Aula 2 e 3 - Bases químicas da constituição celular

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SDE0906 – BIOLOGIA CELULAR
Aula 02: Bases químicas da constituição celular
AULA 02: Bases químicas da constituição celular
Biologia Celular
Elementos químicos e matéria
• Todo ser vivo é um sistema químico que 
obedece às leis da Física e da Química.
• Diferentes elementos químicos se combinam e 
formam a matéria.
• A matéria compõe todo o universo, incluindo a 
célula e os seres vivos.
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Tabela periódica dos elementos químicos
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Os átomos
Os elementos químicos são representados pelos átomos, 
considerados a menor parte da matéria.
O átomo é composto por um núcleo, que contém prótons 
e nêutrons, e por uma eletrosfera, que contém elétrons.
Átomo de Carbono 12
• 6 elétron
• 6 prótons
• 6 nêutrons 
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Níveis hierárquicos de organização dos seres vivos
As células são formadas por moléculas e estas, por sua vez, são formadas pela combinação de 
elementos químicos ou átomos.
De que são formadas as células?
1. Átomo
2. Molécula
5. Tecido6. Órgão
7. Sistema
8. Organismo
4. Célula
3. Organelas
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Composição molecular da célula
As moléculas da célula (biomoléculas) podem ser:
• Inorgânicas, como a água e os sais minerais;
• Orgânicas, como várias que possuem o elemento 
químico carbono (C) em sua composição.
As biomoléculas mais abundantes são de água, mas também 
existem macromoléculas orgânicas de proteínas, 
carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos.
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Composição molecular da célula - Água
É o elemento mais abundante na Terra e pode ser encontrado nos estados físicos 
líquido, sólido e gasoso.
Sua molécula é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de 
oxigênio, cuja fórmula é H2O.
Molécula de água
Hidrogênio
Oxigênio
Hidrogênio
Fo
n
te
: F
re
ep
ik
Rins
Sangue
Músculos
83%
81%
75%
Cérebro
Coração
Pulmões
75%
75%
86%
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Água
• A célula é composta, aproximadamente, por 70% de água.
• A variação do percentual de água depende do tipo de célula.
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Água
• É um solvente universal, capaz de dissolver uma grande quantidade de substâncias.
• É indispensável à atividade metabólica (processos fisiológicos são dependentes de água)
• Pode ligar-se a ânions, cátions ou moléculas com ambas as cargas.
• É importante para o transporte de substâncias dentro e fora das células.
Funções da água
Solvente + Soluto = Solução
Água Açúcar Água com açúcar 
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A Água
• Participa do mecanismo de termorregulação do organismo (absorve calor).
• Permite que reações químicas aconteçam, chamadas de reações de hidrólise
(quebra de moléculas) e síntese (formação de moléculas).
Clique aqui para assistir a 
Hidrólise de moléculas.
https://www.youtube.com/watch?v=7e2IkQHxszM
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Sais minerais
Organismos vivos são incapazes de produzir sais minerais, portanto devem retirar esses nutrientes de 
fontes alimentares de origem animal ou vegetal. 
Não são fontes de calorias, mas participam das seguintes funções no organismo:
• Formação de ossos e dentes
• Condução do impulso nervoso
• Coagulação
• Manutenção do equilíbrio osmótico
• Transferência de substâncias pelas membranas
• Atuam no processo de respiração celular
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Sais minerais
Os principais sais minerais encontrados nos seres vivos são:
Cálcio: É o mineral mais abundante no organismo, sendo
encontrado principalmente no esqueleto. Forma os
ossos e é um nutriente essencial para a célula, pois
controla a permeabilidade da membrana. É importante
para a contração muscular, liberação de hormônios,
coagulação do sangue, entre outras funções.
Ferro: participa da formação das hemoglobinas,
pigmento que tem a função de transportar oxigênio.
Além disso, faz parte da mioglobina, que armazena
oxigênio no músculo, e participa da respiração celular.
Flúor: prevenção de problemas dentários e ósseos.
Também atua também em tecidos e células.
