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Biologia Celular Aula 1 - Introdução ao estudo da célula INTRODUÇÃO Você sabe por que é importante conhecer o funcionamento das células? Vamos explicar essa questão por meio da análise de um caso de câncer... A todo momento, as células de nosso organismo morrem, mas, através do processo de divisão celular, essas células são substituídas por outras novas. Tanto o mecanismo de morte das células que já não desempenham seu papel corretamente quanto sua reposição a partir desse processo de separação dependem do adequado funcionamento de genes presentes no núcleo celular. Quando esses genes falham, as células velhas deixam de morrer e se acumulam, ou as células novas se multiplicam de forma desordenada. Nesses dois casos, o resultado é o surgimento de uma neoplasia (ou câncer): uma das mais graves doenças que pode acometer o indivíduo. Percebeu a relevância de nosso estudo? Nesta aula, vamos nos aprofundar no assunto. OBJETIVOS Explicar a organização celular dos seres vivos, e o papel estrutural e funcional da célula quando da formação do indivíduo; Identi�car os diferentes tipos de células nesse processo de formação; Reconhecer a estrutura acelular dos vírus bem como suas principais características. ORGANIZAÇÃO CELULAR DOS SERES VIVOS Costumamos dizer que as células são a unidade fundamental de todos os seres vivos. Em outras palavras, todo ser vivo é formado por células. De fato, os seres vivos se constituem das células como unidades estruturais e funcionais. Isso signi�ca que as células fazem parte da estrutura do organismo, e as possuímos em grande quantidade. Na imagem a seguir, podemos observar uma demonstração de que partes do nosso corpo – quando ampliadas pelo uso de um microscópio – são compostas por células: Fonte da Imagem: Aqui, notamos que a pele, os músculos, o cérebro e o sangue são tecidos e, como tais, apresentam organização celular. Como as células são unidades funcionais, sua responsabilidade é manter o adequado desempenho do organismo. Quando funcionam bem, há, por exemplo, crescimento muscular. Crédito da imagem: Luís Rodrigues Mas, quando esse funcionamento é prejudicado, algumas patologias podem surgir. Comprovamos isso na introdução desta aula por meio da análise do caso de câncer. O mesmo vale para os músculos: quando suas células são devidamente estimuladas e recebem, de forma apropriada, os nutrientes necessários, funcionam perfeitamente, dando origem ao tão desejado ganho de massa muscular. Do contrário, isso não ocorre! As imagens a seguir ilustram a questão: Antes Depois Crédito da imagem: Luís Rodrigues Aqui, observamos os músculos do braço antes e após o crescimento de suas células, que são estimuladas pelo exercício físico associado à boa alimentação. ATENÇÃO , Seu corpo foi gerado a partir da fusão de duas células: o espermatozoide de seu pai e o ovócito de sua mãe. Como resultado dessa união, desenvolveu-se uma única célula chamada de zigoto. Veja, a seguir, uma imagem que representa o momento da fusão das células. Fonte da Imagem: Aqui, percebemos um ovócito e vários espermatozoides tentando realizar a fecundação, que levará à formação do zigoto. Logo após esse processo, o zigoto começa a se dividir inde�nidamente. Em seguida, as células se diferenciam e originam todas aquelas que pertencem ao corpo humano, dando início à vida de um novo indivíduo. Explore + , Para observar melhor este fenômeno, assista ao vídeo que mostra a fecundação e o início do desenvolvimento de um embrião: Concepção – fecundação, zigoto, mórula, blástula, nidação (https://youtu.be/RSltQKT9xwQ). SERES UNICELULARES E PLURICELULARES Diante da grande diversidade de seres vivos que existem, percebemos que as células participam de sua formação de modo diferente. Há seres vivos que possuem uma única célula: os chamados UNICELULARES. Vejamos alguns exemplos: Bactérias Ameba (glossário) Leveduras (fungos) (glossário) Euglena (glossário) No entanto, também há fungos, algas, plantas e animais que têm o corpo composto por muitas células. Esses seres são chamados de PLURICELULARES. Vejamos alguns exemplos. https://youtu.be/RSltQKT9xwQ Nesta imagem, podemos ver diferentes seres pluricelulares, tais como: Esses seres contêm células de diferentes formas, sejam estas esféricas, alongadas, quadradas, sejam altamente modi�cadas e especializadas – como os espermatozoides e os neurônios presentes na imagem a seguir: Crédito da imagem: Eduardo Trindade Nesta imagem, percebemos tais formatos que existem na constituição do corpo de um animal. Assim como no corpo humano, nesses seres, também identi�camos diferentes níveis de organização celular. Como unidade básica do organismo, as células se associam de acordo com suas características comuns e formam os tecidos – como o epitelial, o conjuntivo e o muscular. Esses tecidos, por sua vez, também se associam e formam os órgãos – como o estômago, os intestinos, o fígado etc. Os sistemas do corpo humano – como o digestório e o respiratório, por exemplo – se desenvolvem através da associação de órgãos, que possuem funções relacionadas. Quando atuam em conjunto, esses sistemas formam nosso organismo, como podemos ver na imagem a seguir: Crédito da imagem: Luís Rodrigues TIPOS DE CÉLULAS Dentro da perspectiva de que todos os seres vivos são formados por células e de que existe uma in�nidade deles, não é de se espantar que haja diferentes tipos celulares. Basicamente, há dois tipos de células muito distintos: as procariontes e as eucariontes. As imagens a seguir as representam. Vejamos: Célula eucariótica Célula procariótica (bactéria) Crédito da imagem: Luís Rodrigues Observe os aspectos das duas células e compare-as. A partir de agora, vamos analisar as diferenças entre elas. Por isso, sugerimos que retorne sempre a essa imagem, tudo bem? Células procariontes As células procariontes são aquelas que geram as bactérias e outros seres muito semelhantes a estas. Tais células são bem simples e, do ponto de vista evolutivo, mais primitivas. Além disso, comparadas a outro tipo de célula, as procariontes são muito pequenas. Sua característica fundamental – que justi�ca sua nomenclatura – é a ausência de uma membrana (nuclear, cariomembrana ou carioteca) que delimita o núcleo. Em consequência dessa carência, seu material genético �ca disperso. Por isso, dizemos que essas células não possuem núcleo. Aliás, não é só de membrana nuclear que as procariontes são desprovidas: elas não têm qualquer outra membrana senão a plasmática, que determina seu espaço. Esse tipo de célula possui, ainda, um material genético característico, composto por uma única molécula de DNA, que se apresenta de forma circular (como um colar), mas que se enrola e forma um bloco denso chamado de nucleoide – pois se parece com um núcleo. Ademais, as células procariontes não apresentam organelas – com exceção dos ribossomos. E, para se dividirem, utilizam um mecanismo muito simples, bem diferente dos processos de separação que as células eucariontes fazem – conhecidos como mitose e meiose. A propósito, este é o momento de estudar esse outro tipo de célula. Células eucariontes As células eucariontes são aquelas que compõem os protozoários, os fungos, as algas, as plantas e os animais. Elas são maiores que as procariontes, muito mais complexas e evoluídas. Sua principal característica é a presença de membrana nuclear (carioteca ou cariomembrana), responsável por delimitar o núcleo. Portanto, essas células possuem núcleo. Dentro dele, encontramos diversas moléculas de DNA: 46 no caso das células humanas, que são lineares (como pedaços de �ta) e que, em determinado momento do ciclo celular, originam as estruturas que chamamos de cromossomos. Diferente das células procariontes, as eucariontes apresentam muitas membranas – além da plasmática e da nuclear – que determinam outros espaços menores: as denominadas organelas citoplasmáticas. Além disso, quando se dividem, essas células realizam os complexos mecanismos de separação já citados(mitose e meiose). O quadro