PROCESSOS BIOLÓGICOS 2

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´ Introdução
estruturas celulares, são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos. Essa constatação colabora com o conceito da ‘teoria celular’, que define: os seres vivos têm constituição celular. Nos tecidos corporais dos organismos animais, elas cumprem inúmeras funções especializadas, as quais relacionam-se, principalmente, à reprodução, ao desenvolvimento, à manutenção e à hereditariedade.
Você sabe o que elas têm em comum? As células procarióticas e eucarióticas apresentam características importantes, como, por exemplo, possuírem uma membrana plasmática que têm a extraordinária função de proteger e regular a maioria das funções celulares. Além disso, no meio interno das células eucarióticas, há inúmeras organelas que cumprem funções específicas e colaboram para a compreensão das funções dos tecidos e sistemas de órgãos. Porém, as unidades biológicas da vida não estão limitadas às estruturas e suas atividades, sabe por quê? Em nível molecular, entendemos como os processos biológicos de saúde e de doença podem estar relacionados com o genoma dos seres vivos, principalmente nos mecanismos de replicação, transcrição, tradução e regulação da expressão da informação genética: processo característico de cada ser vivo.
2.1 Membranas biológicas
Além de possuírem uma delimitação do espaço externo, as células são compartimentalizadas internamente por membranas: finas camadas. As membranas exercem atividades variadas e complexas nas células, entre as quais: seleção de solutos, impedindo trocas aleatórias de compostos entre os meios intra e extracelulares; formação de vesículas de transporte; reconhecimento e adesão intercelular; interação com substâncias sinalizadoras, como hormônios e neurotransmissores, por meio de receptores.
2.1.1 Estrutura e função das membranas biológicas
Ao microscópio eletrônico, as membranas apresentam-se como camadas duplas. De origem lipídica, são formadas basicamente por fosfolipídios, proteínas e colesterol. Em geral, uma unidade de fosfolipídio é formada por uma ‘cabeça’ contendo fosfato e uma cauda dupla, formada por cadeias lipídicas. Esses fosfolipídios sempre se orientam com as caudas voltadas umas para as outras, de modo que a ‘cabeça’ de fosfato fique voltada para o meio extracelular e intracelular. 
2.1.2 Componentes lipídicos de membrana 
 os fosfolipídios têm propriedade anfipática? Isso significa que são moléculas que possuem domínios hidrofílicos (cabeça polar, solúvel em água) e domínios hidrofóbicos (cadeias hidrocarbonadas, apolares, não solúveis em água). Para saber mais sobre esse tema, clique nas setas a seguir. Esta característica dos fosfolipídios é crucial para a compreensão da organização das membranas nos organismos vivos, que são constituídos por grandes quantidades de água. O fosfolipídio mais abundante das membranas é a fosfatidilcolina. Outros tipos podem estar presentes em concentrações variadas, tanto na superfície das células quanto nas organelas. Nas membranas, a composição por fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina e fosfatidilinositol são mais abundantes na monocamada interna; por sua vez, esfingomielina e fosfatidilcolina são mais presentes na - 4 - abundantes na monocamada interna; por sua vez, esfingomielina e fosfatidilcolina são mais presentes na monocamada externa da membrana plasmática. Alguns fosfolipídios podem ainda estar ligados a carboidratos, formando, assim, glicolipídios.
O colesterol, molécula anfipática, encontra-se intercalado entre os fosfolipídios. É capaz de reduzir a mobilidade e a fluidez da membrana. Isso ocorre devido à sua estrutura rígida, esteroide, que contribui com a característica de barreira seletiva da bicamada.
Figura - Estrutura do colesterol.
Normalmente, as membranas possuem estrutura fluida, sendo variável de acordo com o grau de saturação dos ácidos graxos das cadeias hidrocarbonadas presentes nas caudas dos fosfolipídios. Quanto mais insaturações, ou seja, presença de ligações duplas, maior a fluidez; quanto mais saturações, ou seja, presença de ligações simples, maior a rigidez. Veja, na figura a seguir, a movimentação de moléculas lipídicas na bicamada.
