Resumo das teóricas de IPB

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Resumo das teóricas de IPB
Características dos seres vivos:
	 Elevada organização 
	Metabolismo
	Crescimento e desenvolvimento ( informação codificada dos genes controlam o padrão de desenvolvimento e crescimento)
	Evolução e adaptação
	Regulação
	Reprodução ( sexuada , assexuada)
Reinos – protista, fungi, monera, animália, plantae
Domínios
	Eukarya- eucariota , com organelos (mitocôndrias e cloroplastos) , animália e plantae
	Bactéria- monera, são procariotas, sem organelos
	Archaea- protista e fungi, sem organelos
Genoma – conjunto de todos os genes, constituído por DNA
Diferença entre células eucariotas e procariotas
	Organização do núcleo
	Presencia ou ausência de organelos
Constituição da parede e das membranas é diferente no domínio bactéria e no archaea
A complexidade da Biologia pode ser abordada tendo em conta temas unificadores:
- Organização biológica
- Informação Genética
- Utilização de energia
- Interações
- Evolução
Sistemas Vivos
• Uma das características mais distintivas da vida é a sua organização.
• A organização dos sistemas vivos é hierárquica e complexa. .
- Os sistemas vivos estão organizados hierarquicamente em níveis estruturais.
- Cada nível estrutural é composto de unidades do nível hierárquico que o precede.
Hierarquia estrutural da vida
Biosfera - Todos os seres vivos na terra e os locais onde existem
Ecossistemas - Todos os seres vivos num dado local e as suas interações com outros seres vivos e com outros componentes do ambiente 
Comunidade - conjunto de seres vivos de diferentes espécies que coabitam em uma mesma região
População - conjunto de seres da mesma espécie que habitam determinada região geográfica.
Espécie - conjunto de organismos semelhantes capazes de se cruzar em condições naturais, produzindo descendência fértil.
Organismo - Seres vivos individuais. Cada organismo é constituído por um sistema de órgãos.
Tecidos – conjunto de células que trabalham em conjunto, executando uma função especializada.
Células - A célula é a unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos
Organelos – exemplo: cloroplastos
Moléculas e átomos
Água (H2O)- molécula que suporta a vida
• A água é o meio biológico na Terra
• Todos os organismos requerem água mais do que qualquer outra substância
• A Terra é habitável devido à sua abundância em água
• As células são constituídas essencialmente por água (70-95%)
• O corpo humano é constituído por 50% a 85% de água
Molécula de água
Ligações covalentes polares na molécula de água: resultam em ligações de hidrogénio
• A molécula de água é uma molécula polar: regiões terminais opostas possuem cargas opostas (O -; H+).
• A polaridade permite que moléculas de água vizinhas estabeleçam ligações de hidrogénio.
• Cada molécula de água pode-se ligar a múltiplas moléculas parceiras e estas associações estão constantemente a mudar
Água-Propriedades
• Coesão, adesão e tensão superficial
• Calor específico elevado
• Expansão após congelamento
• Solvente “universal”
Coesão e Adesão das moléculas de água
• As pontes de hidrogénio mantêm as moléculas de água juntas, em contínuo, num fenómeno designado de coesão. A coesão devido às ligações de hidrogênio entre moléculas de água, ajuda a manter uma coluna de água dentro das células
• Adesão é a atração entre duas substâncias diferentes, por exemplo, entre a água e as paredes das células. A adesão da água às paredes da célula por ligações de hidrogênio ajuda a resistir à tendência natural da água em fluir no sentido contrário devido à gravidade.
Transporte de água em plantas:
A evaporação de água nas folhas puxa a água para cima a partir das raízes (transporte contra a gravidade) através de uma rede de células condutoras de água. Isto é possível devido às propriedades de coesão e adesão da água que forma uma coluna de água, que possibilita o transporte da água até nas árvores mais altas, até a mais de 100 m para cima.
Tensão superficial da água
• A tensão superficial é uma medida do quanto é difícil desagregar a superfície de um líquido.
• A coesão das moléculas de água é responsável por uma elevada tensão superficial.
Calor específico elevado da água
Calor específico- é a quantidade de calor que tem que ser absorvido ou perdido por 1 g
de uma dada substância para alterar a sua temperatura de 1°C
Água pode absorver (arrefecer) ou fornecer grandes quantidades de energia térmica (aquecer) com poucas alterações da sua temperatura, devido ao seu elevado calor específico.
Ligações de hidrogénio - responsável pelo elevado calor específico da água 
• Calor é absorvido quando há quebra de ligações de hidrogénio.
 • Calor é libertado quando as ligações de hidrogénio se formam .
Qual a relevância de alto calor específico da água para a vida na terra?
} Tem efeito moderador no clima global.
} Estabiliza a temperatura nos ecossistemas
} Evita o sobreaquecimento dos organismos
Expansão da água após congelamento
• O gelo é cerca de 10% menos denso que a água líquida, permitindo que este flutue na água líquida
• No gelo, cada molécula de água está ligada por pontes de hidrogénio a 4 moléculas vizinhas num cristal tridimensional.
• O cristal tridimensional ocupa mais espaço, e o gelo tem menos moléculas de água que um volume igual de água líquida, sendo por isso menos denso.
• O gelo flutua e torna-se numa barreira que isola a água líquida abaixo impedindo-a de congelar e permitindo que a vida exista sob a superfície congelada.
Água- solvente “universal”
} A água é o solvente da vida.
} A água é um solvente versátil devido à polaridade da molécula de água.
• Solução- é uma substância líquida homogénea resultante da mistura de duas ou mais
substâncias.
• Solvente- é o agente dissolvente da solução.
• Soluto- é a substância que é dissolvida.
• Solução aquosa- é aquela na qual a água é o solvente.
Nota: Quando um composto iónico é dissolvido em água, cada ião é envolvido por uma esfera de moléculas de água, denominada de camada de hidratação.
- A água pode também dissolver compostos constituídos por moléculas polares não iónicas.
- Moléculas polares de grande tamanho como as proteínas podem dissolver-se em água se possuírem regiões iónicas e polares. Exemplo: Lisozima humana
	O primeiro antibiótico natural foi a penicilina
Substâncias hidrofílicas e hidrofóbicas
} Uma substância hidrofílica é aquela que possui afinidade com a água, mas não é necessariamente solúvel em água.
} Uma substância hidrofóbica é aquela que não possui afinidade com a água.
Células
• Células são 70% água, o resto consiste em compostos à base de carbono.
• Macromoléculas são constituídas por compostos de carbono .
Células- + água, macromoléculas, iões e moléculas pequenas –
Macromoléculas- + proteínas, ácidos nucleicos, hidratos de carbono, lípidos - 
Moléculas Orgânicas
• Esqueleto de carbono 
Macromoléculas (proteínas, DNA, hidratos de carbono, e lípidos) são compostos de átomos de carbono ligados uns aos outros e a átomos de outros elementos (hidrogénio (H), oxigénio (O), azoto (N), enxofre (S) e fósforo (P)
• Grupos funcionais 
Componentes das moléculas orgânicas que mais comummente estão envolvidos em reações químicas. O nº de rearranjos dos grupos funcionais confere a cada molécula as suas propriedades únicas.
Grupos funcionais
- Hidroxilo (OH)
- Carbonilo (C dupla O)
- Carboxilo (COOH)
- Amina ( NHH)
- Sulfidrilo (SH)
- Fosfato (OPO32-)
- Metil (CH3)
Todos os seres vivos são constituídos por 4 classes de macromoléculas:
- Hidratos de carbono
- Proteínas
- Lípidos (gorduras, fosfolípidos e esteroides)
- Ácidos nucleicos
Macromoléculas são polímeros de monómeros
- Polímeros- são moléculas longas constituídas por muitas unidades de construção semelhantes.
- Monómeros- são as unidades de construção dos polímeros.
- Polímeros - hidratos de carbono, proteínas e ácidos nucleicos.
Síntese e degradação de um polímero
Reação de desidratação- ocorre quando dois monómeros se ligam covalentemente, com a perda de uma molécula de água.
Reação de hidrólise- ocorre quando a ligação entre doismonómeros é quebrada através da adição de uma molécula de água. Um átomo de hidrogénio liga-se a um monómero e o grupo hidroxilo liga-se a outro monómero.
ATP- Fonte de energia para processos celulares
• Adenosina trifosfato (ATP)- é a molécula de transferência de energia primária na célula.
• ATP consiste numa molécula orgânica (adenosina) ligada a uma cadeia de três grupos fosfato.
• Quando os grupos fosfatos são removidos, energia é gerada
Lípidos: grupo diverso de moléculas hidrofóbicas
Lípidos- não formam verdadeiros polímeros.
• Insolúveis em água
• Hidrofóbicos (em geral) porque são constituídos essencialmente por
hidrocarbonetos que formam ligações covalentes não polares.
• Os lípidos biologicamente mais importantes são:
- Gorduras (glicerol e ácidos gordos)
- Fosfolípidos
- Esteroides
Gorduras
Constituídas por: glicerol e ácidos gordos.
• O glicerol é um álcool com três carbonos com um grupo hidroxilo ligado a cada um dos carbonos.
• Um ácido gordo consiste num grupo carboxilo ligado a um longo esqueleto de carbono (geralmente 16 ou 18 átomos de carbono de comprimento).
- O grupo funcional carboxilo é que dá o nome a esta molécula de ácido gordo.
- O resto do esqueleto consiste numa cadeia hidrocarbonada, onde as ligações C-H são relativamente apolares, razão pela qual as gorduras são hidrofóbicas
Estrutura de uma gordura ou triacilglicerol:
• Gorduras por serem hidrofóbicas separam-se da água porque as moléculas de água formam ligações de hidrogénio umas com as outras e excluem as gorduras
• Numa gordura as três moléculas de ácido gordo juntam-se ao glicerol por uma ligação éster, resultando num triacilglicerol ou triglicerídeo.
Gorduras e ácidos gordos saturados e insaturados
Ácidos gordos variam: - número de carbonos (tamanho de cadeia hidrocarbonada)
 - número e localização de ligações duplas.
