, gama, entre outros. Até mesmo 
alguns alimentos podem induzir a mutações no DNA. Muitas delas são corrigidas pela própria célula. 
Outras, entretanto, permanecem, podendo causar doenças graves como o câncer e outras doenças 
genéticas. 
Modificações na seqüência de DNA causam alterações nas proteínas formadas a partir do código 
contido no DNA. Dessa forma, essas proteínas podem perder sua função, alterando o funcionamento 
normal das células. 
 
 
TRANSCRIÇÃO
 
Agora, vamos estudar a transcrição, que consiste na síntese 
de RNA a partir de um molde de DNA. 
Para isso, precisamos entender as principais diferenças do 
RNA em relação ao DNA: 
- O RNA é formado por uma fita simples, enquanto o DNA é 
formado por duas fitas de nucleotídeos entrelaçadas. 
- Participam da constituição do DNA adenina, timina, citosina 
e guanina. Já no RNA, no lugar de timina encontramos 
uracila. 
 
 
 
As unidades fundamentais da hereditariedade são os genes, que são 
trechos de DNA formados por seqüências específicas de nucleotídeos. 
Os genes contêm as informações para a formação das proteínas. 
Quem faz a ligação entre o DNA e as proteínas é o RNA. 
O RNA é produzido no núcleo da célula, em organismos eucariontes. 
Primeiramente, as fitas de DNA são abertas pela enzima RNA 
 
polimerase. Na transcrição, apenas a parte do DNA correspondente ao 
gene que precisa ser transcrito é aberta. 
 
Uma vez abertas as fitas de DNA, uma delas serve como molde para 
a construção do RNA. O RNA é sintetizado através da ação da 
enzima RNA polimerase.
 
 
Existem vários tipos de RNA: o RNA mensageiro (mRNA), o RNA transportador (tRNA) e o RNA 
ribossômico (rRNA). 
O RNA mensageiro leva consigo a informação contida no DNA para o citoplasma, onde ela é lida pelos 
ribossomos e traduzida em proteínas. 
Entretanto, antes disso o RNA precisa ser processado, ou seja, as seqüências de nucleotídeos sem 
função, que são os íntrons, precisam ser separadas dos éxons, que são as partes da molécula original 
que permanecem para formar o RNA mensageiro, sendo posteriormente excluídas da cadeia. Esse 
processo acontece no núcleo.
 
 
O RNA transportador é encarregado de se ligar aos 
aminoácidos e levá-los aos locais de montagem de 
proteínas. Essa montagem acontece no citoplasma, com a 
ajuda dos ribossomos. Existem duas regiões importantes na 
molécula de RNA transportador: o anticódon* e o local de 
ligação ao aminoácido. 
*Anticódon: Região que se liga ao códon, contido na 
molécula de mRNA. 
 
 
O RNA ribossômico (rRNA), juntamente com as proteínas 
forma os ribossomos, que são as organelas responsáveis 
pela leitura do código contido no mRNA para a formação 
das proteínas. A transcrição do RNA ribossômico e a 
montagem dos ribossomos acontecem em uma região 
especial do núcleo: o nucléolo. 
O ribossomo é dividido em duas partes: a subunidade 
maior e a subunidade menor. 
 
 
TRADUÇÃO
 
Agora passaremos a estudar a tradução, que também é chamada de síntese protéica 
e é o processo pelo qual as proteínas são formadas. 
A mensagem genética contida na molécula de mRNA é lida em grupos de três bases 
nitrogenadas, que formam os códons. Cada códon corresponde a um dos 20 
aminoácidos existentes. 
 
 
Tabela com os códons do RNA mensageiro e os aminoácidos correspondentes.
 
 
 
Primeiramente, o RNA mensageiro sai do núcleo 
para o citoplasma para ser lido pelos ribossomos. 
A subunidade menor do ribossomo se encaixa na 
fita de mRNA, e nesse ponto se inicia a tradução.
 
 
Quando a subunidade menor do ribossomo liga-se 
ao mRNA, o primeiro aminoácido da cadeia 
protéica é adicionado pelo RNA transportador, 
iniciando-se a síntese protéica. Esse aminoácido é 
sempre a metionina (representada pela sigla Met), 
qualquer que seja a cadeia de proteína. Portanto, 
todas as fitas de mRNA começam com o códon 
AUG, que corresponde à metionina.
 
 
Depois que a metionina se encaixa, a subunidade maior se posiciona sobre a subunidade menor do 
ribossomo e, então, o sistema está pronto para iniciar a leitura do mRNA.
 
Em seguida, o próximo aminoácido é trazido pelo 
tRNA. Este se liga ao segundo códon do mRNA. O 
novo aminoácido codificado liga-se à metionina, e 
o tRNA que transportou a metionina é descartado. 
O ribossomo se locomove para a direita sobre a 
fita do mRNA, alcançando o próximo códon.
 