Figura 4 - Difusão transversal
 Por essa propriedade, os componentes da bicamada podem ser deslocados lateralmente pela superfície da membrana, mas também de uma monocamada para outra. Esse tipo de movimento é denominado flip-flop.
2.1.3 Componentes proteicos de membrana
Além dos fosfolipídios, as membranas celulares são constituídas por proteínas, cuja razão lipídio:proteína é equilibrada, na maioria das vezes. Porém, há membranas nas quais as quantidades de lipídios e de proteínas são bastante diferentes. Exemplos clássicos são as bainhas de mielina dos neurônios, ricas em lipídios de diversas naturezas, e da membrana interna das mitocôndrias, em que são observadas grandes quantidades de proteínas d complexo enzimático. 
Figura 5 - Moléculas de proteínas integrais e da membrana plasmática. 
2.1.4 Glicolipídios e glicoproteínas
Como lipídios e proteínas membranosas podem se associar a moléculas de carboidratos, formam, respectivamente, glicolipídios e glicoproteínas.
Os resíduos de carboidratos dos glicolipídios e das glicoproteínas são observados na superfície externa da membrana plasmática, formando o glicocálice. Essas associações cumprem diversas funções, tais como: proteção celular contra agentes nocivos mecânicos e químicos; adesão e reconhecimento intercelular; determinação de grupos sanguíneos; proteção antigênica frente a agentes infecciosos; ação enzimática.
2.2 O modelo do mosaico fluido explica a dinâmica das membranas biológicas
Fosfolipídios e proteínas de membrana têm como característica comum a capacidade de se movimentarem nas monocamadas das membranas. Imaginando essa dinâmica dos constituintes da membrana em estado fluido é que se originou o modelo do mosaico fluido.
Para sabermos um pouco mais sobre esse assunto, cabe uma contextualização dos seus cientistas: Garth L. Nicholson formou-se no Instituto de Medicina Molecular de Huntington Beach, (Estados Unidos) e na Universidade de Newcastle (Austrália) – publicou mais de 650 artigos, incluindo a edição de 20 livros. Atuou nos conselhos editoriais de 30 revistas médicas e científicas. Ganhou muitos prêmios. 
Em 1972, Nicholson e Singer publicaram um trabalho inovador em biologia. Esse fato, explica sinalização célula-célula, divisão celular, brotamento de membranas e fusão celular. Se a membrana apresenta certa permeabilidade, há intercâmbio de substâncias entre os meios intra e extracelulares e entre o citosol e o interior das organelas. Assim, é importante lembrar que os processos dinâmicos de transporte de substâncias pela membrana ocorrem com ou sem consumo de energia. Dessa forma, entendemos que há duas formas de transporte por meio da membrana: nos mecanismos de transporte passivo, não há gasto de energia; já o transporte ativo, dependente de energia.
2.2.1 Componentes das membranas envolvidos no transporte passivo e ativo 
Para uma substância ser transportada sem consumo energético, é necessário compreender as estruturas moleculares da membrana versus a molécula/composto que será transportada. Para o transporte passivo, é considerada a própria estrutura lipídica da membrana na difusão simples. Já algumas categorias de proteínas transmembranas, permitem a passagem dos solutos, como canais iônicos e permeases (transportadores) na difusão facilitada. O transporte ativo ocorre por proteínas transportadoras, porém por uma dinâmica bastante diversa.
moléculas pequenas e apolares podem se mover passivamente por difusão simples, por canais ou transportadores;
o transporte passivo permite que as moléculas se movam a favor dos seus gradientes de concentração;
já no transporte ativo, o movimento é contrário ao gradiente de concentração, necessita de um e exige aporte de energia.