a seguir apresenta as principais diferenças entre as células procariontes e eucariontes. Veja: CÉLULAS ANIMAIS E VEGETAIS Mesmo entre os seres vivos dotados de células eucariontes, percebemos que elas não são iguais – em especial quando analisamos as células vegetais e animais. Para entender melhor a questão, observe as imagens a seguir: Célula animal Célula vegetal Crédito da imagem: Érik Assumpção VOCÊ PERCEBEU COMO AMBAS SÃO DIFERENTES? As células vegetais apresentam determinadas estruturas que NÃO estão presentes nas animais, como, por exemplo: Já as células animais se distinguem das vegetais por possuir uma organela denominada centríolo, que está envolvido com a migração dos cromossomos durante a divisão celular. O quadro a seguir apresenta as principais diferenças entre as células animais e vegetais. Veja: VÍRUS Os vírus são um grupo diferente de organismos, conhecidos pelas doenças que costumam causar ao homem e aos animais – tais como a dengue, a raiva, a hepatite B etc. Do ponto de vista de sua organização, os vírus se distinguem muito de todos os outros seres vivos, pois não são formados por células: eles são acelulares. Neste momento, você deve estar se perguntando: Mas todos os seres vivos não são formados por células? Sim. Nesse caso, os vírus seriam, então, uma exceção a essa regra ou, como a�rmam alguns cientistas, nem mesmo seriam seres vivos. Explore + , Para entender a polêmica que existe quanto à classi�cação dos vírus, leia o artigo A�nal, os vírus são seres vivos (galeria/aula1/docs/A�nal_virus_seres_vivos.pdf)? Além de não possuírem células, os vírus também não têm metabolismo próprio. Isso signi�ca que não conseguem produzir ou degradar substâncias importantes para sua sobrevivência. Por isso, eles precisam entrar nas células e viver dentro delas, utilizando todas as suas ferramentas – como, por exemplo, organelas especí�cas e enzimas – para realizar tais tarefas. Há vírus capazes de parasitar diferentes tipos celulares, como animais, plantas, fungos, protozoários e bactérias. A imagem a seguir representa essa intervenção: http://estacio.webaula.com.br/cursos/gon672/galeria/aula1/docs/Afinal_virus_seres_vivos.pdf Crédito da imagem: Érik Assumpção Mas se os vírus são acelulares, do que realmente são formados? Eles são constituídos de um envoltório feito de proteínas – chamado de capsídeo –, e em seu interior, encontramos seu material genético. Observem isso na imagem a seguir: Aqui, podemos ver a estrutura de um vírus e seu material genético viral – nesse caso, o DNA. Alguns vírus – denominados envelopados – apresentam por cima do capsídeo um envoltório de membrana obtido no momento em que deixam uma célula e levam parte de sua membrana plasmática com eles. Crédito da imagem: Luís Rodrigues Clique aqui (glossário) para ver um vírus envelopado. ATIVIDADES 1. Dentre a diversidade de seres vivos existentes, alguns são extremamente simples – formados por uma única célula –, enquanto outros (como o homem, por exemplo) apresentam organismo bem complexo – formado pela associação de incontáveis células. De acordo com esse critério, tais seres vivos são classi�cados, respectivamente, como: Pluricelulares e unicelulares Unicelulares e eucariontes Unicelulares e pluricelulares Procariontes e eucariontes Procariontes e pluricelulares Justi�cativa 2. As células procariontes se diferenciam das eucariontes pela: Presença de carioteca Ausência de ribossomos Presença de mitocôndrias Divisão celular por mitose Presença de moléculas de DNA circular Justi�cativa 3. Dentre os diferentes grupos de organismos que existem na Terra, um em especial NÃO é formado por células – motivo pelo qual seus organismos não são considerados seres vivos por alguns cientistas. Esse grupo é formado por: Vírus Fungos Bactérias Leveduras Protozoários Justi�cativa Glossário AMEBA Pertence ao grupo dos protozoários. LEVEDURAS (FUNGOS) São fungos unicelulares. EUGLENA É um tipo de alga unicelular. Observe que, além do capsídeo e de seu material genético, esse vírus tem uma membrana externa – que chamamos de envelope – feita de lipídeos e de proteínas. Disso resulta sua nomenclatura. Biologia Celular Aula 2 - Bases químicas da constituição celular INTRODUÇÃO Na aula anterior, vimos que os seres vivos são formados por células, mas essa não é a menor parte de nosso organismo. As células também são compostas de moléculas, que, por sua vez, constituem-se pela combinação de algo ainda menor: os elementos químicos. Nesta aula, vamos aprender um pouco mais sobre esse universo subcelular a partir do estudo de seus componentes. Aqui, vamos entender a importância das moléculas não só para o funcionamento celular mas também para o equilíbrio de todo o organismo. Vamos lá? OBJETIVOS Reconhecer a célula como um sistema químico (devido à combinação de diferentes elementos químicos) – aquela sujeita às mesmas leis regentes da matéria; Determinar o papel da água na constituição da célula e do organismo; Identi�car as biomoléculas orgânicas mais importantes formadoras da estrutura celular e participantes da �siologia do organismo. ELEMENTOS QUÍMICOS E MATÉRIA Vamos começar esta aula com o estudo do conceito de matéria. Matéria é tudo o que compõe o universo: um planeta, uma estrela, uma rocha, o ar, um ser vivo. E do que é feita a matéria? É sobre isso que vamos discutir a partir de agora... Fonte da Imagem: Nickolay Vinokurov | Shutterstock A matéria – seja ela o que for – é formada por elementos químicos, que se combinam das mais diferentes maneiras. Sendo assim, podemos dizer que todo corpo (matéria) é um sistema químico e, por isso, está sujeito às mesmas leis químicas e físicas. Por exemplo, a água do mar está sujeita às mesmas leis físicas que a água de nosso organismo. Se ela entra em ebulição quando submetida a altas temperaturas no mar, também entrará em nosso organismo. Diversos elementos químicos já foram identi�cados como parte da matéria, e muitos deles estão presentes, também, na composição da célula e do organismo. À medida que são descobertos por cientistas e químicos, esses elementos ganham um nome, uma sigla, são catalogados e passam a fazer parte da Tabela Periódica apresentada a seguir: Alguns são bastante conhecidos, como o: • Carbono (C); • Cálcio (Ca); • Fósforo (P); • Sódio (Na); • Potássio (K); • Oxigênio (O); • Hidrogênio (H); • Ferro (Fe) etc. Na Tabela Periódica, todos os elementos que compõem a matéria são organizados de acordo com suas características físico-químicas – como seu peso atômico, por exemplo. Eles são a denominação de uma partícula que chamamos de átomo. Os átomos são considerados a menor parte da matéria e são formados por: Fonte da Imagem: Aqui, observamos o átomo do Carbono 12, que contém em seu núcleo (centro) 6 prótons e 6 nêutrons, e 6 elétrons orbitando em sua eletrosfera. Esses elementos químicos (ou átomos), por sua vez, podem não existir de maneira isolada, e sim se combinarem, fazendo ligações químicas, que formam as moléculas. TIPOS DE MOLÉCULAS Fonte da Imagem: Um exemplo muito conhecido de molécula é a água (H2O), formada pela ligação de 2 átomos de Hidrogênio e 1 de Oxigênio, como podemos ver no esquema a seguir: As moléculas podem ser divididas em duas grandes categorias. São elas: MOLÉCULAS ORGÂNICAS Aquelas que possuem o elemento químico Carbono em sua composição e que têm, quase sempre, procedência a partir de seres vivos – como as plantas e os animais. Exemplo: Moléculas de glicose (C6H12O6). MOLÉCULAS INORGÂNICAS Aquelas que não têm o elemento químico Carbono em sua composição e que são, quase sempre, de origem mineral – não provenientes de seres vivos. Exemplos: Água (H2O) e Cloreto de Sódio (NaCl) – usado como sal de cozinha. E como tudo isso se encaixa no tema sobre o qual estamos discutindo (a célula)? Vejamos... NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS Tudo o que estudamos até aqui amplia aquela visão que apresentamos na aula anterior: dacélula como unidade básica de formação dos seres vivos. A partir desse momento, passamos a conhecer todos os