Ácidos gordos saturados- possuem o número máximo de átomos de hidrogénio ligados ao esqueleto de carbono e não possuem ligações duplas. Gordura animal (manteiga), sólida á temperatura ambiente
Ácidos gordos insaturados- possuem uma ou mais ligações duplas. As ligações duplas são do tipo cis, que causam uma torção ou dobra na cadeia hidrocarbonada onde quer que ocorram. Gordura vegetal (azeite), líquida á temperatura ambiente
Hidrogenação - É o processo de converter gorduras insaturadas em gorduras saturadas por introdução de hidrogénio
Hidrogenação de óleos vegetais - Cria gorduras insaturadas com ligações duplas trans
Função das gorduras
	Armazenamento de energia
É a principal função das gorduras, as cadeias hidrocarbonadas de gorduras são
semelhantes a moléculas de gasolina ricas em energia.
	Proteção
Tecido adiposos podem proteger órgãos vitais como os rins, e uma camada de gordura sob a pele também isola o corpo
Fosfolípidos
• Fosfolípidos possuem 2 moléculas de ácidos gordos e um grupo fosfato ligado a uma molécula de glicerol.
• Os dois ácidos gordos constituem a cauda hidrofóbica e o grupo fosfato e a molécula polar (varia consoante o fosfolípido) que se liga a este constituem a cabeça hidrofílica.
Bicamada Fosfolipídica
	Quando os fosfolípidos são adicionados à água, eles orientam-se em estruturas de duas camadas denominadas bicamadas fosfolipídicas.
	Protegem as suas porções hidrofóbicas da água, direcionando-as para o interior da bicamada e as cabeças hidrofílicas das moléculas ficam em contacto com a fase aquosa.
	As membranas celulares são um exemplo deste rearranjo em bicamada dos fosfolípidos. A bicamada fosfolipídica forma uma fronteira entre a célula e o seu ambiente externo.
Esteroides
	Esteroides são lípidos caracterizados por um esqueleto de carbono consistindo em quatro anéis fundidos. 
	Diferentes esteroides são distinguidos pelos grupos químicos específicos ligados a este conjunto de anéis. 
	Colesterol é um tipo de esteroide, componente comum de membranas de células animais e precursor de outros esteroides (molécula a partir da qual outros esteroides são sintetizadas), como as hormonas sexuais dos vertebrados. 
	Níveis elevados de colesterol no sangue podem contribuir para a arteriosclerose
Membranas Plasmáticas
- São os limites que separam as células vivas do seu meio ambiente.
- Exibem permeabilidade seletiva, permitem que algumas substâncias atravessem
com maior facilidade que outras.
Nota : citoplasma e membrana plasmática são comuns a todas as células
Fosfolípidos
• São os lípidos mais abundantes das membranas plasmáticas.
• São moléculas anfipáticas, contendo regiões hidrofóbicas e hidrofílicas
Modelo do mosaico fluído
Membranas são estruturas fluídas com um “mosaico” de várias proteínas embebidas nelas
Fluidez das membranas
Fosfolípidos na membrana plasmática podem mover-se na bicamada fosfolipídica:
• movimentos laterais frequentes
• movimentos de flip-flop transversais através da membrana são raros
Proteínas podem mover-se lateralmente e podem ter movimentos direcionados.
Fluidez membranar
• Manutenção da fluidez das membranas é essencial para o desempenho das suas funções.
Alterações na fluidez afetam:
- Permeabilidade
- Função das diferentes proteínas
Fatores que afetam a fluidez membranar
• Temperatura
 Temperaturas baixas- membranas passam do estado fluido para estado sólido
• Composição em lípidos
 Afeta a temperatura à qual a membrana solidifica.
 Membranas com alto teor de ácidos gordos insaturados (ligações duplas) são mais fluídas do que as compostas por ácidos gordos saturados.
 ↓
Duplas ligações (dobras) aumentam a fluidez pois previnem o empacotamento das cadeias hidrocarbonadas. Cadeias hidrocarbonadas saturadas aumentam a viscosidade porque formam uma estrutura empacotada
• Colesterol nas membranas de células animais 
 Nas membranas das células animais o colesterol funciona como um “tampão da fluidez” .
- A 37°C (temperatura corporal humana) o colesterol diminui o movimento dos fosfolípidos diminuindo a fluidez da membrana.
- A temperaturas mais baixas, mantêm a fluidez impedindo o empacotamento regular das cadeias hidrocarbonadas.
Ambientes extremos
Adaptações evolutivas
• Variações na composição lipídica de membranas celulares de muitas espécies para manter a fluidez sob condições ambientais extremas
Proteínas Membranares
• São o mosaico no modelo do mosaico fluido para as membranas.
• Podem agrupar-se e encontram-se embebidas na matriz fluida da bicamada lipídica.
• Determinam a maioria das funções específicas das membranas.
• Constituem essencialmente duas populações:
 - Proteínas periféricas (ligadas à superfície da membrana)
 - Proteínas integrais (penetram o interior hidrofóbico da bicamada lipídica)
 - Proteínas transmembranares- são proteínas integrais que atravessam toda a membrana.
Regiões hidrofóbicas- consistem numa ou mais cadeia de aminoácidos não polares, frequentemente enrolados em alfa hélices.
Regiões hidrofílicas- estão expostas às soluções aquosas de cada um dos lados da membrana
Funções das proteínas membranares
– Transporte
– Atividade Enzimática
– Transdução de Sinal
– Reconhecimento célula-célula
– Junção intercelular
– Ligação ao citoesqueleto e matriz extracelular
	Transporte
Canal hidrofílico- seletivo para um soluto em particular.
Proteínas transportadoras- alteram a sua forma para transportar substâncias, outras hidrolisam ATP para obter energia para o transporte
	Atividade Enzimática
Proteínas membranares podem atuar como enzimas, com o local ativo exposto a substâncias em soluções adjacentes. Muitas vezes organizadas sequencialmente numa via metabólica
	Transdução de Sinal
Proteína membranar (recetor) pode ter um local de ligação para um mensageiro químico (hormona). O mensageiro externo (molécula sinalizadora) causa uma alteração na proteína membranar, permitindo que esta transmita uma mensagem para o interior da célula, usualmente através da ligação uma proteína citoplasmática
	Reconhecimento célula-célula
 Algumas glicoproteínas servem como etiquetas de identificação que especificamente reconhecidos pelas proteínas membranares de outras células
	Junçãointercelular
Proteínas membranares de células adjacentes podem juntar-se em vários tipos de junções, tais como junções gap ou junções apertadas.
	Ligação ao citoesqueleto e matriz extracelular
Microfilamentos ou outros elementos do citoesqueleto podem ligar-se não covalentemente a proteínas membranares, ajudando a manter a forma da célula e a estabilizar a localização de certas proteínas da membrana. Proteínas que podem ligar-se a moléculas da matriz extracelular podem coordenar alterações extracelulares e intracelulares.
Estrutura da membrana e permeabilidade seletiva
• A célula troca materiais (açucares, aminoácidos) com o meio extracelular, num processo controlado pela membrana plasmática.
• As membranas plasmáticas são seletivamente permeáveis, regulando o tráfego molecular da célula.
- Moléculas não polares- (hidrofóbicas), tais como hidrocarbonetos, podem dissolver-se na bicamada lipídica e atravessam-na facilmente .
₋ Moléculas polares- (hidrofílicas), como açúcares e iões, não atravessam facilmente a membrana.
Proteínas de transporte
• Atravessam a membrana e permitem a passagem de substâncias hidrofílicas através da membrana.
• São específicas para a substância ou grupo de substâncias que transportam (glucose vs frutose)
Podem ser:
₋ proteínas de canal, que possuem um canal hidrofílico utilizado como um túnel por certas moléculas ou iões. Ex: aquaporinas , facilitam a passagem de água.
₋ proteínas carrier, ligam-se às moléculas e mudam a sua forma para as transportar através da membrana
Permeabilidade seletiva de uma membrana depende de duas barreiras discriminantes :
• Bicamada lipídica
• Proteínas de transporte incorporadas na membrana
Transporte através da membrana
Transporte Passivo- Difusão de uma substância através de uma membrana sem investimento de energia
Transporte Ativo - Utiliza energia para mover um soluto contra o seu gradiente de concentração.
Transporte Passivo – Difusão
• Movimento de uma substância através de uma membrana segundo o seu gradiente de concentração, sem gasto de energia.
 Difusão de um soluto
O corante difunde de onde está mais concentrado para onde está menos concentrado (difusão a favor do gradiente de concentração), até se atingir o equilíbrio dinâmico: as moléculas atravessam a membrana, a taxas aproximadamente iguais em ambas as direções
Difusão de dois solutos
Cada corante difunde segundo o seu próprio gradiente de concentração. Haverá uma difusão net do corante roxo para a esquerda, mesmo que a concentração inicial de soluto total seja maior desse lado.
Osmose
Difusão de água livre através de uma membrana seletivamente permeável
Água difunde através da membrana da região de menor concentração de soluto para a região maior concentração de soluto, até que a concentração de soluto seja igual em ambos os lados
Tonicidade- é a capacidade de a solução circundante causar ganho ou perda de água numa célula.
•Solução isotónica: a concentração de soluto é a mesma que dentro da célula; nenhum movimento net de água através da membrana plasmática.
• Solução hipertónica: a concentração de soluto é maior do que dentro da célula; célula perde água.
• Solução hipotónica: a concentração de soluto é menor do que dentro da célula; célula ganha água
Balanço hídrico das células
O modo como as células reagem às mudanças da concentração de soluto do seu meio ambiente depende da presença ou ausência da parede celular
	Células animais (glóbulos vermelhos) - Desenvolvem-se melhor num ambiente isotónico, a menos que tenha adaptações especiais que compensem a entrada ou perda de água
	Células vegetais - São túrgidas (firmes) e geralmente mais saudáveis num ambiente hipotónico, onde a parede exerce pressão de turgescência de modo a impedir entrada de água excessiva.
Osmorregulação
É o controle das concentrações de solutos e do balanço hídrico, adaptações necessárias para a vida em ambientes hipertónicos ou hipotónicos.
Protista unicelular Paramecium Caudatum
Este organismo é hipertônico ao seu ambiente, água da lagoa
 Adaptação: Possui um vacúolo contráctil, que recolhe fluído de um sistema de canais no citoplasma. Quando cheio, o vacúolo e os canais contraem-se, expulsando fluido da célula.