Direcionamento de solutos a partir da membrana
Um dos fatores que diferenciam os dois tipos de transporte é o direcionamento dos solutos a partir da membrana. Para que ocorrao movimento de solutos por difusão, seja ela simples ou facilitada, é necessária uma diferença de concentração entre os meios intra e extracelular.
Assim, os solutos se deslocam do meio de maior concentração para o de menor concentração, a uma dada velocidade. Essa diferença é chamada de gradiente de concentração. Além disso, há solutos carregados eletricamente, como íons Na+ (sódio) e K- (potássio), que podem ser movimentados pelo gradiente de voltagem e de concentração, formando o gradiente eletroquímico.
Dessa forma, a difusão ocorre sempre a favor dos gradientes de concentração e do eletroquímico, sem gasto de energia (transporte passivo). Pelo contrário, o transporte ativo vai ao inverso dos gradientes de concentração e eletroquímico, com gasto de energia.
Transporte passivo por difusão simples 
As substâncias lipossolúveis (miscíveis nos fosfolipídios) atravessam o cerne hidrofóbico das membranas com relativa facilidade.
Moléculas apolares e pequenas como O2 (oxigênio), o CO2 (dióxido de carbôno) e o N2 (nitrogênio), da mesma forma que moléculas lipossolúveis com maior peso molecular, como ácidos graxos e o colesterol, podem difundir-se pelas bicamadas lipídicas. Em contrapartida, há moléculas com natureza polar, como o glicerol e a ureia, que também atravessam as membranas celulares por serem pequenas o suficiente e não estarem carregadas eletricamente.
 Transporte passivo por difusão facilitada 
Para difusão das moléculas hidrossolúveis, deve ser considerado seu tamanho, ou seja, se for grande, maior será a dificuldade de transporte. São exemplos dessas moléculas os açúcares simples glicose e frutose, os aminoácidos e os nucleotídeos. Outra característica importante é a presença de carga elétrica. Os íons, por possuírem carga elétrica, encontram-se dissolvidos em solução aquosa e estabelecem associações com moléculas de água, fator impeditivo ao transporte por difusão simples.
Da mesma forma, na difusão facilitada, a mobilização das partículas de soluto ocorre em função dos seus gradientes de concentração e elétrico, sem consumo de energia. A principal diferença entre a difusão simples e a facilitada está centrada na necessidade de proteínas, canais iônicos e permeases, na difusão facilitada.
Figura 6 - Íons inorgânicos e moléculas orgânicas polares atravessam a membrana por transportadores ou canais iônicos 
Canais iônicos
São proteínas transmembrana encontradas em todos os tipos de células, sendo específicos para os íons que transportam (Na+, K+, Ca2+ e Cl-). Lembrando que o transporte iônico é impulsionado pelo gradiente eletroquímico, ou seja, depende tanto da concentração do íon quanto do total de cargas positivas e negativas presentes dentro e fora da célula. 
Permeases
Cada permease possui locais de ligação específicos para um ou dois tipos de solutos, em um ou ambos lados da bicamada, que se fixam à proteína e são transferidos para o lado oposto. Há diversos tipos de permeases que estão relacionadas aos processos de transporte. 
Nos processos de cotransporte por simportadores e antiportadores, uma partícula depende da outra para ser transportada.
Transporte ativo
Algumas substâncias transportadas pela membrana não obedecem aos gradientes de concentração e eletroquímico e, para isso, há consumo de energia.