níveis hierárquicos desse processo de formação, que incluem categorias anteriores às células – como as organelas celulares, as moléculas e os átomos. Podemos, então, dizer que os átomos são as unidades básicas que formam as moléculas. Estas, por sua vez, combinam-se e formam as organelas celulares –pequenas estruturas presentes em seu interior –, que dão origem à célula. Em seguida, vêm os tecidos, os órgãos, os sistemas e o organismo, como mostra o esquema ordenado: Aqui temos uma visão mais geral dos diferentes níveis de organização dos seres vivos, em que partimos da menor parte (o átomo) até chegarmos ao organismo. COMPOSIÇÃO MOLECULAR DA CÉLULA E IMPORTÂNCIA DA ÁGUA Já sabemos que: A água é a molécula mais abundante na célula, seguida pelas moléculas orgânicas de carboidratos, proteínas, lipídeos e ácidos nucleicos. Vamos conhecer, então, essas moléculas... A água – agora considerada uma substância, e não apenas uma molécula – é o elemento mais profuso no planeta e existe em três estados físicos diferentes: Veja, na tabela a seguir, a porcentagem aproximada de água em diferentes partes de nosso organismo: Diante desses números, não é de se espantar que a água é muito importante para os seres humanos, certo? Todos nós já ouvimos falar do mal que a desidratação (glossário) nos causa – ela pode até nos matar. A água desempenha distintos papéis no corpo humano. Primeiro, pelo simples fato de transitar entre os diferentes espaços – de dentro para fora da célula e vice-versa, do sangue para os tecidos e vice-versa –, a água é um importante meio de transporte para outras substâncias que se dissolvem nela. Aliás, esta é outra função relevante da água: ser um solvente. Uma das características dessa molécula (polaridade) permite que ela seja considerada um solvente universal, capaz de dissolver uma grande quantidade de outras moléculas – desde que sejam polares também. Nesse contexto, por questões de relacionamento, as moléculas são assim denominadas: • Moléculas hidrofílicas (polares) – aquelas que têm a�nidade com a água; • Moléculas hidrofóbicas (apolares) – aquelas que não têm a�nidade com a água. Para entender melhor o assunto, analise a seguinte soma: Fonte da Imagem: m.bonotto | Shutterstock Solvente (Água) + Soluto (Açúcar) = Solução (Água com açúcar) Quando misturamos uma colher de açúcar com água, observamos que o açúcar se dissolve completamente, formando uma solução de água com açúcar. Isso é possível por que o soluto (açúcar) é polar, da mesma forma que a água (solvente). Fonte da Imagem: MR.LIGHTMAN1975 | Shutterstock Mas isso não acontecerá se misturarmos uma colher de óleo (soluto apolar) com água (solvente polar). Como o óleo é uma substância hidrofóbica, devido a sua apolaridade, não é possível obter uma solução homogênea. A água também é importante para a regulação da temperatura corporal do organismo, porque impede grandes variações que atrapalhem seu bom funcionamento. A�nal, quando consumimos água, aliviamos o calor. Quando suamos e perdemos água através da superfície da pele, também estamos contribuindo para o controle de nossa temperatura. Além disso, para que diversas reações químicas de nosso corpo aconteçam – aquelas que mantêm nosso organismo funcionando –, precisamos de água. Constantemente, as moléculas precisam ser quebradas para originar outras moléculas importantes. Essas reações de quebra – chamadas de hidrólise – contam com a participação da água. A digestão dos nutrientes que ingerimos, por exemplo, são reações de hidrólise. Para entendê-las, observe o esquema a seguir: Aqui, identi�camos as reações químicas entre dois aminoácidos. Notamos que a água participa da reação de quebra da ligação peptídica entre eles – o mesmo que ocorre quando digerimos as proteínas que comemos. Veri�camos, ainda, que a água é formada e sai da reação quando da ligação entre os aminoácidos. Essa é uma reação de síntese por desidratação. BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS DA CÉLULA Além da água, quatro categorias de biomoléculas orgânicas também constituem a célula: Todas são compostas de Carbono e se apresentam em uma quantidade variável. Boa parte dessas moléculas é chamada de macromolécula, porque elas são grandes polímeros. Polímeros são moléculas grandes – como as proteínas, por exemplo – formadas pela união de várias outras moléculas menores, chamadas de monômeros – nesse caso, os aminoácidos. O esquema a seguir esclarece essa relação: Aqui, observamos moléculas pequenas, consideradas unidades básicas: os monômeros. Quando estas se unem através de ligações químicas, formam dímeros (se forem 2) ou polímeros (se forem muitas). Vamos estudar, mais detalhadamente, cada uma das biomoléculas orgânicas da célula. LIPÍDEOS Os lipídeos são moléculas que têm uma característica em comum: a apolaridade. Por isso, não são solúveis em água e são chamados de hidrofóbicos. Por apresentarem uma parte polar e outra apolar, alguns são mais solúveis em água, e por possuírem uma porção hidrofóbica e outra hidrofílica, são denominados an�páticos. Os lipídeos mais importantes que estão presentes no organismo animal são: A seguir, vamos conhecer um pouco melhor cada um deles. ÁCIDOS GRAXOS Os ácidos graxos (ou gordurosos) são moléculas relativamente pequenas (monômeros), importantes por servir de fonte de energia para a célula. Além disso, também formam outros lipídeos mais complexos, como os: • Fosfolipídeos – que compõem a membrana celular; • Triglicerídeos – que são armazenados no tecido adiposo. Esses ácidos são constituídos de longas cadeias de Carbono (de 4 a 36) associado a um radical ácido na ponta. Eles podem ser: • Saturados – aqueles que só possuem ligações simples entre os Carbonos; • Insaturados – aqueles que possuem uma ou mais ligações duplas entre os Carbonos. Vejamos alguns exemplos: Ácido graxo saturado Entre os Carbonos deste tipo de ácido graxo, só existem ligações simples (representadas por um traço único). Ele é encontrado nas gorduras de origem animal. Ácido graxo insaturado Neste tipo de ácido graxo, existe uma dupla ligação entre dois Carbonos. Por isso, ele é chamado de monoinsaturado. Geralmente, é encontrado nas gorduras de origem vegetal (óleos). Ácido graxo poli-insaturado Este tipo de ácido graxo apresenta mais de uma ligação dupla entre os Carbonos e é produzido por plantas e algas. Peixes que vivem em águas marinhas profundas também apresentam muito esse ácido, porque se alimentam das algas que os originam. Entre todos os ácidos graxos que existem, dois são muito importantes: o linoleico (ômega-6) e o linolênico (ômega-3). Esses ácidos são poli-insaturados e, embora sejam muito relevantes para o organismo, não são produzidos por animais, mas apenas por plantas e algas. Sendo assim, nós precisamos obtê-los através da alimentação. Eles são chamados de ácidos graxos essenciais, pois seu consumo está associado a uma boa saúde por trazer diversos benefícios ao ser humano. Explore + , Para saber mais sobre esses tipos de ácidos, leia o artigo Ácidos graxos poli-insaturados ômega-3 e ômega-6: importância e ocorrência em alimentos (galeria/aula2/docs/Acidos_graxos_omega_3_6.pdf). TRIGLICERÍDEOS Os triglicerídeos são lipídeos mais complexos, formados pela ligação de 3 ácidos graxos a 1 molécula de glicerol (1 álcool) através de uma relação de síntese – chamada de esteri�cação. A imagem a seguir os representa: Aqui, observamos a formação de uma molécula de triglicerídeo a partir da união de 3 ácidos graxos ao glicerol. Esses lipídeos são uma reserva, já que são produzidos para �ns de armazenamento no organismo, como um depósito de ácidos graxos que podem ser utilizados a qualquer momento para a geração de energia. Nos animais, eles �cam armazenados no tecido adiposo, dando origem às gorduras localizadas! FOSFOLIPÍDEOS Os fosfolipídeos também são lipídeos mais complexos, formados por 2 ácidos graxos mais 1 radical fosfatoligados ao glicerol – de onde vem sua nomenclatura. Eles são lipídeos an�páticos, pois apresentam uma parte polar e outra apolar. A imagem