Fósforo: é encontrado principalmente no esqueleto
juntamente ao cálcio, formando os ossos. Também
participa da constituição das membranas celulares
(fosfolipídeos), de atividades enzimáticas e fornece
energia sob a forma de ATP (adenosina trifosfato).
Iodo: faz parte da composição dos hormônios da tireoide e
atua nos sistemas cardiovascular, esquelético, respiratório
e urinário. Pode-se dizer que o iodo é importante para o
crescimento e desenvolvimento dos organismos.
Magnésio: atua em atividades enzimáticas, duplicação dos
ácidos nucleicos, síntese de vitamina D, transmissão de
influxo nervoso, trocas iônicas da membrana celular, entre
outras funções.
Potássio: Com o sódio, atua no funcionamento das células
nervosas (Bomba de Sódio/Potássio). Além disso, contribui
para o metabolismo, regulação da quantidade de água no
organismo, produção de proteínas e glicogênio,
excitabilidade neuromuscular, controle da pressão
sanguínea, entre outras.
Sódio: Participa do funcionamento das células nervosas
com o potássio (Bomba de Sódio/Potássio). Esse mineral
também forma o sal de cozinha e participa da absorção de
aminoácidos, glicose e água.
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Macromoléculas orgânicas
Quatro categorias de macromoléculas orgânicas são 
encontradas nas células :
• Carboidratos;
• Lipídeos;
• Ácidos nucleicos.
• Proteínas;
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Macromoléculas orgânicas
As macromoléculas são formadas por moléculas menores, chamadas de monômeros, 
ligadas quimicamente.
• Todas são compostas basicamente por carbono (C).
• Estão presentes, aproximadamente, nas mesmas proporções.
Monômero
Dímero
Polímero
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Macromoléculas orgânicas
Todos os lipídeos têm uma característica em comum: são 
insolúveis ou pouco solúveis em água, por isso chamados 
de hidrofóbicos.
Lipídeos
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Lipídeos
Podemos encontrar diferentes tipos de lipídeos compondo 
a célula e o organismo animal. Os mais comuns são:
• Triglicerídeos;
• Ácidos graxos;
• Colesterol.
• Fosfolipídeos;
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Lipídeos
Ácidos Graxos
São moléculas relativamente pequenas, importantes por 
servir de fonte de energia para a célula e por formar os 
lipídeos que compõem a membrana celular.
São formados por longas cadeias de carbono, podendo ser 
saturados ou insaturados.
• AG saturados →→→→ só possuem ligações simples entre os carbonos
• AG Insaturados →→→→ possuem ligações duplas entre os carbonos 
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Lipídeos
A
Carne vermelha, leite integral, bacon (origem animal)
Ácido graxo saturado
Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeias hidrocarbonadas de tamanho variável 
(4 a 36 carbonos). 
Grupo
carboxila
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Lipídeos
B
Abacate, nozes, azeite de oliva. (origem vegetal)
Ácido graxo monoinsaturado
Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeias hidrocarbonadas de tamanho variável 
(4 a 36 carbonos). 
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Lipídeos
C
Óleo de girassol, óleo de milho (origem vegetal), peixe de água fria.
Ácido graxo poli-insaturado
Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeias hidrocarbonadas de tamanho variável 
(4 a 36 carbonos). 
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Lipídeos
Doenças causadas pelo uso do ácido 
graxo trans:
• Cardiovasculares
• Pode afetar crescimento do feto intrauterino
• Obesidade
• Aterosclerose
Os ácidos graxos insaturados podem ser encontrados na forma cis e trans.
A forma trans em excesso é prejudicial à saúde e, na maior parte, consumimos a que é 
produzida durante o processamento industrial para alimentação.
Ácido graxo cis
Ácido graxo trans
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Lipídeos
Entre os diferentes ácidos graxos existentes destacam-se dois, que são chamados de essenciais.
Esses ácidos graxos não são produzidos pelo organismo animal e, devido à sua importância, 
precisam ser ingeridos por meio da alimentação.
São os ácidos linoleico (ômega 3) e linolênico (ômega 6), que apresentam vários benefícios à 
saúde.