Como o aparato da bomba necessita de energia, esta é obtida na clivagem do ATP realizada pela Na+K+-ATPase na presença de Mg2+. O ATP se associa ao seu sítio específico localizado na porção citosólica da subunidade proteica e sua quebra promove o transporte de três Na+ para o meio extracelular e de dois K+ para o citoplasma.Quando ocorre a hidrólise do ATP, é liberado o ADP, e o fosfato inorgânico é transferido para uma das subunidades. Dessa forma, ocorre a fixação de três Na+ no transportador. Em seguida, ocorre uma alteração conformacional na estrutura da bomba, o que resulta no efluxo (saída) de Na+ da célula. Na sequência, dois K+ presentes no meio extracelular se associam às subunidades α da bomba, provocando uma desfosforilação (liberação do fosfato). Por fim, a desfosforilação faz com que a bomba retome seu estado inicial, gerando influxo (entrada) dos K+ para o citoplasma.
Osmose
Ao serem comparadas duas soluções, aquela que apresentar quantidade maior de solutos (moléculas dissolvidas) é a mais concentrada, sendo denominada solução hipertônica. Já aquela que apresenta menor concentração, é chamada hipotônica, em relação à primeira. Dessa forma, se essa comparação for realizada entre meios diferentes separados por uma membrana semipermeável, ocorre a osmose. Esse fenômeno consiste na passagem de água do meio hipotônico, de menor concentração de soluto, ao meio hipertônico, de maior concentração de soluto. Veja, no objeto a seguir, essa tendência da água em diluir o meio mais concentrado da solução.
Meio isotônico
Meio hipertônico
Solução hipotônica
Aquaporinas
São proteínas canais específicas para passagem de água em membranas celulares de hemácias e células epiteliais, aumentando a permeabilidade à água. As aquaporinas são importantes para reabsorção de água nos néfrons, pois aumentam a permeabilidade dos túbulos coletores e ramo ascendente da alça de Henle, pela sua inserção na membrana apical das células.
Organelas celulares
As organelas são classificadas como membranosas (retículo endoplasmático, mitocôndrias, lisossomos, complexo golgiense) ou não membranosas (ribossomos, centrossomo e o citoesqueleto. Componentes das células em geral, a composição das células animais (citosol e organelas) é bastante semelhante, embora sejam reconhecidos diversos tipos celulares nos tecidos. Como vimos, as organelas podem ser classificadas como membranosas ou não membranosas.
Citosol
Nas células eucarióticas, o citosol abriga constituintes comumente encontrados na região protoplasmática das bactérias, como enzimas, ribossomos e ácidos nucleicos (RNAs ribossômicos, mensageiros e de transferência).
O citosol se estende do envelope nuclear à membrana plasmática. Dessa forma, ocupa o espaço localizado entre as organelas. Além de enzimas e dos elementos da síntese de proteínas, nele estão presentes as moléculas sinalizadoras (mediadores intracelulares, hormônios e íons), chaperonas (proteínas que auxiliam no dobramento das proteínas citoplasmática), proteassomas (enzimas que descartam moléculas peptídicas disfuncionais) e inclusões (grânulos de glicogênio, gotículas lipídicas, pigmentos e cristais proteicos).
Citoesqueleto
É um sistema de estruturas fibrilares que auxiliam a manutenção da forma das células, bem como os movimentos celulares. Os componentes primários do citoesqueleto são os microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos, todos de origem proteica. Das funções dos microfilamentos e dos microtúbulos, o direcionamento para moléculas de proteínas e organelas são as mais importantes.
Filamentos intermediários
São denominados intermediários, pois apresentam menor espessura quando comparados com os microtúbulos, e maior, quando comparados aos microfilamentos (diâmetro de aproximadamente 10 nm). Colaboram com a manutenção da forma das células e da posição das organelas. São encontrados nas células que compõem tecidos que suportam grandes variações de tensão.
Microfilamentos
São longas fibras de actina com diâmetro entre 4 e 6 nm. A actina é abundante nas fibras musculares estriadas e, nas demais células, fixam-se em diversos pontos do citoesqueleto. Estão presentes nas microvilosidades da região apical das células epiteliais do intestino delgado (bordas estriadas) e túbulos contorcidos proximais dos néfron renais (bordas em escova), responsáveis por funções de absorção e secreção.