a seguir os representa: Aqui, veri�camos a estrutura de um fosfolipídeo, que contém a: • Cabeça (parte polar) – formada pelo glicerol ligado ao fosfato; • Cauda (parte apolar) – formada pelos 2 ácidos graxos. Os fosfolipídeos são importantes porque formam a estrutura básica das membranas celulares, uma vez que se organizam para constituir uma dupla camada, em que as cabeças (polares) �cam voltadas para fora, e as caudas (apolares), para dentro. http://estacio.webaula.com.br/cursos/gon672/galeria/aula2/docs/Acidos_graxos_omega_3_6.pdf Observe a imagem a seguir: Aqui, podemos ver as duas camadas de fosfolipídeos (parte vermelha + amarela), que formam a estrutura básica da membrana celular, além de outro lipídeo presente na membrana (o colesterol) e outras biomoléculas que ainda vamos estudar (as proteínas e os carboidratos). COLESTEROL O colesterol é outro lipídeo importante que possui uma estrutura peculiar bem diferente daquela que pertence aos lipídeos que já estudamos. Observe-a na imagem a seguir: Esse lipídeo está presente na membrana celular em menor quantidade do que os fosfolipídeos e interfere em sua �uidez, deixando-a mais rígida. Além disso, o colesterol é relevante por ser precursor dos hormônios chamados de esteroides (hormônios sexuais) e dos hormônios produzidos pela glândula ad-renal. Ele não pode ser associado diretamente aos problemas de saúde, porque é produzido por nosso organismo. Só quando está em excesso e associado a uma lipoproteína chamada LDL, o colesterol torna-se prejudicial, causando doenças cardiovasculares. Explore + , Para saber mais sobre a relação entre o colesterol e as doenças cardiovasculares, leia o artigo Colesterol HDL, colesterol LDL e triglicerídeos (//www.mdsaude.com/2008/11/colesterol-bom-hdl-e-colesterol-ruim.html). CARBOIDRATOS Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na Terra. O mais importante deles é a glicose por ser a principal fonte de energia das células. http://www.mdsaude.com/2008/11/colesterol-bom-hdl-e-colesterol-ruim.html A glicose é gerada por meio da reação de fotossíntese, realizada pelas plantas e pelas algas. Esses organismos utilizam o gás carbônico da atmosfera (CO2), a água (H2O) e a energia luminosa para produzir moléculas de glicose (C6H12O6) e gás oxigênio (O2), conforme demonstra a imagem a seguir: Aqui, observamos a reação geral da fotossíntese em uma organela chamada de cloroplasto. A glicose é, portanto, o carboidrato que as células utilizam, preferencialmente, para a produção de energia por meio do processo de respiração celular. Nesse processo, as moléculas de glicose são degradadas – com a participação do Oxigênio –, e a energia liberada é armazenada na forma de uma molécula (ATP), como mostra o esquema a seguir: Este é o processo de respiração celular, que consiste na quebra da molécula de glicose, que leva à formação de gás carbônico, de água e à liberação de energia. Os carboidratos são divididos, ainda, em três categorias, de acordo com sua estrutura molecular. Sendo assim, eles podem ser: Monossacarídeos – aqueles formados por uma única unidade molecular (base para a formação dos demais). Polissacarídeos – aqueles formados pela ligação de muitos monossacarídeos. Oligossacarídeos – aqueles formados pela ligação de poucos monossacarídeos (os mais comuns possuem 2 e são chamados de dissacarídeos). Vamos estudar cada um deles? MONOSSACARÍDEOS Os monossacarídeos mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, que são essencialmente energéticos e utilizados pelo organismo animal. No entanto, existem monossacarídeos estruturais, como a ribose e a desoxirribose, que compõem a estrutura do RNA e do DNA, respectivamente. Esses tipos de carboidratos estão representados nas imagens a seguir: OLIGOSSACARÍDEOS Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais importantes, formados pela ligação covalente (glicosídica) entre dois monossacarídeos. Eles são fontes de glicose encontrada nos alimentos. Veja, a seguir, suas características: Os oligossacarídeos também são encontrados na superfície externa das membranas celulares, constituindo o glicocálice, que é importante para a sinalização celular e para a adesão entre as células. Eles estão ligados às proteínas e aos lipídeos da membrana, formando glicoproteínas e glicolipídeos. Vamos estudar esse tema mais adiante na aula sobre a membrana celular. POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos são longas cadeias (polímeros), lineares ou rami�cadas, que podem ser formadas por um único tipo de monossacarídeo (homopolissacarídeo) ou por vários tipos (heteropolissacarídeos). A tabela a seguir apresenta essa formação: POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos também têm importância de reserva energética e estrutural, dependendo da molécula formada. Os mais comuns são: Glicogênio Forma de o organismo animal armazenar glicose. Essa é uma reserva energética acumulada, principalmente, no fígado e no músculo estriado. Quando �camos em jejum, a reserva do fígado é prontamente utilizada, liberando glicose para a corrente sanguínea. Amido Forma de as plantas armazenarem glicose, que serve de base para a alimentação animal. Produtos à base de amido (massas, raízes, grãos) são o alicerce da pirâmide alimentar. Celulose Componente que forma a parede celular das células vegetais, deixando-a rígida. Quitina Componente que está presente no exoesqueleto dos artrópodes – como os insetos, por exemplo – e, também, na parece celular de fungos. O quadro a seguir apresenta um resumo das características dos polissacarídeos. Veja: PROTEÍNAS As proteínas – também consideradas polímeros – são formadas pela ligação peptídica entre vários aminoácidos (glossário), conforme demonstra a imagem a seguir: Aqui, cinco aminoácidos são unidos através desse tipo de ligação (destacada de cinza). As proteínas desempenham diferentes funções no organismo, além de estarem presentes na membrana celular – como veremos em outro momento. Algumas são hormônios (como a insulina, por exemplo), outras correspondem a várias enzimas. Elas fazem transporte de substâncias, participam dos mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, e são importantes nutrientes – fontes de aminoácidos. Existem 20 diferentes aminoácidos que compõem as proteínas e são ligados em uma sequência especí�ca, determinada pelo código genético presente no DNA. Desse grupo, o organismo humano não é capaz de produzir 8 aminoácidos essenciais. Mas, como estes são importantes, precisam ser adquiridos por meio da alimentação com proteínas. São eles: • Valina; • Leucina; • Isoleucina; • Fenilalanina; • Triptofano; • Metionina; • Lisina; • Treonina. Os outros 12 produzidos pelo organismo são chamados de aminoácidos não essenciais. Além de formarem as proteínas, os aminoácidos são relevantes, porque: • Controlam o pH dentro da célula; • Atuam como neurotransmissores – como o GABA (ácido gama-aminobutírico); • Originam neurotransmissores – como a serotonina a partir do triptofano; • São usados como fonte de energia. ÁCIDOS NUCLEICOS Os ácidos nucleicos são moléculas que se encontram, principalmente, no núcleo, formadas por muitas unidades de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster. Logo, também são polímeros. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: Á ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA) O DNA é a molécula responsável por guardar a informação genética da célula, que é passada para as células-�lhas a cada divisão celular. A hereditariedade das características dos seres vivos se deve à transmissão de cópias do DNA para as demais células. O DNA é formado por duas cadeias de nucleotídeos unidas entre si por meio de ligações de Hidrogênio em forma de espiral. Essas ligações ocorrem entre as bases nitrogenadas que compõem os nucleotídeos. A imagem a seguir apresenta uma molécula de DNA: Aqui, as duas cadeias de nucleotídeos constituem uma dupla hélice. ÁCIDO RIBONUCLEICO(RNA) O RNA é uma molécula importante para que a informação genética presente no DNA possa ser utilizada. Essa molécula é formada por uma única cadeia de nucleotídeos, conforme mostra a imagem a seguir: Estudaremos mais o RNA na aula sobre o núcleo celular. Até lá! ATIVIDADES 1. As moléculas que constituem os seres vivos se dividem em orgânicas e inorgânicas. Entre as listadas a seguir, NÃO é uma molécula orgânica: Água Lipídeo Proteína Aminoácido Carboidrato Justi�cativa 2. O carboidrato é uma biomolécula muito importante para os seres vivos, assim como o glicogênio, que corresponde: À reserva energética animal À reserva energética vegetal A um carboidrato estrutural animal A um carboidrato estrutural vegetal A um carboidrato de reserva animal e vegetal Justi�cativa 3. A sacarose é um importante dissacarídeo encontrado, principalmente, em frutas. O açúcar que consumimos na alimentação é formado por esse elemento. Em sua composição, há a combinação dos seguintes monossacarídeos: Glicose e glicose Glicose e lactose Glicose e frutose Glicose e maltose Glicose e galactose Justi�cativa Glossário DESIDRATAÇÃO Perda de água em excesso. AMINOÁCIDOS Pequenas moléculas com características próprias que desempenham diferentes funções, além de formar proteínas. Biologia Celular Aula 3 - Membranas celulares: estrutura, funções e especializações INTRODUÇÃO Não temos mais dúvidas quanto ao importante papel estrutural e funcional das células no nosso organismo. Agora precisamos entender como é a estrutura de uma célula e de que forma isso está relacionado com o seu funcionamento e com a atividade de todo o organismo. Nesta abordagem estrutural, vamos começar por um estudo detalhado das membranas celulares, passando pela sua composição química, pela sua organização e importância para que as células desempenhem as suas funções corretamente. Veremos, por �m, que as funções da membrana e, ainda, as estruturas especiais que podemos encontrar nela estão intimamente relacionadas a isso. OBJETIVOS Analisar a composição e a estrutura das membranas celulares; Enumerar e compreender as funções da membrana plasmática; Identi�car as especializações da membrana plasmática e as suas funções. AS MEMBRANAS CELULARES Nós vimos que uma das características das células eucariontes é a grande quantidade de membranas: Todas essas membranas possuem uma estrutura muito parecida e composta, basicamente, por lipídeos e proteínas. A partir de agora, vamos nos dedicar ao estudo da membrana plasmática, que, como foi dito, delimita a célula e separa o conteúdo do meio intracelular do meio extracelular. Contudo, veremos, que sua função vai muito além disso. ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática é formada pela combinação de três tipos de biomoléculas: Lipídeos; Proteínas; e Carboidratos. Essas biomoléculas estão presentes em diferentes quantidades, em diferentes proporções. Veremos a seguir esses detalhes. LIPÍDEOS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Os lipídeos são as biomoléculas mais abundantes na membrana plasmática e um grupo deles forma a estrutura básica da membrana. Esses lipídeos são os: Glicerofosfolipídeos (fosfolipídeos) (glossário); Es�ngofosfolipídeos; e Glicolipídeos. Atenção! , Todos os lipídeos encontrados na membrana plasmática possuem uma coisa em comum: são an�páticos., , Isso quer dizer que eles possuem:, , Uma parte que é polar, e, por isso, hidrofílica (que se relaciona com a água); e Uma parte apolar e hidrofóbica (que não se relaciona com a água). OS FOSFOLIPÍDEOS Tomaremos os fosfolipídeos, já estudados na aula anterior, como exemplo. Vimos que os fosfolipídeos são formados por dois ácidos graxos ligados ao glicerol e que um radical fostato se liga, ainda, ao glicerol, como na imagem abaixo: Na imagem, vemos a estrutura de um fosfolipídeo. A parte azul, chamada de cabeça, é a parte polar, formada pelo glicerol ligado ao fosfato. A parte amarela, denominada cauda, é a parte apolar, formada pelos dois ácidos graxos. Observamos as três formas de organização que os fosfolipídeos podem fazer, sempre mantendo as partes polares das moléculas expostas (cabeças) e protegendo as partes apolares (caudas). No caso da membrana plasmática, é exatamente isso que acontece: os fosfolipídeos se organizam formando uma dupla camada em que as cabeças (polares) �cam voltadas para fora e as caudas (apolares) �cam voltadas para dentro. Veja a imagem abaixo. No esquema, vemos as duas camadas de fosfolipídeos (parte vermelha com amarelo) formando a estrutura básica da membrana celular. Atenção! , Na membrana plasmática, existe ainda um outro lipídeo, do grupo dos lipídeos esteroides., , Nas células animais, o lipídeo esteroide encontrado é o colesterol. Na imagem acima, podemos observá-lo também em amarelo e entre os fosfolipídeos., , O colesterol também é an�pático e se dispõe na membrana da mesma forma que os fosfolipídeos. A sua presença restringe o movimento dos fosfolipídeos e, por isso, faz com que a membrana plasmática �que menos �uida e, portanto, mais rígida. PROTEÍNAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA As proteínas estão presentes na membrana em menor proporção, mas a sua quantidade pode variar entre as células. Elas podem ser: Proteínas integrais São assim chamadas porque se inserem na dupla camada de fosfolipídeos, podendo atravessar de um lado a outro ou não. Quando elas atravessam de um lado a outro são chamadas de proteínas transmembrana. Proteínas periféricas Estão apenas aderidas à superfície externa ou interna da membrana. Nessa mesma imagem, que já vimos tantas vezes, podemos observá-las: Na imagem, vemos as proteínas da membrana, desenhadas de azul. Observamos que algumas são integrais, atravessando de um lado a outro da membrana e outras não. Podemos observar também as proteínas periféricas, apenas aderidas à superfície da membrana. FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS DA MEMBRANA Essas proteínas da membrana exercem diferentes funções: Algumas são receptores para moléculas sinalizadoras, como hormônios e neurotransmissores; Algumas são canais ou transportadores, que permitem a passagem de substâncias como íons e outras moléculas maiores; Outras atuam como enzimas, acelerando reações químicas; Outras, ainda, são proteínas envolvidas na adesão a outras células ou a moléculas do material que existe entre as células, chamado de matriz extracelular. Na imagem abaixo, podemos observar as proteínas desempenhando estas funções: Na imagem, observamos as proteínas da membrana atuando de diferentes formas: como transportadoras, como proteínas de adesão, como receptoras e como enzimas. Na imagem, observamos os oligossacarídeos ligados às proteínas da membrana, formando glicoproteínas. Atenção! , Esses carboidratos variam em tipo e quantidade de acordo com:, , O tipo celular; A atividade funcional da célula; e A localização da membrana na célula. , , O glicocálice está envolvido em mecanismos de adesão celular e também de reconhecimento e sinalização celular., , Os grupos sanguíneos humanos, por exemplo, são caracterizados pela combinação de carboidratos formando o glicocálice das hemácias ― as células sanguíneas que transportam oxigênio. Portadores de sangue tipo A apresentam uma determinada combinação que é diferente da combinação presente nas hemácias de portadores de sangue tipo B, AB e O. A imagem abaixo ilustra esse mecanismo de reconhecimento e sinalização celular. Na imagem, observamos as hemácias dos diferentes tipos sanguíneos (A, B, AB e O) e as combinações de carboidratos que são encontradas nas duas membranas, que determinam o tipo sanguíneo a que pertencem. O MODELO DO MOSAICO FLUIDO A membrana plasmática é descrita como um mosaico �uido, devido a sua organização molecular que lembra um mosaico (várias moléculas diferentes encaixadas umas nas outras) e a sua �uidez, que é determinada pela constante movimentação das moléculas que a compõe. Os fosfolipídeos se movimentam constantemente, o que podemos observar nessa imagem. Eles se difundem lateralmente(difusão lateral), giram em torno do seu próprio eixo (rotação), estão constantemente