 
A proteína é alongada à 
medida que o ribossomo 
"anda" sobre a fita de mRNA e 
faz a leitura dos códons nela 
contidos. Os tRNAs trazem os 
aminoácidos até o ribossomo, 
onde eles são ligados uns aos 
outros para formar a proteína. 
 
 
O tRNA tem o anticódon, um código de três letras, contrário ao códon do mRNA. É por esse motivo que 
o tRNA e o mRNA se encaixam.
 
Quando o ribossomo encontra o 
códon UAA, UAG ou UGA, isso 
significa que a proteína está 
completa. Esses são os três 
códons de parada, o que indica 
que a síntese da proteína deve 
cessar. 
 
 
Quando o ribossomo encontra o códon de parada, um fator de término é ligado ao códon. Nesse 
momento, o sistema de tradução se desfaz e os componentes são liberados no citoplasma da célula.
 
As proteínas podem assumir várias rotas diferentes durante ou após sua 
síntese. Essas rotas guiam as proteínas aos seus destinos finais, onde elas 
exercem sua função. O que define a rota de cada proteína é a sua 
estrutura química. As proteínas que são sintetizadas no citoplasma são 
encaminhadas para o núcleo, para as mitocôndrias, para os cloroplastos 
(no caso das plantas) e para os peroxissomos.
 
 
Já as proteínas com destino aos lisossomos, vesículas 
secretoras e superfície da célula (a membrana plasmática) 
devem obrigatoriamente passar pelo retículo endoplasmático 
e pelo complexo de Golgi, que são as organelas responsáveis 
peladistribuição das proteínas aos locais corretos. 
Os ribossomos percebem seqüências especiais no mRNA, que 
significam que a proteína deve ser sintetizada no interior do 
retículo endoplasmático. Assim, o ribossomo se dirige para o 
retículo endoplasmático e acopla-se a ele. Dessa maneira, é 
formado o retículo endoplasmático rugoso (RER), composto 
pelo retículo endoplasmático liso e os ribossomos. 
 
 
Assim que o ribossomo se acopla ao retículo endoplasmático, a 
proteína passa a ser sintetizada para dentro dele. Em seguida, 
vesículas que brotam do RER levam as proteínas até o complexo 
de Golgi e deste para a membrana celular, para o exterior da 
célula ou para os lisossomos, que são organelas digestivas. 
 
 
INIBIDORES DA SÍNTESE DE RNA OU DE PROTEÍNAS
 
Existem várias substâncias que bloqueiam a síntese de RNA ou de 
proteínas, impedindo o crescimento e o desenvolvimento de 
determinados organismos. A medicina utiliza substâncias inibidoras 
que agem sobre microorganismos procariontes (bactérias) para a 
fabricação de remédios que curam doenças ocasionadas por eles. 
São os antibióticos. Esses medicamentos agem sobre as bactérias, 
mas não têm efeito sobre seres eucariontes, como nós. 
 
 
Todavia, existem substâncias que também impedem a síntese de RNA e de proteínas de células 
eucariontes. Elas não podem ser utilizadas como remédios antibióticos, pois bloqueiam o 
funcionamento das células humanas.
 
A rifamicina é um antibiótico que atua sobre seres procariontes, 
bloqueando a síntese de RNA. Ela impede a iniciação das 
cadeias de RNA através da ligação com a RNA polimerase, 
enzima que faz a construção do RNA. A ligação com a rifamicina 
inativa a RNA polimerase, e as cadeias de RNA não são 
formadas.
 
 
O antibiótico chamado estreptomicina age sobre seres procariontes, impedindo a formação do 
complexo de iniciação da síntese das proteínas, ou seja, a ligação das duas subunidades do ribossomo 
ao primeiro RNA transportador de uma proteína.
 
 
 
A tetraciclina é um antibiótico que inibe a síntese de proteínas nas bactérias bloqueando o sítio de 
ligação do RNA transportador ao ribossomo. Com isso, o aminoácido ligado ao RNA transportador não é 
transferido, e a proteína não é formada. 
 
 
 
O cloranfenicol é um antibiótico que inibe a síntese de proteínas bacterianas. Ele age impedindo a 
transferência da cadeia de aminoácidos de um RNA transportador para outro. Com isso, a proteína é 
impedida de ser formada. A síntese de proteínas de eucariontes não é afetada. 
 
 
 
A eritromicina bloqueia a movimentação do ribossomo sobre a fita de RNA mensageiro, impedindo a 
síntese de proteínas. Atua como antibiótico, pois age somente sobre seres procariontes (bactérias).
 
 
 
Um exemplo de inibidor que atua tanto sobre eucariontes quanto procariontes - e, portanto, não pode 
ser utilizado como remédio - é a puromicina, que interrompe a formação da proteína, liberando-a antes 
de ela estar completamente formada. Ela se liga à proteína em formação, o que impede a adição de 
novos aminoácidos.
 
 
 
A actinomicina D age sobre células 
procariontes e eucariontes. Essa substância 
liga-se ao DNA da célula e bloqueia a leitura 
do DNA pela RNA polimerase, impedindo, 
assim, a formação do RNA.