Matriz extracelular
A matriz extracelular é o elemento intercelular dos organismos multicelulares. É um componente fluídico, composto por glicoproteínas, colágeno, fibronectina e laminina.
Organelas membranosas
O processo de evolução das células eucariontes culminou com a aquisição de membranas que levaram à formação de compartimentos individualizados, com diferentes composições químicase funções específicas: as organelas. Elas segregam e organizam os processos bioquímicos intracelulares, fornecendo a estrutura ao desenvolvimento e a diferenciação celular.
 Mitocôndrias
A função básica das mitocôndrias é produzir energia, ou seja, ATP (trifosfato de adenosina), por meio da fosforilação oxidativa. Além disso, são importantes para regulação da apoptose. Nas células eucarióticas, há grandes quantidades de mitocôndrias, cujo número pode variar de uma centena até milhares. Quanto maior for a demanda energética da célula, maior será a quantidade de mitocôndrias. Dessa forma, fica fácil entender por que células muito ativas e que consomem muita energia, como os neurônios e as fibras musculares estriadas esqueléticas e cardíacas, possuem grandes quantidades de mitocôndrias. A maioria é alongada, com membrana externa lisa; um espaço intermembrana; uma membrana interna rica em proteínas e arranjada em muitas dobras e, por isso, são chamadas cristas que delimitam um espaço denominado matriz mitocondrial.
 
Figura 12 - Mitocôndrias: As mitocôndrias possuem genoma (DNA circular) e ribossomos próprios, fato que corrobora com sua possível origem a partir de bactérias aeróbicas ancestrais. Curiosamente, o DNA mitocondrial, além de ser muito menor que o DNA encontrado no núcleo, produz poucas – mas importantes – proteínas para fosforilação oxidativa.
Retículo endoplasmático
O retículo endoplasmático é uma organela membranosa, descrita como uma complexa rede de túbulos profusos interligados com aspecto achatados ou cilíndricos. O retículo endoplasmático se origina a partir da membrana externa do envelope nuclear (aspecto granular devido aos ribossomos). A membrana do retículo endoplasmático rugoso (granular) é contínua, a partir do envelope nuclear, com aspecto granular característico pela presença dos ribossomos. Na sequência, a superfície da organela vai se tornando lisa, sem ribossomos –  retículo endoplasmático liso (agranular).Retículo endoplasmático,Ribossomos,Ribossomos livres, Retículo endoplasmático liso
Complexo golgiense 
O complexo golgiense é formado por um conjunto de cisternas sobrepostas em número de três a oito sáculos. No geral, suas funções são modificar, ordenar (empacotar) e enviar substâncias até seus destinos corretos nas células. Além disso, atuam de forma complementar ao retículo endoplasmático rugoso. Dessa forma, vesículas de proteínas se desprendem do retículo endoplasmático rugoso e se unem ao complexo de Golgi através das cisternas cis. Na sequência, as proteínas são transferidas por vesículas até a cisterna trans, de onde são direcionadas para secreção. As modificações das proteínas vão ocorrendo à medida que são encaminhadas pelas cisternas, processo em que são determinados os destinos celulares corretos nas células. Dessa forma, as vesículas que surgem da região trans contêm proteínas para serem incorporadas às membranas, aos lisossomos ou para comporem secreções diversas.
Lisossomos
Os lisossomos são organelas membranosas com funções importantes para célula como renovação de estruturas em desuso e que precisam ser eliminadas. Estão presentes em grande número em células com função secretória e do sistema imunológico.
No meio interno dos lisossomos, são encontradas enzimas como proteases, lipases, glicosidases, nucleases, fosfolipases: todas envolvidas com digestão ou degradação de macromoléculas.