Difusão facilitada: Transporte passivo auxiliado por proteínas
Difusão facilitada: Proteínas de transporte facilitam o movimento passivo de moléculas através da membrana, a favor do seu gradiente de concentração.
• Proteínas canal, fornecem passagens para que uma molécula ou ião específico atravesse a membrana .
- Aquaporinas, para a difusão facilitada de água
- Canais iónicos, que abrem ou fecham em resposta a
um estímulo (ex: elétrico).
• Proteínas transportadoras (carrier), ligam-se às moléculas e mudam a sua forma (alternam entre 2 formas) movendo o soluto através da membrana (ex: transportador de glicose).
Transporte ativo: utiliza energia para mover solutos
Transporte ativo
₋ Proteínas de transporte movem solutos através da membrana contra os seus
gradientes de concentração, ou seja, do local onde se encontram em menor
concentração para o local onde a sua concentração é maior.
₋ Requer energia, geralmente sob a forma de ATP.
₋ Geralmente é realizado por proteínas carrier específicas.
₋ Permite que as células mantenham concentrações internas de solutos que diferem
do seu meio ambiente
Bomba de Sódio-Potássio: caso específico de transporte ativo
A bomba oscila entre duas formas num ciclo que move 3 Na+ para fora da célula por cada 2 K+ que são bombeados para o interior da célula. 
ATP fornece a energia para a alteração da forma por transferência de um grupo fosfato para a proteína transportadora (fosforilação da proteína).
As duas formas têm diferentes afinidades para Na+ e K+.
Potencial de membrana
• É a diferença de voltagem através de uma membrana
 ₋ A voltagem é criada pela desigual distribuição de aniões e catiões através de uma membrana.
• O interior da célula é negativo relativamente ao exterior, logo o potencial de membrana favorece o transporte passivo de catiões para o interior da célula.
Gradiente eletroquímico
São duas forças combinadas que dirigem a difusão de iões através de uma membrana
• Força química (gradiente de concentração do ião)
• Força elétrica (efeito do potencial de membrana no movimento do ião)
Bomba electrogénica
Bomba electrogénica- é uma proteína de transporte que gera voltagem através de uma membrana. Podem ajudar a armazenar energia que pode ser usada para trabalho celular.
• A bomba de sódio-potássio é a principal bomba electrogénica das células animais.
• A principal bomba electrogénica de plantas, fungos e bactérias é uma bomba de protões
Bomba de protões- transloca carga positiva na forma de iões de hidrogénio.
A voltagem e o gradiente de concentração de H+ representam uma fonte de energia dupla que podem conduzir a outros processos, como a síntese de ATP durante a respiração celular.
Co transporte: transporte acopolado por uma proteína membranar
Co transporte
• Ocorre quando o transporte ativo de um soluto direciona indiretamente o transporte de outros solutos.
• Plantas costumam usar o gradiente de H+ gerado pelas bombas de protões para conduzir o transporte ativo de nutrientes para dentro da célula (sacarose contra o seu gradiente de concentração)
Célula vegetal
Co transportador de sacarose-H+ é capaz de usar a difusão de H+ a favor do seu gradiente eletroquímico para dentro da célula e conduzir a entrada da sacarose.
Uma bomba de protões que usa ATP, concentra H+ fora da célula. O gradiente de H+ resultante representa a energia potencial que pode ser utilizada para o transporte da sacarose.
Transporte em massa ocorre por endocitose e exocitose
• Pequenas moléculas e água entram ou saem da célula através da bicamada lipídica ou através das proteínas de transporte.
• Grandes moléculas, tais como polissacarídeos e proteínas, ou grandes partículas atravessam a membrana em massa através de vesículas.
Em processos denominados de Exocitose e Endocitose
Exocitose
	Neste processo, as vesículas de transporte migrampara a membrana, fundem-se com ela e libertam o seu conteúdo.
	Muitas células secretoras usam exocitose para exportar os seus produtos. (Ex: células do pâncreas que produzem insulina)
Endocitose
• Na endocitose, a célula absorve macromoléculas e matéria particulada formando vesículas da membrana plasmática.
• A endocitose é uma reversão da exocitose, mas envolvendo proteínas diferentes
Existem três tipos de endocitose:
- Fagocitose ("comer celular")
- Pinocitose ("beber celular")
- Endocitose mediada por recetores
Fagocitose
- Na fagocitose, uma célula engloba uma partícula estendendo pseudópodes à sua volta, e empacotando-a dentro de um saco membranoso denominado vacúolo alimentar.
- A partícula será digerida após a fusão do vacúolo alimentar com um lisossoma.
Pinocitose
- Na pinocitose, as moléculas são tomadas quando gotas de fluido extracelular são "engolidas" em pequenas vesículas, formadas por invaginações da membrana plasmática.
- A pinocitose é inespecífica para as substâncias que transporta, porque qualquer soluto dissolvido pode ser levado para a célula.
- Em muitos casos, as vesículas resultantes da pinocitose, são vesículas “revestidas” por uma camada de proteínas de revestimento.
Endocitose mediada por recetores
- Endocitose mediada por recetor é um tipo especializado de pinocitose, que permite à célula obter grandes quantidades de substâncias específicas, mesmo que essas substâncias não estejam muito concentradas no fluído extracelular.
- Incorporado nas membranas plasmáticas existem proteínas com recetores expostos ao fluído extracelular.
- Solutos específicos ligam-se aos recetores e desencadeiam a formação de vesículas, contendo os solutos ligados
Célula
Célula- unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos.
Todos os organismos são constituídos por células, a célula é a coleção de matéria viva mais simples que pode existir.
• Características básicas de todas as células:
_ Membrana plasmática
_ Substância semifluida denominada de citosol
_ Cromossomas (material genético- genes)
_ Ribossomas (Síntese de proteínas)
Tamanhos celulares
A variação dos tamanhos celulares é limitada pelas necessidades metabólicas:
Limite mínimo
- Determinado pelo tamanho mais pequeno: com DNA suficiente para comandar o metabolismo (supõe-se que sejam necessários 50 genes!); com ribossomas, enzimas e componentes celulares para manterem a vida e reproduzi-la.
Limite máximo
- Determinado pela relação área/volume: a superfície da membrana plasmática tem que ser suficientemente grande para o volume da célula. Isto permitirá as trocas celulares adequadas de O2, nutrientes e produtos a excretar.
Núcleo- onde se encontra a informação genética
• O DNA está organizado em unidades, os cromossomas, que aparecem como uma massa de cromatina (DNA e proteínas).
• Um ou mais nucléolos encontram-se no núcleo, são locais de síntese de RNA ribossomal.
• A forma do núcleo é mantida pela lâmina nuclea r, que é composta por proteínas.
• O envelope nuclear 
− Consiste em duas membranas separadas por um espaço estreito.
− É perfurado por poros que regulam a entrada e saída de moléculas do núcleo
Ribossomas- locais de síntese de proteínas
• São constituídos por RNA ribossomal e proteínas.
• Composto por duas subunidades.
• Ribossomas livres (no citosol) e ribossomas ligados (retículo endoplasmático e
envelope nuclear).
Síntese de proteínas:
 Ribossomas livres- proteínas que funcionam no citosol.
 Ribossomas ligados - proteínas destinadas à excreção, inserção em membranas ou
em certos organelos como os lisossomas.
Sistema Endomembranar
• Regula o tráfico de proteínas e desempenha funções metabólicas na célula
- Membranas podem estar diretamente ligadas entre si por contacto físico.
- Membranas podem estar indiretamente ligadas através de vesículas.
Fazem parte do sistema Endomembranar:
₋ Envelope nuclear
₋ Retículo endoplasmático
₋ Aparelho de Golgi
₋ Lisossomas
₋ Vacúolos e vesículas
₋ Membrana plasmática
Funções do sistema endomembranar:
₋ Síntese de proteínas 
₋ Transporte de proteínas para membranas e organelos, ou para fora da célula
₋ Metabolismo e movimento de lípidos
₋ Desintoxicação de venenos
Retículo Endoplasmático (RE)
• Parte mais extensa do sistema endomembranar
• Contínuo com o envelope nuclear (espaço entre as 2 membranas do envelope é contínuo com o lúmen do RE )
• Consiste num sistema membranar de túbulos interligados e sacos achatados denominados de cisternas.
• As membranas do ER encerram um compartimento contínuo designado de lúmen do RE (ou espaço cisternal).
Existem duas regiões de RE:
RE rugoso- possui ribossomas.
RE liso- não possui ribossomas ligados.
Vesículas de transporte podem excisar-se de uma região do RE rugoso denominado de RE de transição e viajar para o aparelho de Golgi e outros locais da célula
Funções do RE liso
1- Síntese de lípidos (óleos, fosfolípidos e esteróis)
Ex: hormonas sexuais dos mamíferos e os esteroides secretados pelas glândulas suprarrenais.
2- Metabolismo de hidratos de carbono
Ex: células hepáticas - uma enzima embebida na membrana catalisa o último passo da conversão do glicogénio a glicose.
3- Detoxificação de drogas e venenos
Ex: células hepáticas possuem no RE enzimas que catalisam a adição de grupo hidroxilo às drogas e venenos.
4- Armazenamento de cálcio
Ex: membrana do RE bombeia Ca2+ do citosol para o espaço interno da cisterna; em resposta ao impulso nervoso Ca2+ é libertado do RE para o citosol e desencadeia a contração muscular.
Funções do RE rugoso
1- Síntese de proteínas de secreção (glicoproteínas)
Ex: síntese de insulina (hormona para ser secretada na corrente sanguínea)
Ribossomas ligados ao RER sintetizam proteínas que a célula segrega
↓
A cadeia polipeptídica é linear; atravessa a membrana do RE para o lúmen ou espaço cisternal
↓
A proteína enrola-se na sua conformação nativa
↓
Se é destinada a ser uma glicoproteína (maioria das proteínas secretoras), as enzimas da membrana do RE catalisam a ligação covalente de um oligossacarídeo à proteína a segregar
↓
As proteínas secretoras saem do RER através de vesículas de transporte, na região do RE transição e viajam até ao aparelho de Golgi e outros locais da célula.
2- Produz membranas
As membranas do RER vão crescendo em locais onde as proteínas e os fosfolípidos vão sendo sintetizados
• Proteínas membranares são produzidas pelos ribossomas.
• Fosfolípidos membranares são sintetizados por enzimas da membrana do RE, a partir de percursores que se encontram no citosol.