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Lipídeos
• Este é um importante lipídeo de armazenamento 
de energia.
• Formam os óleos vegetais (líquidos) e as gorduras 
animais (sólidas).
• São produzidos pelo fígado a partir de alimentos 
ricos em carboidratos e gorduras.
Triglicerídeos ou triacilglicerol
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Lipídeos
São formados por meio de uma reação de síntese entre uma molécula de glicerol (álcool) e 
três moléculas de ácidos graxos. 
Formação dos triglicerídeos
A síntese de um 
éster é uma reação 
de condensação.
Cadeias 
hidrocarbonadas
apolares são 
hidrofóbicas.
Ligação éster
Cada junção dessa 
cauda lipídica 
representa um carbono 
com hidrogênios para 
preencher ligações 
covalentes.
ou
Glicerol
(um Álcool)
+
3 moléculas 
de ácidos
graxos
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Lipídeos
Os fosfolipídios são os lipídeos de membrana mais importantes, pois formam a 
estrutura básica da membrana celular.
Fosfolipídios
Clique aqui para assistir a 
Fluidez da membrana.
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Lipídeos
Os fosfolipídios também são formados por ácidos graxos ligados ao glicerol, porém são 
apenas dois. 
Além dos ácidos graxos, se liga ao glicerol um radical fosfato e, por isso, são chamados 
de fosfolipídios.
Fosfato
Glicerol
Ácido graxo
Polar
Apolar
C
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Lipídeos
Cabeça hidrofílica
Cauda hidrofóbica
Os fosfolipídios possuem uma região hidrofóbica e uma região hidrofílica, por isso são chamados 
de anfipáticos. 
Esta condição é essencial para que estes se organizem formando a membrana celular: partes 
hidrofóbicas para dentro e hidrofílicas para fora.
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Lipídeos
Colesterol
O colesterol é um lipídeo esterol encontrado nas células e no organismo animal.
Colesterol
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Lipídeos
O colesterol está presente na membrana em menor quantidade do que os fosfolipídios e sua 
presença interfere na fluidez da membrana.
Além disso, o colesterol é importante por ser precursor de hormônios chamados de esteroides, 
que são os hormônios sexuais e os hormônios produzidos pela glândula adrenal (ex. cortisol).
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Carboidratos
• São as biomoléculas mais abundantes na Terra, sendo a glicose o 
carboidrato mais importante.
• Representam a principal fonte de energia para a célula.
• São constituintes importantes de membranas celulares e da matriz 
extracelular.
• A glicose é produzida por meio da reação de fotossíntese, realizada 
pelas plantas e pelas algas.
• Esses organismos utilizam o gás carbônico da atmosfera, a água e a 
energia luminosa para produzir glicose e gás oxigênio.
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Carboidratos
Equação geral da Fotossíntese
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Carboidratos
A glicose é o carboidrato que as células, preferencialmente, utilizam para produção de 
energia, por meio do processo de respiração celular.
A energia da respiração celular é armazenada na forma de uma molécula chamada de ATP.
Importância da glicose
Glicose 
proveniente da 
digestão.
Oxigênio proveniente da
respiração pulmonar.
Gás carbônico que
deverá ser eliminado
na expiração.
Água que poderá 
Ser utilizada no 
Metabolismo celular.
Será armazenada 
na 
forma de ATP.
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Carboidratos
Os carboidratos são divididos em três categorias, de acordo com a sua estrutura
molecular, em:
• Monossacarídeos: são uma única unidade molecular, base para a
formação dos demais.
• Oligossacarídeos: são formados pela ligação de poucos monossacarídeos.
Os mais comuns possuem dois e por isso são chamados de dissacarídeos.
• Polissacarídeos: são formados pela ligação de muitos monossacarídeos.
Classificação dos carboidratos
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Carboidratos
Os monossacarídeos mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, que são 
essencialmente energéticos.
Existem monossacarídeos estruturais, como a ribose e a desoxirribose, que compõem a 
estrutura do DNA e do RNA.
Monossacarídeos
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Carboidratos
Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais importantes. 
São formados pela ligação covalente, chamada de ligação glicosídica, entre dois monossacarídeos.