As enzimas lisossomais são ativas em meio ácido (pH próximo a 5), mantido pela presença de bombas de H+ que importam moléculas de H+ ao lúmen da organela. Pela grande quantidade de enzimas, a membrana dos lisossomos necessita de um sistema de proteção contra danos. Esse mecanismo está relacionado com a densa constituição de glicoproteínas (proteínas glicosiladas) na porção interna da membrana. Se a organela for rompida e houver a liberação das enzimas, a ação do pH praticamente neutro do citosol, poderá inativá-las, reduzindo os riscos às células.
Em algumas doenças, as enzimas lisossomais podem estar ausentes ou com ação incompleta, o que resulta no acúmulo de substratos no lúmen da organela. Essa característica define as doenças de depósito lisossômico. Por exemplo, a deficiência de alfa-galactosidase A provoca a doença de Fabry, enquanto a deficiência de beta-glicocerebrosidade provoca a doença de Gaucher. Todas são doenças raras, graves e potencialmente fatais.
Núcleo e DNA
O núcleo das células eucarióticas é delimitado por membrana que, no seu interior, encerra o genoma. É importante compreender a estrutura e a dinâmica do núcleo e dos ácidos nucleicos, pois a partir daí são elucidados os mecanismos de replicação do DNA e da transcrição e processamento do RNA, os quais serão traduzidos (codificados) em proteínas.
Envelope nuclear
O envelope nuclear separa o conteúdo nuclear do citoplasma e representa a barreira membranosa seletivamente permeável, cujos poros nucleares permitem o intercâmbio de proteínas, ribonucleoproteínas e RNAs entre o núcleo e o citoplasma.
As membranas do envelope nuclear são diferentes quanto às suas estruturas e funções. A membrana externa é bastante semelhante e contínua à membrana do retículo endoplasmático rugoso, sendo ambas repletas de polirribossomos associados. A membrana interna tem sua superfície suportada por uma rede de filamentos intermediários de proteínas, denominado lâmina nuclear
A avaliação do tamanho, forma e estrutura do núcleo das células é importante para diagnosticar tumores. Ao final do ciclo vital, as células apresentam nítidas alterações nucleares. Essas alterações podem incluir cariólise, ou seja, o desaparecimento do núcleo em função da atividade da enzima DNAses e que degrada o DNA; picnose quando há condensação da cromatina, levando à diminuição dos núcleos e cariorrexe, ou seja, a fragmentações do núcleo.
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Poros nucleares
A membrana nuclear possui poros nucleares, aberturas de 70 a 80 nm, que são formados da fusão das membranas interna e externa do envelope nuclear. Essa estrutura controla o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma bidirecionalmente.
Nucléolo
O nucléolo é uma região não membranosa do núcleo e local da síntese de RNA ribossômico (genes ativos para RNAr), produção e organização inicial dos ribossomos. No núcleo, tem tamanhos variados, sendo que em algumas células podem ser observados mais de um nucléolo. São bastante desenvolvidos em células com atividade de síntese de proteínas intensa.
Cromatina
A cromatina, material nuclear organizado em duas categorias – eucromatina e heterocromatina –, contém DNA associado a proteínas nucleares como as histonas.
Geralmente as duas categorias de cromatina são encontradas no núcleo, sendo a forma condensada chamada heterocromatina, e a forma dispersa denominada eucromatina.
Indica a cromatina ativa, ou seja, nela a informação genética do DNA pode ser reconhecida e processada. Alguns exemplos de células com eucromatina abundante são os hepatócitos e os neurônios, por apresentarem grande atividade metabólica.
A cromatina, como visto, é um complexo formado pelo DNA associados a proteínas estruturais, que tem um comprimento total de aproximadamente 1,8 m, curiosamente cem mil vezes maior que o diâmetro do próprio núcleo. Essa intrigante característica pode ser explicada pelo perfeito dobramento e compactação do DNA no núcleo das células.