• As recém expandidas membranas do RE são transferidas na forma de vesículas de transporte para outros componentes do sistema endomembranar.
Aparelho de Golgi
Consiste em pilhas de sacos achatados, ou cisternas, que não estão ligadas fisicamente.
- Funciona como um armazém que recebe, modifica e seleciona moléculas provenientes do RE e depois as reenvia.
 - Produz algumas macromoléculas.
 - Tem uma direccionalidade estrutural e funcional, com uma face cis que recebe vesículas contendo produtos do RE e uma face trans que envia vesículas. Cisternas das duas faces diferem em estrutura e composição .
• Os produtos provenientes do RE, são modificados em diferentes etapas desde a face cis até à face trans.
• As cisternas possuem um conjunto único de enzimas responsável por essas modificações.
• Os produtos do aparelho de Golgi movimentam-se entre as cisternas através de vesículas de transporte.
No aparelho de Golgi podem ocorrer:
• Alterações de fosfolípidos membranares
• Modificações em oligossacarídeos das glicoproteínas
• Produção de algumas macromoléculas (Ex: ácido hialurónico, pectina)
• Direciona os seus produtos para locais específicos através de etiquetas de identificação molecular
₋ grupos fosfato ou oligossacarídeos
₋ moléculas externas nas membranas das vesículas de transporte reconhecem locais de ligação na superfície de certos organelos ou na membrana plasmática (produtos de secreção).
Lisossomas
• Compartimentos digestivos- digerem (hidrolisam) materiais internalizados pela célula e reciclam materiaisintracelulares
Fagocitose- processo celular de ingestão de partículas/alimentos.
 Lisossomas com enzimas fundem-se com vacúolos alimentares e as enzimas digerem as partículas alimentares
Autofagia- reciclagem do material orgânico da célula.
 Lisossomas fundem-se com vesiculas contendo organelos danificados e depois as enzimas digerem os componentes do organelo
Vacúolos
• São vesículas (maiores que as de transporte e lisossomas) derivadas do RE e aparelho de Golgi, e são parte integral do SE da célula.
Tipos de vacúolos
• Vacúolo digestivo- formado por fagocitose, sendo o local onde ocorre a digestão intracelular em alguns protozoários e em macrófagos .
• Vacúolo contráctil- bombeiam o excesso de água existente na célula.
• Vacúolo central- grande vacúolo encontrado na maioria das células de plantas e fungos. Desenvolve-se por coalescência de vacúolos mais pequenos
Funções dos vacúolos
• Podem funcionar como vacúolos hidrolíticos, correspondente aos lisossomas nas células animais.
• Armazenam compostos orgânicos (Ex: em sementes armazena proteínas) armazenam iões inorgânicos (Ex: Cl- e K+).
• Retiram do citoplasma vários subprodutos perigosos.
• Contêm pigmentos solúveis em alguma células (ex: pigmentos azuis e vermelhos das pétalas).
• Podem proteger a planta de herbívoros, armazenando venenos ou compostos desagradáveis (ex: cebola).
• Papel importante no crescimento da planta, na absorção da água e no alongamento da célula.
• Contribuem para a relação entre a área superficial de membrana e o volume celular (citoplasma ocupa uma fina camada entre o vacúolo central e a membrana plasmática).
Sistema endomembranar
Relações entre os diferentes organelos do sistema endomembranar
1. Envelope nuclear está ligado ao RE rugoso, que é também contínuo com RE liso
2. As membranas e proteínas produzidas pelo RE movem-se na forma de vesículas de transporte para o Golgi (face cis).
3. Da face trans do Golgi saem vesículas de transporte e outras vesículas que dão origem a lisossomas, outros tipos de vesículas especializadas, e vacúolos
	Vesículas de transporte transportam proteínas secretoras para a membrana plasmática
Mitocôndria
• Local de conversão de energia, onde ocorre a respiração celular.
• Processo catabólico que requer oxigénio, e produz energia sob a forma de ATP.
	encontram-se nas células eucarióticas.
	o nº por célula varia e está diretamente relacionado com a atividade metabólica da célula.
	possuem ± 1 µm de diâmetro e 1 a 10 µm de comprimento.
	são estruturas dinâmicas que se movem, alteram a sua forma; fundem-se e dividem-se (DNA mitocondrial, ribossomas).
	é envolvida por duas membranas
membrana externa é lisa e muito permeável a pequenos solutos, mas impede a passagem a proteínas e outras macromoléculas.
membrana interna é muito invaginada e possui enzimas que estão envolvidas na respiração celular; as várias invaginações ou cristas aumentam a área de superfície disponível para essas reações ocorrerem.
	 as membranas interna e externa dividem a mitocôndria em 2 compartimentos internos:
espaço intermembranar região estreita entre as membranas mitocondriais interna e externa.
matriz mitocondrial compartimento definido pela membrana mitocondrial interna contém enzimas e ribossomas.
Cloroplasto
• Captura a energia luminosa, é o local de fotossíntese e produção de açucares.
	encontram-se em folhas e outros órgãos verdes das plantas
	têm uma forma de lente e com 3-6 µm de comprimento.
	são estruturas dinâmicas que mudam de forma, movem-se e dividem-se (DNA e ribossomas).
ESTRUTURA DO CLOROPLASTO
Possuem três compartimentos funcionais separados por um conjunto de membranas:
1. Espaço intermembranar separa as duas membranas que envolvem o cloroplasto.
2. Espaço interior dos tilacoides
Os tilacóides formam um outro sistema de membrana no interior do cloroplasto.
 Tilacóide - sacos membranares achatados existentes no interior do cloroplasto
	a clorofila encontra-se na membrana dos tilacóides onde convertem a energia luminosa em energia química.
	alguns tilacóides estão empilhados formando os grana (singular granum).
Espaço do tilacóide - espaço que existe no interior do tilacóide.
3. Estroma
Fluido viscoso existente no exterior dos tilacóides, local onde ocorrem as reações que utilizam a energia química para converter o CO2 em açúcar. Os ribossomas e as moléculas de DNA do cloroplasto encontram-se no estroma
Teoria endossimbiótica
Origem evolutiva das mitocôndrias e cloroplastos
Características estruturais destes dois organelos que suportam esta teoria:
	São envolvidos por uma dupla membrana
	As membranas não fazem parte do sistema endomembranar
	Tal como os procariotas possuem ribossomas e moléculas de DNA circular. O DNA nesses organelos programa a síntese de algumas das suas proteínas nos ribossomas localizados no seu interior.
	Consistente com as suas prováveis origens evolutivas como células procariotas, as mitocôndrias e cloroplastos são organelos autónomos, capazes de crescer e reproduzir no interior das células.
Peroxissomas
• Local onde ocorrem oxidações de vários compostos
	Compartimento metabólico especializado rodeado por uma única membrana.
	Encontram-se em quase todas as células eucariotas.
	Possui frequentemente um núcleo granular ou cristalino , que é um conjunto denso de enzimas.
possui oxidases produtoras de peróxido de hidrogénio (H2O2), por transferência de hidrogénio de vários substratos para o oxigénio
contém catalases enzima que converte o peróxido de hidrogénio tóxico para a célula em água e oxigénio
Funções do Peroxissomas
• Degradação de ácidos gordos em moléculas mais pequenas (acetil-CoA).
• Desintoxicação do álcool e de outros compostos perigosos para a célula. No fígado, os peroxissomas transferem enzimaticamente hidrogénio para o O2;
• Em sementes em germinação existem peroxissomas especializados (glioxissomas) que se localizam em tecidos de armazenamento de gordura:
_ contêm enzimas que convertem ácidos gordos em açúcar (hidratos de carbono);
_ este processo bioquímico torna a energia armazenada nas gorduras utilizável para a germinação da semente, enquanto não se realiza a fotossíntese .
Citoesqueleto
• É uma rede de fibras que se estendem por todo o citoplasma.
• Organiza muitas estruturas e atividades celulares, ancorando muitos organelos.
O citoesqueleto é composto por 3 tipos de estruturas moleculares:
_ Microtúbulos
_ Microfilamentos
_ Filamentos intermédios
Microtúbulos, componente mais espesso
Funções do Citoesqueleto
• Suporte
Ajuda a suportar as células e a manter a sua forma.
• Motilidade
Interage com proteínas motoras para produzir movimento.
Dentro da célula as vesículas podem viajar ao longo de um monocarril, fornecido pelo citoesqueleto.
• Regulação
Evidências recentes sugerem que o citoesqueleto ajuda a regular muitas atividades bioquímicas.
Microtúbulos 
Manutenção da forma celular;
Motilidade celular (como no cílios ou flagelos);
Movimentos dos cromossomas na divisão celular;
Movimentos dos organelos.
Centrossomas e Centríolos
• Em células animais, o centrossoma é uma região próxima do núcleo e é um centro organizador de microtúbulos.
• Dentro dos centrossomas há um par de centríolos com cerca de 0,25 µm de diâmetro. Os dois centríolos possuem uma orientação perpendicular um em relação a outro.
Cada centríolo é composto por nove tripletos de microtúbulos dispostos em anel.
Cílios e Flagelos
• São apêndices locomotores de algumas células eucariotas.
• O arranjo especializado de microtúbulos é responsável pelo batimento dos cílios e flagelos
Cílios e flagelos diferem em:
- Número (cílios maior número: flagelos
geralmente um ou alguns).
- Comprimento (flagelos mais compridos:
cílios mais curtos).
- Padrão de batimento (flagelo, ondulatório;
cílios, movimento dos remos num barco).
Cílios e flagelos partilham uma estrutura em comum
Cílios e flagelos
	Possuem um centro com microtúbulos revestidos por membrana plasmática.
	Um corpo basal que ancora o cílio e flagelo à célula.
	Proteínas motoras designadasde dineínas que direcionam os movimentos de flexão do cílio ou flagelo
Microfilamentos (também denominados de filamentos de actina), são os componentes mais finos
Manutenção da forma da célula (elementos que mantêm a tensão);
Alterações na forma da célula;
Contração muscular;
Correntes citoplasmáticas nas células vegetais;
Motilidade das células (movimento amebóide);
Divisão de células animais
Microfilamentos (filamentos de actina)
• São filamentos sólidos de 7 nm de diâmetro, compostos por duas cadeias entrelaçadas de subunidades de actina.