Dissacarídeos
Ligação glicosídica
MALTOSE
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Carboidratos
Os dissacarídeos são fontes de glicose encontrada nos alimentos. São eles:
Dissacarídeos Unidades formadoras Fontes
Sacarose Glicose e frutose Frutas, açúcar
Lactose Glicose e galactose Leite e derivados
Maltose Glicose e glicose Cereais
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Carboidratos
Oligossacarídeos também são encontrados na superfície externa das membranas celulares, 
constituindo o glicocálice, que é importante para a sinalização celular e adesão entre as células.
Estão ligados às proteínas e aos lipídeos da membrana, formando glicoproteínas e glicolipídeos.
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Carboidratos
Os polissacarídeos são longas cadeias 
(polímeros), lineares ou ramificadas, que 
podem ser formadas por um único tipo de 
monossacarídeo, chamado de 
homopolissacarídeo, ou por vários tipos, 
chamados de heteropolissacarídeos.
Polissacarídeos
HOMOPOLISSACARÍDEOS HETEROPOLISSACARÍDEOS
LINEARES RAMIFICADOS
DOIS TIPOS DE
MONÔMEROS
LINEARES
MÚLTIPLOS 
MONÔMEROS 
RAMIFICADOS
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Carboidratos
Os polissacarídeos têm importância de reserva energética e estrutural, dependendo 
da molécula formada.
Os polissacarídeos mais comuns são o glicogênio, o amido, a celulose e a quitina.
Polissacarídeo Origem Importância
Glicogênio Animais e fungos Reserva energética
Amido Plantas Reserva energética
Celulose Plantas Estrutural
Quitina Animais e fungos Estrutural
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Carboidratos
Amido → constituído por amilose e amilopectina
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Carboidratos
Glicogênio
É estocado principalmente nos músculos esqueléticos (1-2% do peso) e no fígado (10% do peso).
A estrutura do glicogênio assemelha-se a amilopectina, porém é mais ramificada (a cada 8-14 
resíduos) 
Biologia Celular
Carboidratos
A celulose é um polissacarídeo, proveniente da junção de milhares
de moléculas de glicose unidas por ligações beta 1-4.
Quitina é um polissacarídeo formado por 
longas cadeias de N-acetilglicosamina unidas 
por ligações beta 
Celulose
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Carboidratos
• O glicogênio é a forma do organismo animalarmazenar glicose, sendo uma reserva
energética acumulada, principalmente, no fígado e músculo estriado.
• O amido é a forma das plantas armazenar glicose, servindo como base para a
alimentação animal.
• A celulose forma a parede celular das células vegetais.
• A quitina está presente no exoesqueleto dos artrópodes, como os insetos, e também na
parede celular de fungos.
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Proteínas
• As proteínas também são polímeros, formadas pela ligação peptídica entre vários
aminoácidos.
• Desempenham diferentes funções no organismo.
• Algumas fazem parte da membrana celular.
• Funções: hormônios, enzimas, fazem transporte de substâncias, participam dos
mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, além de ser um importante
nutriente.
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Proteínas
Ligação peptídica entre cinco aminoácidos
Extremidade
aminoterminal
Extremidade 
carboxiterminal
H
|
H2N — C — COOH
|
R 
aminoácido
Grupo carboxila
Grupo amina
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Proteínas
Os aminoácidos são pequenas moléculas com características próprias que 
desempenham diferentes funções, além de formar as proteínas.
Existem vinte diferentes aminoácidos compondo as proteínas, que 
são ligados seguindo uma sequência específica, que é determinada pelo código 
genético presente no DNA.
Aminoácidos
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Proteínas
Tabela do código genético
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Proteínas
Dos vinte aminoácidos que formam as proteínas, o organismo humano não é capaz de produzir 
oito, que são chamados de essenciais.
Estes oito aminoácidos, como são importantes, precisam ser adquiridos por meio da alimentação.
São eles: 
• Valina;
• Leucina; 
• Isoleucina;
• Fenilalanina;
• Triptofano;
• Metionina;
• Lisina.