Durante a divisão celular, a cromatina sofre compactações adicionais, originando os cromossomos. Cada espécie de seres eucarióticos tem um conjunto de cromossomos característicos, que, às vezes, podem variar em número e/ou forma. Na espécie humana, por exemplo, são normalmente contados 46 cromossomos.
Nucleossomas
As unidades estruturais da cromatina são representadas pelos nucleossomas, isto é, associações entre o DNA e as histonas (o DNA “enrola-se” em torno de um núcleo da proteína), encontrados tanto na eucromatina quanto na heterocromatina. Essas estruturas representam o primeiro nível de dobramento da cromatina, o que pode encurtar o DNA em aproximadamente sete vezes em relação à molécula de DNA esticada.O núcleo do nucleossoma consiste em octâmeros de histonas (oito unidades de histonas de diferentes tipos), onde são enroladas as moléculas de DNA.
A compactação em diversos nucleossomas adjacentes, separados por pequenos segmentos da fita de DNA a cada 2 nm, permite uma incrível capacidade de compactação da cromatina e por consequência dos cromossomos. Na heterocromatina, as fibras da cromatina são compactadas e dobradas umas nas outras. Já na eucromatina, as fibrilas da cromatina são dispostas de forma mais dispersa.
Cromatina condensada origina os cromossomos?
Nas células em divisão, a cromatina vai sendo condensada e organizada em cromossomos. Cada cromossomo é formado por duas cromátides, estruturas unidas pelos centrômeros. Essa conformação em cromátides se deve à fase de síntese de DNA na fase S do ciclo celular (esse assunto será explorado mais a frente nesse curso), que precede a divisão mitótica, na qual o DNA é replicado em antecipação. Nos cromossomos, cada extremidade é chamada de telômero, que encurtam a cada divisão celular.
Genes e síntese de proteínas
Quando o genoma humano foi finalmente mapeado, houve uma considerável surpresa ao se verificar que continha apenas cerca de 30 mil genes e não 50 mil ou mais, como se esperava. A explicação pode ser dada pela existência de um grande número de mRNA, em torno de 85 mil.
Genes
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. As informações sobre estrutura e regulação dos genes estão cada vez mais detalhadas. Nas células eucarióticas, as regiões dos genes que determinam as orientações para a síntese de proteínas são encontradas nos éxons, estando separadas por outras regiões, aparentemente inativas, denominadas íntrons.
O início da transcrição gênica ocorre por meio de um promotor, região onde se associam a enzima RNA polimerase e seus cofatores. Essa região, normalmente, contém uma sequência alternada de nucleotídeos de timidina (T) e adenina (A), originando uma porção denominada TATA box que promove o início da transcrição.
A transcrição do DNA para RNA nos genes ocorre com a separação das duplas fitas de DNA em fitas senso (codificadora) e anti-senso (molde). A fita de RNA será produzida por complementariedade, a partir da fita anti-senso. Dessa forma, a sequência de nucleotídeos da fita senso é semelhante à sequência transcrita para mRNA, porém o RNA não possui as bases timina (T), mas sim uracila (U). Já a sequência anti-senso é oposta e complementar à senso, sendo reconhecida pela RNA-polimerase, que sintetiza o transcrito no sentido 5’ para 3’ no molde de DNA (observe o esquema hipotético abaixo) para a tradução em proteínas:
Para dar início à transcrição, a RNA-polimerase II eucariótica necessita de um conjunto de fatores gerais de transcrição. Esses fatores de transcrição em células eucariontes são altamente diversos. Na imagem são representados como TFs (Transcription fator, fator de transcrição em inglês). Clique nos itens do objeto a seguir e aprenda mais sobre a transcrição.
Síntese de proteínas
A síntese de proteínas envolve etapas como a transcrição, a modificação pós-transcricional, a tradução e a modificação pós-tradução. Ainda como parte das modificações pós-transcricionais sofridas pelo RNAm, a ele é adicionado um quepe ou capuz. Ele é formado por trifosfato de 7-metilguanosina (uma guanosina ligada a três fosfatos) à sua extremidade 5', estrutura necessária para ligação adequada aos ribossomos posteriormente. Além disso, uma cauda de adeninas (A) chamada poli(A) é acrescentada na sequência não traduzida na extremidade 3'.