Função estrutural dos microfilamentos
• Suportam a tensão, resistindo a forças de tração dentro das células
•Formam uma rede tridimensional denominada de córtex (consistência semi sólida de um gel) no interior da membrana plasmática que ajudam a suportar a forma das células.
• Feixes de microfilamentos fazem parte do centro das microvilosidades das células intestinais.
Papel dos microfilamentos na motilidade celular
- Necessitam da proteína motora miosina.
- Nas células musculares os filamentos de actina estão arranjados em paralelo uns em relação a outros.
- Filamentos mais grossos compostos por miosina interdigitam com as fibras de actina. - O "andar" das projeções de miosina impulsiona os filamentos de miosina sobre os filamentos de actina de modo que estes últimos se aproximam. Isto reduz a célula muscular. A contração do músculo envolve a redução de muitas células musculares ao mesmo tempo. Movimento ameboide 
- Necessitam da proteína motora miosina. 
- Na Amoeba, contrações localizadas provocadas pela actina e miosina estão envolvidas no movimento ameboide (rastejante) das células.
 - A célula arrasta-se ao longo de uma superfície, estendendo extensões celulares chamados pseudópodes.
Corrente citoplasmática
- É um fluxo circular de citoplasma dentro das células.
- Este movimento, é especialmente comum em células vegetais grandes e acelera a distribuição de materiais dentro da célula.
- Interações entre actina (subunidades dos microfilamentos) e miosina (proteína motora) conduzem a corrente citoplasmática.
Filamentos Intermédios, fibras com diâmetro intermédio
Manutenção da forma da célula (elementos que mantêm a tensão);
Ancoragem do núcleo e de outros organelos;
Formação da lâmina nuclear.
• Filamentos intermédios variam entre 8-12 nm em diâmetro, são maiores que os
microfilamentos, mas mais pequenos que os microtúbulos.
• Suportam a forma celular e fixam os organelos aos seus locais.
• Os filamentos intermédios são os componentes do citoesqueleto mais permanentes quando comparados com as outras duas classes
Componentes Extracelulares e Conecções Celulares
- Ajudam a coordenar as atividades celulares
• A maioria das células sintetiza e excreta materiais que são externos à membrana plasmática
• Estas estruturas extracelulares incluem:
- Paredes celulares das plantas
- A matriz extracelular (MEC) das células animais
- Junções intracelulares
Parede Celular
• É a estrutura extracelular que distingue as células vegetais das células animais.
• Procariotas, fungos e alguns protistas possuem paredes celulares.
• Protege a célula vegetal, mantém a sua forma e previne a entrada excessiva de água na célula.
• São compostas por fibras de celulose embebidas em outros polissacarídeos e proteínas.
• As paredes celulares podem ter múltiplas camadas:
- Parede celular primária- relativamente fina e flexível.
- Lamela média- fina camada entre paredes primárias de células adjacentes (rica no polissacarídeo pectina).
- Parede celular secundária- (em algumas células) adicionada entre a membrana plasmática e a parede celular primária.
Matriz extracelular (MEC) das células animais
• As células animais não possuem parede celular, mas estão cobertas por uma elaborada matriz extracelular (MEC).
• A matriz extracelular é constituída por glicoproteínas como o colagénio, proteoglicanos e fibronectinas.
• À matriz extracelular ligam-se as proteínas recetoras denominadas integrinas.
Funções da matriz extracelular
_ Suporte
_ Adesão
_ Movimento
_ Regulação
Junções celulares
• Células vizinhas em tecidos, órgãos e sistemas de órgãos muitas vezes aderem interagem e comunicam através de contacto direto.
• Junções celulares facilitam este contacto.
• Existem vários tipos de junções intracelulares:
- Plasmodesmos
- Junções aderentes (Tight junctions)
- Desmossomas
- Junções tipo fenda (Gap junctions)
Plasmodesmos (junções celulares das células vegetais)
• Plasmodesmos são canais que perfuram as paredes celulares de duas células vegetais
adjacentes.
• Através dos plasmodesmos, água e pequenos solutos (por vezes proteínas e RNA) podem passar de célula para célula.
Junções celulares de células animais
Tight Junction- as membranas plasmáticas de células vizinhas são muito firmemente pressionadas umas contra as outras, unidos por proteínas específicas (roxo). Estas junções estabelecem uma barreira que impede a fuga de fluido extracelular através de uma camada de células epiteliais (tracejado vermelho).
Desmossomas (junções de ancoragem)- mantém as células unidas. Filamentos intermediários compostos por queratina ancoram os desmossomas no citoplasma. Desmossomas ligam células musculares umas às outras. Algumas "ruturas musculares“ envolvem rutura dos desmossomas.
Gap Junctions (junções de comunicação)- fornecem canais citoplasmáticos entre células adjacentes, são semelhantes na sua função aos plasmodesmos nas plantas. Através destas junções iões, açúcares, aminoácidos, e outras pequenas moléculas podem passar
Célula Procariota vs. Célula Eucariota
Células Procariotas- organismos do domínio Bacteria e Archaea
Células Eucariotas- protistas, fungos, animais e plantas. Possuem membranas internas que compartimentalizam as suas funções.
Célula Procariota
Células procariotas- são estruturas mais simples, não possuem um verdadeiro núcleo (nucleoide) e outros organelos envolvidos por membranas como nas células eucariotas.
Célula Eucariota
• DNA encontra-se no núcleo, que é rodeado por um envelope nuclear membranar.
• Organelos rodeados por membranas.
• Células eucariotas são geralmente maiores que as células procariotas
Ácidos Nucleicos
Armazenam, transmitem e ajudam a expressar a informação hereditária.
• A sequência de aminoácidos de um polipeptídeo é programada por uma unidade hereditária denominada de gene.
• Genes são constituídos por DNA.
• DNA é um ácido nucleico formado por monómeros denominados de
nucleotídeos.
Funções dos ácidos nucleicos
Existem dois tipos de ácidos nucleicos:
-Ácido desoxiribonucleico (DNA)
-Ácido ribonucleico (RNA)
• DNA fornece instruções para a sua própria replicação.
• DNA também dirige a síntese RNA mensageiro e, através do RNAm, controla a síntese de proteínas.
• Síntese de proteínas ocorre nos ribossomas.
DNA →RNA → Proteínas
Componentes dos ácidos nucleicos
• Ácidos nucleicos são polímeros denominados de polinucleotídeos.
• Cada polinucleotídeo é constituído por monómeros denominados nucleotídeos.
• Cada nucleotídeo consiste numa base azotada, um açúcar (pentose) e um ou mais grupos fosfato.
• A porção do nucleotídeo sem o grupo fosfato é denominada de nucleósido.
Nucleósido = base azotada + açúcar
Bases azotadas
Existem duas famílias de bases azotadas:
• Pirimidinas- possuem um anel de seis membros de átomos carbono e de azoto; (citosina (C), timina (T) e uracilo (U).
• Purinas- são maiores, possuem um anel de seis membros fundido com um anel de cinco membros; adenina (A) e guanina (G).
Açucares
DNA- o açúcar é a desoxirribose;
RNA- o açúcar é a ribose
Nucleotídeo = Nucleósido + Grupo fosfato
Estrutura do DNA
• Num polinucleotídeo a ligação entre os diferentes nucleótideos envolve reações de desidratação.
• Nucleotídeos adjacentes são unidos por uma ligação fosfodiéster (um grupo fosfato liga os açúcares de dois nucleotídeos) .
• DNA possui duas cadeias polinucleotídicas, formando uma dupla hélice.
• Na dupla hélice de DNA os dois esqueletos de açúcar e fosfato encontram-se em direções opostas uma da outra, num rearranjodenominado antiparalelo.
• Os esqueletos de açúcar e fosfato encontram-se no exterior da hélice, e as bases azotadas estão emparelhadas no interior da hélice.
• As bases azotadas no DNA emparelham complementarmente e formam pontes de hidrogénio entre elas:
Adenina (A) ----------- Timina (T)
Guanina (G) ----------- Citosina (C)
Estrutura do RNA
• RNAs existem como cadeias simples.
• O emparelhamento de bases complementares pode ocorrer, entre regiões de duas moléculas de RNA, ou mesmo entre partes da mesma molécula de RNA (RNAt).
• No RNA, a timina (T) é substituída por uracilo (U), assim adenina (A) emparelha com Uracilo (U).
Fluxo de informação genética
• Informação do DNA está contida nas sequências específicas de nucleótidos.
• Proteínas são as ligações entre o genótipo e o fenótipo.
• Expressão genética, é o processo pelo qual o DNA dirige a síntese proteica e inclui:
 • Transcrição
 • Tradução
Princípios básicos da transcrição e tradução
• O RNA é a ponte entre os genes e as proteínas.
• A transcrição é a síntese de RNA utilizando a informação do DNA.
• A transcrição produz RNA mensageiro (mRNA).
• A tradução é a síntese de um polipéptido, utilizando informação do mRNA.
• Ribossomas são os locais de tradução.
Transcrição e tradução em Procariotas e Eucariotas
Célula procariota- Célula sem núcleo, o mRNA produzido por transcrição é imediatamente traduzido sem processamento adicional.
Célula eucariota- O núcleo providencia um compartimento separado para a transcrição. O transcrito primário (prémRNA) é processado de vários modos antes de deixar o núcleo como mRNA.
Codões: tripletos de nucleótidos
• O fluxo de informação do gene para as proteínas é baseado num código de tripletos, os codões (3 nucleótidos) no mRNA.
• Cada codão corresponde a um aminoácido formando um polipeptídeo.
• Na tradução os codões são lidos na direção 5` 3`.
Código genético
• 61 tripletos codificam aminoácidos; 3 tripletos são codões "stop“; terminar a tradução.
• O codão AUG tem uma dupla função: codifica o a.a metionina (Met) e também funciona como codão de iniciação.
• O código genético é redundante (mais de um codão pode especificar um aminoácido
particular), mas não ambíguo; nenhum codão especifica mais que um aminoácido.
• Os codões devem ser lidos em “reading frames” corretos (agrupamentos corretos) para que o polipéptido especificado seja produzido.
Transcrição
- Síntese de um transcrito de RNA.