trocando a posição dos ácidos graxos de sua cauda (�exão) e, mais raramente, mudam de um lado para o outro da membrana (�ip-�op). Atenção! , No entanto, vimos que a quantidade de colesterol na membrana pode limitar esses movimentos, deixando a membrana menos �uida e mais rígida. A temperatura também pode interferir na �uidez da membrana, assim como o fato dos ácidos graxos que formam os fosfolipídeos serem saturados ou insaturados. Nesse último caso, quando os ácidos graxos são saturados, os fosfolipídeos �cam mais encaixados uns nos outros e isso limita a sua movimentação, como vemos na imagem abaixo. Na imagem, vemos uma membrana formada apenas por fosfolipídeos que têm ácidos graxos saturados e outra formada por uma mistura de saturados e insaturados. No primeiro caso, os fosfolipídeos �cam mais próximos e encaixados, o que limita a sua movimentação. Funções da membrana plasmática Precisamos entender que a membrana plasmática não é só algo que delimita a célula e que, com isso, separa o meio intracelular do extracelular. Claro, esta é uma função da membrana. Mas ela tem outras. Controle da entrada e saída de substâncias A membrana plasmática controla a entrada e saída de substâncias nas células, uma vez que ela tem permeabilidade seletiva, ou seja, deixa passar algumas moléculas, mas, ao mesmo tempo, impede o intercâmbio indiscriminado de substâncias. Na imagem abaixo, observamos a permeabilidade seletiva da membrana. Podemos ver que gases, moléculas hidrofóbicas e moléculas hidrofílicas pequenas conseguem atravessá-la livremente. No entanto, moléculas polares grandes e íons não conseguem passar através dela. SUPORTE FÍSICO PARA ENZIMAS Outra função da membrana plasmática é atuar como suporte físico para muitas enzimas que �cam �xadas nela. Por exemplo, a Adenil ciclase, uma enzima importante para o mecanismo de sinalização celular, como ilustra a imagem abaixo. Na imagem, vemos a enzima Adenil ciclase, que �ca �xada na membrana plasmática, desempenhando seu papel no mecanismo de sinalização celular feito pelos hormônios esteroides. FORMAÇÃO DE VESÍCULAS PARA TRANSPORTE Na imagem, é ilustrada a participação da membrana na formação de vesículas, que servem para o transporte de substâncias e partículas, tanto dentro da célula como também no transporte de fora para dentro da célula (endocitose) e de dentro para fora da célula (exocitose). SINALIZAÇÃO CELULAR A membrana plasmática participa também dos mecanismos de interação química celular. Essa interação ocorre por meio de receptores proteicos especí�cos presentes na membrana, que interagem com moléculas, como neurotransmissores, hormônios e fatores de crescimento. Veja na imagem abaixo como essa interação pode acontecer. Na imagem, veri�camos como a membrana plasmática participa dos processos de sinalização celular. Muitas vezes, células liberam moléculas sinalizadoras, que se ligam a receptores presentes na membrana de outra célula. Outras vezes, as células apresentam as moléculas sinalizadoras aderidas à sua membrana e o contato com a outra célula, que possui o receptor, é necessário. ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA Além das funções que falamos anteriormente, a membrana pode desempenhar funções especiais que estão relacionadas com as especializações que ela pode apresentar. Essas especializações podem estar presentes em uma das regiões da célula (glossário): Apical; Lateral; e Basal. Na imagem, vemos as três regiões que a célula apresenta. ESPECIALIZAÇÕES DA REGIÃO APICAL Na região apical das células, podemos encontrar especializações como as microvilosidades e estereocílios, que estão relacionadas com o aumento da superfície da membrana. Outras especializações, como os �agelos e cílios, estão relacionadas com o movimento celular. Veja: MICROVILOSIDADES As microvilosidades são prolongamentos do citoplasma recobertos por membrana. Elas aumentam a superfície de absorção das células e, por isso, são encontradas em células do intestino e tubos contorcidos proximais dos rins, que precisam absorver muitas substâncias. ESTEREOCÍLIOS Os estereocílios são semelhantes às microvilosidades, porém possuem maior comprimento e se rami�cam frequentemente. Eles também aumentam a superfície de absorção facilitando o transporte de água e outras moléculas para dentro das células. São encontrados nos epidídimos e no pavilhão auditivo. CÍLIOS Os cílios são projeções móveis semelhantes a pelos. São �nos, curtos e móveis, presentes em grande quantidade em células do revestimento do sistema respiratório e de tubas uterinas. Eles movimentam substâncias e partículas que estão sobre as células. Alguns protozoários utilizam cílios para a sua locomoção. FLAGELOS Os �agelos são projeções móveis longas, presentes em menor quantidade. São utilizados para movimentação das células, como em espermatozoides, protozoários, algas unicelulares e bactérias. ESPECIALIZAÇÕES DA REGIÃO LATERAL As células também podem apresentar outras especializações da membrana na superfície lateral delas. Essas especializações estão relacionadas com: Adesão entre as células Adesão entre as células e a matriz extracelular Oclusão entre as células Comunicação entre as células Algumas dessas especializações podem ser vistas na imagem abaixo. A imagem mostra as especializações da região lateral das células. Especialização 1 - Junções Oclusivas, que servem para vedar os espaços entre as células de forma a impedir a passagem de moléculas; Especialização 2 - Desmossomos, que servem para unir fortemente as células umas às outras; Especialização 3 - Junções Comunicantes, que servem para permitir a comunicação entre as células. EXERCÍCIOS 1. Quanto à estrutura da membrana plasmática, é correto a�rmar que: As proteínas estão sempre inseridas na dupla camada de fosfolipídeos. As cabeças polares dos fosfolipídeos �cam voltadas para a face interna da membrana. As caudas apolares dos fosfolipídeos �cam voltadas para a face externa da membrana. O colesterol está presente apenas nas células animais e interfere na sua �uidez. Apenas o colesterol se movimenta na membrana plasmática. Justi�cativa 2. A membrana plasmática desempenha várias funções, exceto: Controlar a entrada e saída de substâncias da célula. Participar dos mecanismos de adesão celular. Permitir o reconhecimento e sinalização celular. Servir de suporte físico para enzimas. Produzir proteínas nas células. Justi�cativa 3. Na superfície das células epiteliais, podemos encontrar algumas especializações da membrana, como, por exemplo, algumas que têm como �nalidade aumentar a superfície de absorção das células, como no intestino delgado. Essa especialização é: Cílios Queratina Microvilosidades Flagelo Desmossomos Justi�cativa Glossário GLICEROFOSFOLIPÍDEOS (FOSFOLIPÍDEOS) Os glicerofosfolipídeos são os mais comuns, encontrados na grande maioria das células. Por isso, serão os mais considerados aqui. Para simpli�car, serão chamados apenas de fosfolipídeos. REGIÕES DA CÉLULA Cada região pode apresentar especializações características. Biologia Celular Aula 4 - Membranas Plasmática –Transporte e sinalização INTRODUÇÃO Embora já tenhamos discutido as funções da membrana plasmática e a sua participação no transporte de substâncias na célula e nos processos de sinalização, nesta aula vamos abordar esses dois assuntos novamente, mas de forma aprofundada. Inicialmente veremos que o transporte através da membrana pode acontecer de diferentes maneiras, e isso depende das características das substâncias e de estruturas especiais presentes na membrana. Muitos desses conceitos podem ser vistos no nosso dia a dia, como estudaremos. Além disso, vamos reconhecer o importante papel dos mecanismos de sinalização celular e de que forma a membrana plasmática faz parte deles. OBJETIVOS Identi�car os tipos de transporte através da membrana plasmática; Reconhecer a participação da membrana nos processosde sinalização celular. TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Como estudamos na aula anterior, o papel da membrana vai muito além