A seguir, o pré-mRNA acrescido do capuz e da cauda poli(A) é processado para retirada dos íntrons por splicing, como descrito acima. Essa modificação pós-transcricional torna o mRNA maduro, sendo então transferido para o citoplasma. Quando o mRNA maduro chega a um ribossomo, inicia a formação de uma cadeia polipeptídica com a inserção sequencial de aminoácidos por ligações peptídicas.
Os aminoácidos que estão presentes no citosol combinam-se com uma molécula específica de tRNA. Há, pelo menos, um tRNA para cada um dos 20 aminoácidos encontrados em grandes quantidades nas proteínas corporais dos animais, sendo que alguns aminoácidos têm mais de um tRNA correspondentes..
O complexo formado tRNA-aminoácido é fixado ao mRNA, um processo que ocorre nos ribossomos. O tRNA reconhece o ponto correto onde deve ligar-se ao mRNA, visto que possui, em sua extremidade ativa, um conjunto de três bases complementares a um conjunto de três bases em um determinado ponto da cadeia do mRNA. O código genético é formado por essas trincas, ou seja, sequências de três bases ou códons, que representam um aminoácido específico
A sequência nucleotídica de um mRNA, como observado, é traduzida para a sequência de aminoácidos de uma proteína pelo uso de um código genético.
Os aminoácidos essenciais não são sintetizados pelo organismo humano, sendo necessária a aquisição por meio da dieta. São eles: leucina, isoleucina, valina, triptofano, metionina, fenilalanina, treonina e lisina. Já os aminoácidos não essenciais, como alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, ácido glutâmico, glutamina, glicina, prolina, serina e asparagina podem ser sintetizados no organismo e, da mesma forma que os essenciais, participam de funções importantes para o organismo.
A tradução começa nos ribossomos, com uma sequência AUG do RNA mensageiro, transcrita a partir de ATG no gene e que codifica o aminoácido metionina. A partir dele, os demais aminoácidos vão sendo adicionados. O RNA liga-se à subunidade 40S do ribossomo durante a síntese proteica. Já a cadeia polipeptídica nascente liga-se à subunidade 60S. À medida que os aminoácidos vão sendo associados à sequência do código, o ribossomo desloca-se ao longo da molécula de RNA. A tradução termina em um dos três códons de terminação ou non-sense (UGA, UAA ou UAG), com liberação da cadeia polipeptídica.
As moléculas de tRNA e mRNA são reutilizadas pela maquinaria de síntese. Com frequência, existem vários ribossomos em uma mesma cadeia de mRNA. A cadeia de mRNA e o seu conjunto de ribossomos são visíveis ao microscópio e é denominada polirribossomo (polissoma).Enquanto isso, o restante da cadeia polipeptídica continua sendo polimerizado. Os demais sinais que orientam as proteínas recém-sintetizadas para outras partes da célula (modificações pós-traducionais) são formados no complexo golgiense.
Síntese
Concluímos a unidade sobre a maquinaria celular. Agora você já conhece os detalhes estruturais e funcionais das células no organismo. 
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
Compreender a estrutura e função das membranas biológicas das células e sua importância para manutenção da vida;
Descrever os mecanismos de transporte de membrana e relacioná-los a processos fisiológicos dos organismos vivos;
Verificar a importância dos componentes do citosol e do citoesqueleto celular;
Identificar as principais organelas membranosas e não membranosas das células eucarióticas e suas funções;
Descrever as estruturas nucleares, a composição e os mecanismos de replicação dos ácidos nucleicos;Relacionar conhecimentos dos processos moleculares na expressão gênica e síntese de proteína