Três fases da transcrição:
• Iniciação
• Alongamento
• Terminação
• Síntese de RNA é catalisada pela RNA polimerase (desenrola as cadeias de DNA e adiciona os nucleótidos de RNA).
• RNA é complementar à cadeia de molde de DNA.
• Na síntese de RNA, o uracilo substitui a timina.
• A RNA polimerase liga-se a uma sequência de DNA denominada de promotor (onde se inicia a transcrição).
• Em bactérias, a sequência que sinaliza o fim da transcrição é chamada de terminador.
• O fragmento de DNA que é transcrito é denominado de unidade de transcrição.
A iniciação da transcrição num promotor de um eucariota
• Os promotores sinalizam o ponto de início da transcrição e geralmente possuem vários pares de nucleótidos a montante do ponto de partida.
• Os promotores de eucariotas incluem uma TATA box.
• Os fatores de transcrição medeiam a ligação da RNA polimerase e o início da transcrição.
• A montagem completa dos fatores de transcrição e da RNA polimerase II ligada a um promotor é designada por complexo de iniciação de transcrição.
Alongamento da cadeia de RNA
• A RNA polimerase move-se ao longo do DNA, desenrola a hélice dupla, (10 a 20 bases) e ocorre ligação de nucleótidos de RNA.
• A transcrição progride a uma taxa de 40 nucleótidos por segundo em eucariotas.
• Um gene pode ser transcrito simultaneamente por várias RNA polimerases.
• Os nucleótidos são adicionados à extremidade 3` da molécula de RNA em crescimento.
• Molécula de RNA em crescimento desliga-se da cadeia molde e esta volta a enrolar-se em dupla hélice
Terminação da transcrição
• Os mecanismos de terminação da transcrição são diferentes em bactérias e eucariotas.
Em bactérias: 
₋ A RNA polimerase para a transcrição na extremidade do terminador e o mRNA pode ser traduzido sem modificação adicional.
Em eucariotas:
₋ A RNA polimerase II transcreve a sequência sinal de poliadenilação (AAUAA) no pré mRNA;
₋ O transcrito de RNA é libertado 10-35 nucleótidos após esta sequência de poliadenilação.
As células eucarióticas modificam o RNA após transcrição
Alteração das extremidades do mRNA
Cada extremidade de uma molécula de pré-RNmA é modificada de uma maneira particular:
• Na extremidade 5` é adicionado um nucleótido modificado (G)- 5`Cap.
• A extremidade 3` obtém uma cauda poli-A.
Essas modificações possuem várias funções:
• Facilitam a exportação de mRNA para o citoplasma.
• Protegem o mRNA de enzimas hidrolíticas.
• Ajudam os ribossomas a ligarem-se à extremidade 5´ do mRNA.
Divisão de genes e RNA splicing
	A maioria dos genes eucarióticos e os seus transcritos de RNA possuem regiões não codificantes de nucleótidos que se situam entre regiões codificantes
₋ Regiões não codificantes são designadas de sequências intervenientes, ou intrões.
₋ Regiões codificantes são designadas de exões (são geralmente traduzidas em sequências de aminoácidos).
	O RNA splicing remove intrões e junta exões, criando uma molécula de mRNA com uma sequência codificante contínua.
Spliceosomas
RNA splicing é realizado em spliceosomas
Spliceosomas são complexos que consistem em proteínas e pequenas moléculas RNAs. 
Ribozimas
• São moléculas de RNA que funcionam como enzimas e podem fazer o splice do RNA.
• A descoberta de ribozimas tornou obsoleta a crença de que todos os catalisadores biológicos são proteínas.
Importância funcional e evolutiva dos intrões
• Alguns intrões contêm sequencias que podem regular a expressão de genes.
• Alguns genes podem codificar mais do que um tipo de polipéptido, dependendo de quais segmentos são tratados como exões durante o splicing- RNA splicing alternativo.
• Consequentemente, o número de proteínas diferentes que um organismo pode produzir é muito maior do que o seu número de genes.
• Exões diferentes podem codificar os diferentes domínios de uma proteína.
• A mistura de exões pode resultar na evolução de novas proteínas.
A tradução é a síntese de um polipéptido dirigida por RNA
A informação genética flui do mRNA para a proteína através do processo de tradução.
Componentes moleculares da tradução:
• tRNA
• Ribossomas
• Aminoácidos
- Célula traduz uma mensagem de mRNA em proteína com a ajuda do RNA de transferência (tRNA).
- Os tRNA transferem aminoácidos para o polipéptido em crescimento no ribossoma
Estrutura e função do RNA de transferência (tRNA)
Moléculas de tRNA não são idênticas
• Consistem numa cadeia única com ± 80 nucleótidos de comprimento.
• Cada tRNA carrega um aminoácido específico na extremidade 3`.
• Cada tRNA tem um anticodão numa extremidade; cada base do anticodão emparelha com a base complementar do codão no mRNA.
tRNAs possuem a forma de uma folha de trevo com:
• 4 regiões de pares de bases emparelhadas
• 3 loops
• Na estrutura tridimensional tem aproximadamente a forma em L
Aminoacil-tRNA sintetase
Uma tradução precisa requer dois passos:
Primeiro: uma correspondência correta entre um tRNA e um aminoácido, produzida pela enzima aminoacil-tRNA sintetase (ligação covalente entre a.a. e respetivo tRNA)
Segundo: uma correspondência correta entre o anticodão do tRNA e um codão mRNA.
n
O emparelhamento flexível na terceira base de um codão é designado oscilação e permite que alguns tRNA se liguem a mais que um codão.
Ligação de um tRNA ao aminoácido é um processo que ocorre à custa de ATP.
Ribossomas- constituídos por proteínas e RNA ribossomal (rRNA)
Locais de ligação no ribossoma:
• 1 para o mRNA
• 3 para tRNA
 - Local A (ligação de aminoacil-tRNA)
 - Local P (peptidil-tRNA)
 - Local E (local de saída)
tRNA liga-se quando o seu anticodão emparelha com um codão no mRNA.
• O local P mantém o tRNAligado ao polipeptídeo em crescimento.
• O local A contém o tRNA que transporta o próximo aminoácido a ser adicionado à cadeia polipeptídica.
• tRNAs descarregados saem pelo local E.
• O polipeptídeo cresce na sua extremidade carboxilo.
Construir um Polipeptídeo
Três fases da tradução:
• Iniciação
• Alongamento
• Terminação
Todas as fases requerem "fatores proteicos" que auxiliam no processo de tradução.
Associação do ribossoma e início da tradução
• A subunidade ribossomal pequena liga-se a uma molécula de mRNA.
• Um tRNA iniciador, com o anticodão UAC, emparelha com o codão de iniciação AUG.
• Este tRNA carrega o aminoácido metionina (Met).
• A chegada da subunidade ribossomal grande completa o complexo de iniciação da tradução.
• As proteínas designadas fatores de iniciação são necessárias para reunir todos os componentes da tradução.
• A hidrólise de GTP fornece a energia para a montagem.
Alongamento da cadeia polipeptídica
Na fase de alongamento, os a.a são adicionados um por um ao a.a precedente no terminal C da cadeia em crescimento
Cada adição envolve proteínas designadas fatores de alongamento e ocorre em 3 etapas:
- Reconhecimento de codões,
- Formação de ligações peptídicas
- Translocação
A tradução prossegue ao longo do mRNA numa direção de 5‘ para 3‘.
Terminação da tradução
A terminação da tradução ocorre quando
• Um codão stop no mRNA chega o local A do ribossoma.
• O local A aceita uma proteína designada de fator de libertação em vez de aminoaciltRNA.
• O fator de libertação provoca a hidrólise da ligação entre o tRNA do local P e o último a.a. do polipeptídeo, libertando-o.
• As duas subunidades do ribossoma e os outros componentes do complexo de tradução dissociam-se
Polirribossomas
• Múltiplos ribossomas (cadeia de ribossomas) podem traduzir um único mRNA simultaneamente, formando um polirribossoma (ou polissomas).
• Os polirribossomas permitem que uma célula sintetize muitas cópias de um polipeptídeo rapidamente.
Em bactérias pode haver acopolamento da transcrição e tradução. Nas células bacterianas, a tradução do mRNA pode começar assim que a extremidade líder 5` da molécula de mRNA se separa do DNA molde.
Folding das proteínas e modificações pós-tradução
• Muitas vezes a tradução não é suficiente para produzir uma proteína funcional;
 • As cadeias polipeptídicas são modificadas após a tradução ou direcionadas para locais específicos na célula 
Folding de proteínas:
₋ Durante e após a síntese, uma cadeia polipeptídica espontaneamente enrola-se e dobra-se na sua forma tridimensional.
Modificações pós-tradução:
₋ Alguns polipeptídeos são ativados por enzimas que os clivam. 
₋ Outros polipéptidos reúnem-se para formar as subunidades de uma proteína.
Direcionamento de polipeptídeos para locais específicos
A síntese de polipeptídeos começa sempre no citosol 
A síntese termina no citosol a menos que o polipeptídeo sinalize o ribossoma para se ligar ao RE.
Os polipeptídeos destinados ao RE ou para a secreção são marcados por um peptídeo sinal.
Uma partícula de reconhecimento de sinal (SRP) liga-se ao péptido de sinal.
O SRP traz o peptídeo de sinal e o seu ribossoma para o RE
Fluxo de energia e reciclagem química em ecossistemas
• Energia entra no ecossistema como luz solar e sai sob a forma de calor.
• Fotossíntese produz O2, e moléculas orgânicas, que são utilizadas na respiração celular.
• Células utilizam energia química armazenada nas moléculas orgânicas para regenerar ATP, que possibilitam o trabalho celular.
Vias catabólicas
• Produzem energia (ATP) através da oxidação de moléculas orgânicas.
- Fermentação: é um processo catabólico onde há degradação parcial de açúcares que ocorre na ausência O2.
- Respiração aeróbia: consome moléculas orgânicas e O2 e produz ATP.
- Respiração anaeróbia: semelhante à respiração aeróbia, mas consome outros compostos em vez de O2.
Respiração celular, inclui ambas a respiração aeróbia e anaeróbia, mas é muitas vezes usada para referir respiração aeróbia.
C6H12O6 + 6O2→6CO2 + 6H2O + energia
Reações Redox: oxidação e redução
• Reações químicas que transferem eletrões entre reagentes são denominadas de reações de oxidação-redução.