de separar o meio intracelular do extracelular. A membrana plasmática controla a entrada e saída de substâncias, que poderão passar através dela de diferentes maneiras. Chamamos isso de transporte através da membrana. As substâncias que passam através da membrana são consideradas: Açúcar (exemplo de soluto) Água (exemplo de solvente) Além disso, o �uxo de substâncias se dá de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intra e extracelular: ISOTÔNICO O meio é isotônico quando sua concentração de soluto é �siológico, isto é, proporcional às condições celulares. HIPERTÔNICO O meio é hipertônico quando a concentração de soluto é superior ao ideal, em relação ao solvente. O meio está mais concentrado. HIPOTÔNICO O meio é hipotônico quando a concentração de soluto é menor do que a ideal, em relação ao solvente. O meio está menos concentrado. A imagem abaixo ilustra essas três situações: Isotônico Hipotônico / Hipertônico Nessas imagens, vemos a proporção de solutos (bolinhas) nas três situações citadas, considerando que se tratam de recipientes separados por uma membrana semelhante à membrana plasmática. Nos meios isotônicos vemos que existe um equilíbrio na quantidade de soluto nos dois lados da membrana. Já quando comparamos os meios hipertônico e hipotônico vemos que essas quantidades não estão em equilíbrio. No meio hipotônico há pouco soluto e no hipertônico há muito soluto. A quantidade de água (solvente) será o contrário: tem mais no meio hipotônico e menos no meio hipertônico. TRANSPORTE ATIVO E PASSIVO A passagem de solutos através das membranas celulares pode ser do tipo passiva ou ativa. Veja a imagem baixo: Fonte da Imagem: Na ilustração, vemos como se dá o transporte ativo e passivo. No passivo, as substâncias passam através da membrana de onde tem mais para onde tem menos, como indica a seta. No transporte ativo ocorre o contrário, de onde tem menos para onde tem mais e, por isso, existe a necessidade de uma estrutura na membrana, frequentemente chamada de bomba, que consome energia (ATP) da célula. TRANSPORTES PASSIVOS O transporte passivo ocorre de três formas: Difusão simples Na difusão simples, o soluto penetra na célula passando através da membrana, desde que sua concentração seja menor no interior da célula do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. O soluto precisa ser pequeno, ser uma molécula hidrofóbica (apolar) ou mesmo uma molécula polar, desde que seja pequena. Quando respiramos, é dessa forma que o gás oxigênio do ar atravessa as membranas que existem no pulmão e passam para o nosso sangue. Veja na imagem abaixo: Podemos ver aqui como ocorre a difusão simples. O soluto atravessa a membrana de onde ele está em maior quantidade (meio hipertônico - B) para o lado em que existe menos (meio hipotônico – A). Ao �nal, os dois lados estão em isotonia. Nesse caso, como podemos ver pelas setas vermelhas nos dois sentidos, ocorre a passagem de água também. Mas isso veremos no próximo tipo de transporte. Osmose Na osmose ocorre a passagem de solvente (água) de um meio hipotônico (em que tem muita água) para o hipertônico (onde tem pouca água), com o intuito de estabelecer a isotonia entre os meios. Veja a ilustração abaixo. Na ilustração, podemos entender como ocorre a osmose. O frasco é dividido ao meio por uma membrana semipermeável que só permite a passagem de água, e não de soluto. Podemos ver que a água passa através da membrana do lado em que há pouco soluto e muita água (hipotônico) para o lado em que há muito soluto e pouca água (hipertônico). Ao �nal, notamos que o volume aumentou de um lado e diminuiu do outro, mostrando que a água foi para o lado em que aumentou, �cando os dois lados com o meio isotônico. Em nosso dia a dia, podemos encontrar situações em que ocorre osmose. Sabemos, por exemplo, que o consumo de muito sal nos alimentos aumenta a pressão arterial. Isso ocorre porque vai haver um aumento da concentração de sal no sangue, �cando o sangue mais hipertônico em relação ao líquido intersticial (que existe entre as células dos nossos tecidos). Isso faz com que a água passe para dentro dos vasos sanguíneos, aumentado o volume de sangue nos vasos e aumentando a pressão. A ocorrência de osmose pode promover intensas mudanças na �siologia celular de acordo com o meio onde a célula se encontra. O comportamento celular diante do processo de osmose também varia se a célula é animal ou vegetal. Antes de continuar seus estudos, clique aqui (galeria/aula4/docs/celula_animal_e_vegetal.pdf) para saber mais. Difusão facilitada A difusão facilitada ocorre quando a passagem de íons e macromoléculas se dá através de proteínas carreadoras, chamadas de permeases ou canais iônicos. As permeases mudam sua conformação para permitir a passagem do soluto, sem gastar energia para isso. Veja na imagem abaixo: Podemos ver aqui exemplos de difusão facilitada, que é possível devido à presença de proteínas na membrana. Através de canais iônicos, que podem estar abertos em um momento e fechado em outro, ocorre a passagem de íons, e, através de proteínas permeases, ocorre a passagem de moléculas maiores. A proteína muda a sua conformação de forma que em um momento se encontra aberta para fora (quando a molécula entra nela) e em outro momento se encontra aberta para dentro da célula (quando a molécula sai dela). http://estacio.webaula.com.br/cursos/gon672/galeria/aula4/docs/celula_animal_e_vegetal.pdf O transporte de glicose para dentro das células é um exemplo de difusão facilitada. É feito por permeases que formam uma família de transportadores chamada de GLUT, que podem ou não depender do hormônio insulina para funcionar. TRANSPORTE ATIVO Um exemplo clássico de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio. É feito por uma proteína que, gastando energia, consegue transportar esses dois íons ao mesmo tempo. O sódio, que está em maior quantidade no meio extracelular, é bombeado para fora da célula, enquanto que o potássio, que está em maior quantidade no meio intracelular, é colocado para dentro. Para cada molécula de ATP utilizada, a bomba consegue movimentar dois íons de potássio (K+) para o interior e três íons de sódio (Na+) para o exterior. Esse transporte de sódio e potássio é fundamental para manter as concentrações diferentes sempre constantes, deixando a membrana polarizada — condição importante para o funcionamento celular. TRANSPORTE ATRAVÉS DE VESÍCULAS Existem também modalidades de transporte em que a membrana participa através da formação de vesículas. São elas: Endocitose A endocitose envolve o englobamento de solutos, moléculas, partículas, células e pedaços de tecidos do meio extra para o intracelular. Dependendo do tipo de elemento englobado pode ser chamado de fagocitose ou pinocitose. A fagocitose envolve o englobamento de partículas, células mortas ou cancerígenas, pedaços de tecidos ou micro-organismos. São partículas sólidas que, por suas dimensões, são visíveis ao microscópio óptico. A célula forma pseudópodos (falsos pés) para “capturar” o que será englobado e no seu interior passa a existir um fagossomo, uma vesícula contando o material fagocitado. A pinocitose envolve o englobamento de líquido e solutos dispersos em solução aquosa. As células não formam pseudópodos, mas a membrana se invagina em um ponto e as partículas entram neste espaço, formando pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. No interior da célula se forma um pinossomo. Veja nas imagens abaixo: Na imagem podemos ver os dois processos de endocitose: fagocitose pinocitose. Antes de continuar com seus estudos, clique aqui (https://www.youtube.com/watch? v=pvOz4V699gk) e assista ao vídeo que mostra uma ameba realizando fagocitose de protozoários menores do que ela. Exocitose A exocitose é o mecanismo por meio do qual são transportadas grandesquantidades de material do meio intracelular para o extracelular. Ele permite que a célula excrete produtos do seu metabolismo, como da digestão intracelular. Nesse caso, chamamos de clasmocitose. Porém, a exocitose