Os outros doze aminoácidos, que são produzidos pelo organismo, são chamados de não essenciais. 
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Proteínas
Além de formar as proteínas, os aminoácidos são importantes:
• No controle do pH dentro da célula;
• Por atuar como neurotransmissores, como o GABA e outros;
• Por originar neurotransmissores, como a serotonina a partir do 
triptofano;
• Por serem usados como fonte de energia.
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Ácidos Nucleicos
Os ácidos nucleicos
São moléculas que se encontram principalmente no núcleo, formadas por 
muitas unidades de nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster.
Existem dois tipos: 
• DNA (ácido desoxirribonucleico) → núcleo; mitocôndrias (cél. eucariótica)
• RNA (ácido ribonucleico) → núcleo (cél. eucariótica) e citoplasma
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Ácidos Nucleicos
Os ácidos nucleicos
Os nucleotídeos: construção dos ácidos nucleicos; depósito e transferência de energia
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Ácidos Nucleicos
Os ácidos nucleicos
Os nucleotídeos:
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Ácidos Nucleicos
Ácido Desoxiribonucleico (DNA)
O DNA é a molécula responsável por guardar a informação genética 
da célula, que é transferida para as células-filhas a cada divisão celular.
A hereditariedade das características dos seres vivos se deve à 
transmissão de cópias do DNA para as demais células.
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Ácidos Nucleicos
O DNA é formado por duas cadeias de 
nucleotídeos unidas entre si por meio de 
ligações de hidrogênio, em forma de 
espiral.
As ligações de hidrogênio ocorrem entre 
as bases nitrogenadas, um dos 
componentes de um nucleotídeo.
Ácido 
Desoxirribonucléico
Bases de 
Nitrogênio
Citosina
Guanina
Adenina
Timina
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Ácidos Nucleicos
O RNA é importante para que a informação 
genética presente no DNA possa ser utilizada.
Participa da produção das proteínas celulares.
A molécula de RNA é formada por uma única 
cadeia de nucleotídeos.
Tipos de RNA:
RNA mensageiro →→→→ leva a informação genética.
RNA ribossomal →→→→ 50% do ribossomo.
RNA transportador →→→→ identifica e transporta os 
aminoácidos até o ribossomo.
Ácido ribonucleico (RNA)
Bases
de Nitrogênio
Ácido 
Ribonucléico
Citosina
Guanina
Adenina
Uracila
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Exercício
1) (Unifor-CE) As fibras musculares estriadas armazenam um carboidrato 
a partir do qual se obtém energia para a contração. Essa substância 
de reserva se encontra na forma de:
a) Amido
b) Glicose
c) Maltose
d) Sacarose
e) Glicogênio
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Exercício
2) (UFR-RJ) As plantas e animais utilizam diversos componentes químicos na formação
de partes importantes de seus organismos ou na construção de estruturas importantes 
em sua sobrevivência. A seguir estão citados alguns:
I – O esqueleto externo dos insetos é composto de um polissacarídeo.
II – As células vegetais possuem uma parede formada por polipeptídeos.
III – Os favos das colmeias são constituídos por lipídios.
IV – As unhas são impregnadas de polissacarídeos que as deixam rígidas e impermeabilizadas.
Estão corretas as afirmativas
a) I e II.
b) I e III.
c) I e IV.
d) II e III.
e) II e IV.
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Biologia Celular
Exercício
3) (UEMS) Em relação aos ácidos nucleicos, a única afirmativa incorreta é: 
a) Participam da síntese proteica que ocorre nos polissomos, localizados no citoplasma 
das células eucariontes. 
b) A síntese de RNA a partir de DNA recebe o nome de transcrição.
c) Adenina, timina, citosina e guanina são as bases nitrogenadas do DNA. 
d) Hoje em dia, técnicas modernas de estudo do DNA estão sendo muito usadas em 
paternidades duvidosas e crimes. 
e) Em seres como os vírus, encontramos os dois tipos de ácidos nucleicos, DNA e RNA,
espalhados no citoplasma viral. 
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AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO. 
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
Ler o capítulo 2 — Membrana 
Celular
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