• Na oxidação, uma substância perde eletrões, ou é oxidada., agente redutor
• Na redução, uma substância ganha eletrões, ou é reduzida (a quantidade de carga positiva é reduzida). Agente oxidante
Oxidação de moléculas orgânicas durante a respiração celular
• Na respiração celular, as moléculas de glucose são oxidadas e o oxigénio (O2) é reduzido
• A respiração celular, não oxida a glucose (ou outras moléculas orgânica)s num único passo, a glicose é oxidada numa série de etapas catalisadas por enzimas.
• Em etapas-chave, os eletrões são removidos da glucose e dos compostos orgânicos, e transferidos para um transportador de eletrões, uma coenzima denominada de NAD+ (nicotinamida-adenina-dinucleótido).
• O oxigénio é o último aceitador de eletrões
NAD+/NADH é o transportador de eletrões nas reações REDOX
• NAD+ adequa-se como transportador de eletrões porque facilmente altera o seu estado entre oxidado (NAD+) e reduzido (NADH).
• Como aceitador de eletrões, NAD+ funciona como um agente oxidante durante a respiração celular.
• Cada molécula de NADH (forma reduzida de NAD+) representa a energia armazenada que é aproveitada para sintetizar ATP.
Fluxo de eletrões na respiração celular
Na respiração celular, os eletrões seguem uma cadeia descendente:
Glucose
↓
NADH
↓
Cadeia transportadora de eletrões
↓
Oxigénio
• NADH transfere os eletrões para a cadeia transportadora de eletrões.
• A cadeia transportadora de eletrões passa os eletrões numa série de etapas, em vez de uma reação única explosiva, como ocorreria numa reação não controlada .
• A energia libertada é usada para regenerar ATP
Produção de ATP
Dois processos para produzir ATP:
• Fosforilação a nível de substrato
• Fosforilação oxidativa
Fosforilação a nível de substrato
ATP é sintetizado por transferência direta de um grupo fosfato de uma molécula orgânica (substrato) para o ADP por uma enzima.
ATP é sintetizado por fosforilação a nível do substrato na glicólise e no ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs)
Fosforilação oxidativa
Processo pelo qual se produz a maioria das moléculas de ATP (± 90% do ATP da respiração celular). Este processo é energizado pelas reações Redox
ATP sintase produz ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico
Respiração celular
• Via catabólica de obtenção de energia em presença de O2.
Quatro etapas da respiração celular:
• Glicólise, produção de duas moléculas de piruvato a partir de uma de glicose.
• Oxidação do piruvato (produz-se acetil CoA).
• Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) completa-se a degradação de glicose.
• Fosforilação oxidativa (cadeia transportadora de eletrões e quimiosmose) produz-se a maior parte do ATP
Glicólise
- Produz-se energia química pela oxidação de glucose em piruvato.
Glicólise ocorre no citoplasma e possui duas etapas:
Fase de investimento de energia:
• 2 moléculas de ATP são adicionadas.
• Fornecem energia de ativaç ão através da fosforilação da glicose.
Fase de retorno de energia (payoff):
• 4 moléculas de ATP são produzidas por fosforilação a nível de substrato.
• 2 moléculas NAD+ são reduzidas para NADH.
- Durante a glicólise não há libertação de CO2 .
- A glicólise ocorre na presença e na ausência de O2.
Oxidação de piruvato
- Esta etapa liga a glicólise ao ciclo do ácido cítrico
Resumo:
• 1 Glicose (6-carbonos)
• 2 Piruvatos (3-C)
 Convertidos
2 acetil coa (2-C)
 §2 NADH gerados
 §2 CO2 gerados
Complexo multienzimático (desidrogenase de piruvato) catalisa:
1. Grupo carboxilo do piruvato (-COO-), é removido sob a forma de uma molécula de CO2.
2. 2 carbonos restantes são oxidados formando acetato (CH3COO-), os eletrões são transferidos para NAD+, armazenando energia sob a forma de NADH.
3. A coenzima A (CoA), um composto contendo enxofre liga-se ao acetato formando acetil-CoA, que tem uma elevada energia potencial.
Ciclo do ácido cítrico
• Ocorre na matrizdas mitocôndrias
• O ciclo do ácido cítrico produz grandes quantidades de transportadores de eletrões (NADH, FADH2)
• Dois ciclos um por cada molécula de acetil CoA
Em cada ciclo (volta), produz-se:
§ 3 NADHs,
§ 1 ATP,
§ 1 FADH2,
§ 2 CO2
x2 voltas por molécula de glicose
• Possui 8 etapas cada uma catalisada por uma enzima específica.
• O grupo acetil da acetil CoA junta-se ao ciclo através da combinação com oxaloacetato formando citrato.
• As outras 7 etapas decompõe o citrato de volta a oxaloacetato. É esta regeneração de oxaloacetato que faz deste processo um ciclo.
• As moléculas de NADH e FADH2 produzidas pelo ciclo de ácido cítrico passam os electrões extraídos dos alimentos para a cadeia de transportadora de electrões. No processo, fornecem a energia necessária para a fosforilação de ADP em ATP.
Fosforilação oxidativa
- A quimiosmose acopola o transporte de electrões à síntese de ATP.
• A glicólise e o ciclo do ácido cítrico produzem apenas 4 moléculas de ATP (fosforilação a nível do substrato) por molécula de glicose.
• As moléculas de NADH e FADH2 são responsáveis pela maioria da energia extraída da glicose.
• Estas duas moléculas transportadoras de electrões doam os electrões à cadeia transportadora de electrões, o que possibilita a síntese de ATP via fosforilação oxidativa.
• A cadeia transportadora de electrões é uma colecção de moléculas embebidas na membrana interna das mitocôndrias (cristas).
• A maioria dos componentes são proteínas que existem em complexos multiproteicos numerados de I a IV.
• Os transportadores de electrões alternam entre o estado reduzido e oxidado à medida que recebem electões ou doam os seus electrões.
• Existe um decréscimo de energia livre à medida que os electrões descem na para níveis mais baixos da cadeia respiratória, até que finalmente passam para o O2, formando H2O.
• Os electrões transportados pelo NADH são transferidos para a 1ª molécula na cadeia transportadora de electrões, uma flavoproteína no complexo I.
• FADH2 adiciona os seus electrões ao complexo II, a um menor nível de energia que o NADH, fornecendo menos energia para a síntese de ATP.
• A cadeia inclui citocromos e uma ubiquinona que se podem mover facilmente
na membrana e ajudam a passar os electrões entre os grandes complexos proteicos.
• A cadeia transportadora de electrões não produz ATP directamente .
ATP sintase
ØATP sintase é um complexo proteico de múltiplas subunidades que se encontra na membrana interna da mitocôndria e produz ATP.
ØUtiliza a energia existente no gradiente de protões para sintetizar ATP.
ØProtões deslocam-se um por um para locais de ligação no rotor, fazendo-o girar e deste modo catalisa a produção de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico.
ØFluxo de protões comporta-se como uma corrente que move uma roda de água.
Quimiosmose
• Mecanismo de acopolamento de energia, que usa a energia armazenada na forma de um gradiente de H+ para produzir trabalho.
• Transferência de e- através da cadeia transportadora de electrões, resulta no bombeamento de H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar.
• H+ move-se de volta para a matriz mitocondrial, passando por canais na ATP sintase.
• ATP sintase usa o fluxo exergónico de H+ para realizar a fosforilação de ATP.
• A energia química dos alimentos é transformada numa força proto-motriz, um gradiente de H+ através da membrana, que leva à síntese de ATP.
Ausência de O2
- As células podem oxidar moléculas orgânicas e produzir ATP através da:
} Respiração Anaeróbia
} Fermentação
- Em ambos os processos intervém a glicólise, que pode ocorrer na presença
ou ausência de O2.
Respiração anaeróbia
• Utiliza uma cadeia transportadora de eletrões tal como a respiração aeróbia.
• Recetor final de eletrões da cadeia transportadora
de eletrões diferente de O2.
• Produz menos energia que respiração aeróbia.
• Mais eficiente que a fermentação.
Fermentação
• Reações químicas que produzem energia, e requerem moléculas orgânicas como recetores de eletrões.
} Função essencial: oxidar NADH (em NAD+).
} Regeneração NAD+, permite continuação da glicólise sem respiração.
} Energeticamente, é menos eficiente que a respiração.
} Utiliza a fosforilação a nível do substrato em vez da cadeia transportadora de eletrões para produzir ATP .
Organismos que desenvolvem estes processos:
} Organismos anaeróbios obrigatórios- não sobrevivem na presença de O2 e desenvolvem apenas a fermentação ou a respiração anaeróbia.
} Organismos anaeróbios facultativos- (leveduras e muitas bactérias) podem produzir
suficiente ATP atavés da fermentação ou respiracão celular. As células musculares podem também funcionar como anaeróbios facultativos.
Em anaeróbios facultativos, o piruvato é uma bifurcação na via metabólica que leva a duas vias catabólicas alternativas a respiração celular aeróbia ou a fermentação, dependendo da presença ou ausência de O2.
Significado evolutivo da glicólise
} Este processo provavelmente evoluiu muito cedo na história da vida, ocorre em quase todos os organismos.
} Evoluiu em procariotas ancestrais, antes do aparecimento do oxigénio na atmosfera da Terra.
} A localização citosólica da glicólise é também uma evidência da origem muito ancestral deste processo: não requer nenhum dos organelos envolvidos por membrana das células eucariotas, que evoluíram aproximadamente 1 bilião de anos após o aparecimento da primeira célula procariota.
Interelação dos processos metabólicos
A glicólise e o ciclo de ácido cítrico são vias de intersecção com outras vias catabólicas e anabólicas.
As vias catabólicas direccionam electrões de diferentes moléculas orgânicas para a respiração celular:
• A glicólise aceita uma ampla gama de hidratos de carbono (amido, glicogénio, sacarose). 
• As proteínas devem ser digeridas em aminoácidos; os aminoácidos podem alimentar a glicólise ou o ciclo do ácido cítrico. 
• As gorduras são digeridas em glicerol (usado na glicólise) e ácidos gordos (usados na geração de acetil-CoA). Os ácidos gordos são degradados por beta-oxidação produzindo acetil-CoA.
 • Uma grama de gordura oxidada produz mais do dobro de ATP que uma grama de hidrato de carbono oxidada.
Biossíntese (vias anabólicas)
} O nosso organismo utiliza pequenas moléculas para construir outras substâncias mais complexas.
} Estas pequenas moléculas podem ter origem nos alimentos, nos intermediários da glicólise, ou de ciclo do ácido cítrico que podem ser desviados para vias anabólicas, como precursores para a síntese de moléculas maiores.
(exemplo: ácidos gordos podem ser sintetizados a partir de acetil-CoA)
Regulação da respiração celular via mecanismo de feedback
• inibição por feedback é o mecanismo mais comum para o controle da respiração celular.
• Se as concentrações de ATP decrescem, a respiração acelera, quando há uma abundância de ATP, a respiração fica mais lenta.
• Controle do catabolismo é baseado principalmente na regulação da atividade das enzimas em pontos estratégicos na via catabólica .
Principal controlo na glicólise é a enzima fosfofrutocinase
- Estimulada por ADP ou AMP
- Inibida por ATP e citrato
Fotossíntese
} Processo que converte a energia solar em energia química.
} Directa ou indirectamente a fotosssíntese providencia alimento para quase todos os seres vivos.
A fotossíntese ocorre em plantas, algas, alguns protistas e alguns procariotas.
Tipos de organismos
} Organismos autotróficos- são os produtores da biosfera, capazes de providenciar o seu próprio alimento. Produzem moléculas orgânicas a partir de CO2 e outras moléculas inorgânicas.
 A maioria das plantas são fotoautotróficas, utilizam a energia da luz solar para produzirem moléculas orgânicas a partir de H2O e CO2.
} Organismos heterotróficos- São os consumidores da biosfera, incapazes de providenciar o seu próprio alimento, obtêm o seu material orgânico a partir de outros organismos.
 A maioria dos heterotróficos, incluindo os humanos, dependem dos organismos fotoautotróficos para alimento e O2.
Cloroplastos- locais onde ocorre a fotossíntesenas plantas
} As folhas- são os orgãos envolvidos na fotossíntese em plantas. A cor verde destes orgãos provém da presença de clorofila, o pigmento verde que se encontra no cloroplasto.
} Os estomas- são poros microscópicos através dos quais CO2 entra e O2 sai durante a fotossíntese.
} Nas células do mesófilo (tecido interno das folhas) encontram-se os cloroplastos.
} Uma típica célula do mesófilo contém 30-40 cloroplastos.
} Os pigmentos de clorofila encontram-se nas membranas dos tilacóides (sacos que se interconectam no cloroplasto); 
} A energia da luz absorvida pelas clorofilas conduz a síntese de moléculas orgânicas no cloroplasto. 
} Tilacóides podem empilhar-se em colunas denominadas de grana (singular granum). 
} Cloroplastos também contém o estroma: fluído interno denso.
Fotossíntese
Pode ser sumariada pela seguinte equação:
6 CO2 + 12 H2O + Energia da luz → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
• Cloroplastos dividem a H2O em hidrogénio e oxigénio, os eletrões do hidrogénio são incorporados em moléculas de açúcar e o oxigénio é libertado como u subproduto.
• A água é a fonte do O2 produzido pela fotossíntese.
Fotossíntese- como um processo redox
} A fotossíntese é um processo redox, tal como a respiração celular.
 } Na respiração celular os electrões são libertados pelo açucar asssociados com hidrogénio e transportados até ao O2 formando H2O. 
} Na fotosssíntese a direcção do fluxo de electrões é inverso quando comparado com a respiração celular.
 } Na fotossíntese a H2O é oxidada e o CO2 é reduzido. A água é dividida e os electrões são transferidos juntamente com o hidrogénio da H2O para o CO2 , reduzindo-o a açucar. 
A fotossíntese é um processo endergónico; a energia provém da luz solar.
A fotossíntese ocorre em duas fases
Fotossíntese pode ser dividida em 2 fases:
• Fase Luminosa (light reactions)
• Ciclo de Calvin (fase de síntese)
A fase luminosa (ocorre nos tilacóides)
- Divisão da molécula de H2O
- Libertação de O2
- Redução de NADP+ a NADPH
- Produção de ATP por fotofosforilação
Ciclo de Calvin (ocorre no estroma)
- Ocorre a fixação do carbono através da incorporação de CO2 em
moléculas orgânicas
- Produz-se açucares a partir de CO2, utilizando ATP e NADPH
As reacções da fase luminosa
Convertem a energia solar em energia química do ATP e NADPH
• Cloroplastos são fábricas químicas movidas a energia solar
• Os seus tilacóides transformam a energia luminosa em energia química de ATP e NADPH
Pigmentos fotossintéticos: os receptores de luz
• Pigmentos são substâncias que absorvem luz.
• Diferentes pigmentos absorvem diferentes comprimentos de onda.
• Comprimentos de onda que não são absorvidos são reflectidos ou transmitidos.
• Folhas possuem cor verde porque a clorofila reflecte e transmite a luz verde.
Excitação da clorofila pela luz
Ø A absorção de um fotão de luz pela clorofila, resulta na passagem de um dos seus eletrões para uma orbital de energia mais elevada.
Ø A molécula de clorofila passa de um estado fundamental para um estado excitado, que é instável .
Ø Quando os eletrões regressam ao seu estado fundamental libertam a seu excesso de energia sob a forma de calor e luz (fluorescência).
Fotossistemas
• Fotossistema consiste num complexo centro de reação (complexo de proteínas) rodeado por complexos de recolha de luz.
 • Complexos de recolha de luz (moléculas de pigmentos ligados a proteínas) canalizam a energia dos fotões para o centro de reação.
 • O recetor de eletrões primário no centro de reação aceita eletrões da clorofila a e é reduzido. 
• A transferência de eletrões da clorofila a para o aceitador de eletrões primário, movida pela energia solar, é o primeiro passo das reações luminosas.
Fotossistema II e I
• Existem dois tipos de fotossistemas nas membranas dos tilacóides
 _ O fotossistema II (PS II) funciona em primeiro lugar (o número reflecte a ordem de descoberta) e absorve melhor ao comprimento de onda de 680 nm.
 _ O centro de reacção, a clorofila a do PS II é denominado de P680. 
_ O fotossistema I (PS I) absorve melhor ao comprimento de onda de 700 nm. 
 _ O centro de reacção, a clorofila a do PS I é denominado de P700
Fluxo de eletrões
• Durante as reações da fase luminosa, existem duas vias para o fluxo de eletrões:
_ Linear
_ Cíclico
Fluxo linear de eletrões- é a via primária e envolve ambos os fotossistemas e produz ATP e NADPH utilizando energia da luz.
Fluxo linear de eletrões
 • Um fotão atinge um pigmento e a sua energia é passada entre as moléculas de pigmentos até que excita P680. 
• Um eletrão excitado de P680 é transferido para o aceitador primário de eletrões
• P680+ (P680 que tem falta de um eletrão) é um agente oxidante muito forte.
• H2O é clivada por enzimas e os eletrões são transferidos dos átomos de hidrogénio para P680+, reduzindo-o assim a P680. 
• O2 é libertado como um subproduto desta reação.
• Cada electrão é transferido numa cadeia transportadora de electrões (de energia decrescente) desde o aceitador primário de electrões de PS II até ao PS I.
• A energia libertada conduz à criação de um gradiente de protões através da membrana de tilacóides. 
• Difusão de H+ (protões) através da membrana conduz à síntese de ATP.
• No PS I (como no PSII), a energia da luz transferida entre moléculas de pigmentos excita P700, que perde um electão para um aceitador de electrões.
• P700+ (P700 sem um electrão) aceita um electrão que provém do PS II, através da cadeia transportadora de electrões.
• Cada electrão é transferido numa cadeia transportadora de electrões (de energia decrescente) desde o aceitador primário de electrões de PS I até à proteína ferredoxina (Fd). 
• Os electrões são transferidos para NADP+ reduzindo-o a NADPH catalizada pela enzima NADP+ redutase. 
• Os electões de NADPH estão disponíveis para as reacções do Ciclo de Calvin.
Fluxo cíclico de eletrões 
• Utiliza apenas o fotossistema I e produz ATP, mas não produz NADPH. 
• O fluxo de eletrões cíclico gera ATP excedente, satisfazendo uma maior necessidade no Ciclo de Calvin. 
- Muitas bactérias fotossintéticas possuem apenas um fotossistema o PS II ou o PSI. 
- O fluxo cíclico de eletrões pode ser fotoprotector. Mutantes que não o possuem são mais sensíveis à luz intensa.
Comparação da quimiosmose em cloroplastos e mitocôndrias
• Cloroplastos e mitocôndrias produzem ATP por quimiosmose, mas utilizam diferentes fontes de energia.
• Mitocôndrias transferem energia química dos alimentos para ATP; cloroplastos transformam energia luminosa em energia química do ATP. 
• A organização espacial da quimiosmose difere entre cloroplastos e mitocôndrias, mas também apresentam similaridades. 
• Na mitocôndria, os protões são bombeados para o espaço intermembranar e conduzem a síntese de ATP à medida que difundem de volta para a matriz mitocondrial. 
• Nos cloroplastos, os protões são bombeados para o espaço tilacóide e conduzem a síntese de ATP à medida que difundem de volta para o estroma.
Fotofosforilação
• ATP e NADPH são produzidos no lado voltado para o estroma, onde ocorre o ciclo de Calvin. 
• Em resumo, as reacções da fase luminosa produzem ATP e aumentam a energia potencial dos electrões, movendo-os da água para o NADPH
Ciclo de Calvin (fase de síntese)
} O ciclo de Calvin, tal como o ciclo do ácido cítrico, regenera o material inicial após a entrada e saída de moléculas do ciclo. 
} O ciclo produz açucares a partir de moléculas mais pequenas, com gasto de ATP e uso do poder redutor dos eletrões transportados pelo NADPH. 
} Carbono entra no ciclo como CO2, e sai como açúcar denominado de gliceraldeído-3- fosfato (G3P) . 
} Para a síntese de 1 G3P, o ciclo tem de rodar 3 vezes, fixando 3 moléculas de CO2 .
O ciclo de Calvin tem 3 fases:
_ Fixação de carbono
_ Redução
_ Regeneração do aceitador de CO2 (RuBP, ribulose bifosfato)