também é importante em outras ocasiões. Quando neurônios liberam neurotransmissores, para estimular outros neurônios ou outras células, como as musculares, ele faz exocitose. Transcitose A transcitose envolve mecanismos de transporte de substâncias de um polo ao outro da célula. Substâncias são englobadas na superfície da célula e a vesícula formada transita até o outro polo da célula, liberando seu conteúdo para o meio extracelular. Veja na imagem: https://www.youtube.com/watch?v=pvOz4V699gk Na ilustração, vemos uma célula epitelial realizando transcitose. Anticorpos são englobados em um polo da célula e através de vesículas são transportados até o polo oposto. SINALIZAÇÃO CELULAR Em organismos pluricelulares, é fundamental que as células se comuniquem, para divisão de tarefas, ativar determinadas funções, desativar outras etc. E a membrana plasmática também participa de alguns processos de comunicação intercelular, por meio da sinalização celular. As células se comunicam mandando sinais elétricos ou químicos, que regulam as atividades celulares, respostas a estímulos do meio ambiente e outras. A sinalização celular pode ocorrer de diferentes formas. Frequentemente, as células liberam uma substância sinalizadora, que podem ser um hormônio ou um neurotransmissor, e esta vai se ligar a um receptor que está presente em outra célula, chamada de célula-alvo. Quando a sinalização é feita dessa forma, ela pode ocorrer de forma: Vamos entender melhor isso vendo a imagem abaixo. As moléculas sinalizadoras que as células liberam são classi�cadas em duas categorias: O tipo de molécula sinalizadora vai interferir na forma como elas agem na célula-alvo e vai determinar a participação da membrana. Essas moléculas sinalizadoras, ao chegarem as suas células-alvo, precisarão se ligar aos receptores que estas células possuem. É aí que os seus mecanismos de ação vão se diferenciar, uma vez que esses receptores podem estar na membra na da célula ou no seu interior. Vamos ver a imagem abaixo: Podemos ver aqui como ocorre a interação entre as moléculas sinalizadoras e os seus receptores nas células. Quando são moléculas lipossolúveis, elas atravessam a membrana e se ligam a receptores intracelulares. Quando não são moléculas lipossolúveis elas se ligam a receptores presentes na membrana plasmática. As moléculas sinalizadoras hidrossolúveis se ligam nos receptores de membrana. Essas moléculas não conseguem atravessar a membrana e, por isso, seus receptores precisam estar localizados nela. Nesse caso, há necessidade da formação de um segundo mensageiro dentro da célula, como o AMP cíclico, que será o responsável direto pelas alterações metabólicas que a célula vai sofrer. As moléculas sinalizadoras lipossolúveis conseguem atravessar a membrana e se ligam aos receptores que estão no seu interior, no citoplasma ou dentro do núcleo. Ao se ligar ao receptor, ocorre uma mudança metabólica na célula por meio da alteração da expressão dos seus genes. Nesse caso, não é necessária a formação de segundos mensageiros intracelulares e o próprio hormônio é o responsável pela mudança metabólica da célula. Veja o exemplo abaixo: Podemos ver aqui o mecanismo de ação dos hormônios esteroides (lipossolúveis). Eles atravessam a membrana plasmática e se ligam a receptores presentes no citoplasma, que se liga ao DNA e determina a expressão de um gene, ocorrendo a transcrição e a tradução (produção de proteínas). No entanto, nem toda sinalização celular depende da liberação de substâncias sinalizadoras. No caso da sinalização dependente de contato são proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula que podem interagir com receptores de uma outra célula adjacente. Também não existe substância sinalizadora na sinalização por Gap Junctions. Nesse caso, os sinais são elétricos e são transmitidos para células imediatamente ao lado através de componentes das membranas que permitem a comunicação entre as duas células. ATIVIDADE 1 - Algumas células do sistema imunológico, como os macrófagos, têm como função eliminar agentes estranhos, como, por exemplo, as leveduras de fungos. Eles englobam essas partículas e fazem a sua digestão. Desta forma, eles englobam realizando: a) Pinocitose b) Fagocitose c) Exocitose d) Clasmocitose e) Citocitose Justi�cativa 2 - O transporte através da membrana plasmática pode ser feito com gasto ou sem gasto de energia. É um exemplo de transporte ativo, com gasto de energia: a) Citocitose b) Osmose c) Bomba de sódio e potássio d) Difusão simples e) Difusão facilitada Justi�cativa 3 - O processo de sinalização celular pode ocorrer através da liberação de moléculas sinalizadoras. Em alguns casos, essa molécula é um hormônio que é lançado na corrente sanguínea e, através dela, viaja até a sua célula-alvo. Esse tipo de sinalização é chamado de: a) Parácrina b) Autócrina c) Dependente de contato d) Gap Junction e) Endócrina Justi�cativa Glossário Biologia Celular Aula 5 - O núcleo celular INTRODUÇÃO As células eucariontes apresentam no seu interior uma organela exclusiva: o núcleo. Essa organela não só armazena o material genético da célula, como também é responsável pelo controle de todo o funcionamento celular. É fundamental entendermos como isso ocorre. Veremos que os processos de divisão celular, tão importantes para a manutenção do organismo em vários aspectos, contam com a participação ativa do núcleo. Impossível falar do núcleo sem abordarmos as duas moléculas mais importantes que encontramos no seu interior: o DNA e o RNA. Aliás, veremos que a função de controlar o funcionamento celular se deve à presença dessas moléculas. OBJETIVOS Analisar a estrutura e composição do núcleo celular; Reconhecer a participação do núcleo nos processos de divisão celular; Reconhecer o papel das moléculas de DNA e RNA no funcionamento nuclear. ESTRUTURA, COMPOSIÇÃO E FUNÇÕES DO NÚCLEO CELULAR Devemos iniciar o estudo do núcleo celular entendendo que ele é uma organela, exclusiva das células eucariontes. É um espaço delimitado por uma membrana e que tem no seu interior determinadas substâncias, que veremos a seguir. As células geralmente apresentam um único núcleo e este �ca localizado em seu centro. No entanto, existem células que apresentam mais de um núcleo ou que núcleo �ca localizado perifericamente. Outra coisa bem variável é o formato dos núcleos: existem alguns que são esféricos, alongados, divididos em lóbulos etc. Nas fotos a seguir podemos ver isso. As fotos mostram diferentes células, que nos permitem ver diferentes aspectos sobre os núcleos. Em A, temos uma lâmina de sangue de ave, em que as hemácias são elípticas e apresentam um núcleo centralizado e com o formato da célula. Em B, podemos ver os tecidos da pele, mostrando núcleo com formatos diferentes (esféricos, alongados, achatados). Em C, podemos ver uma lâmina de glândula salivar, em que os núcleos são esféricos. Em D, vemos o revestimento externo dos intestinos, com células de núcleo achatado. ESTRUTURA NUCLEAR O núcleo, como vimos, é um espaço delimitado por membrana. Essa membrana pode ser chamada de carioteca, cariomembrana ou, simplesmente, membrana nuclear. No seu interior, encontramos algumas estruturas que merecem destaque: o nucléolo, o nucleoplasma e a cromatina, como podemos ver na imagem abaixo. Fonte da Imagem: Na imagem, vemos a constituição do núcleo: a carioteca que delimita o seu espaço, o núcleo como uma região mais corada no seu interior e o que o preenche ― uma mistura de nucleoplasma e cromatina. Vamos entender melhor, estudando detalhadamente cada estrutura que compõe o núcleo. A CARIOTECA A carioteca é uma membrana dupla, separada por um espaço, e que continua com a membrana de uma organela chamada Retículo Endoplasmático Rugoso. Veja na imagemabaixo: Podemos ver na imagem a continuidade da membrana externa da carioteca com o Retículo Endoplasmático Rugoso. Essa membrana apresenta poros, por onde moléculas grandes, como proteínas e RNAs, podem passar. Na sua superfície externa, encontramos alguns ribossomos aderidos. Veja na imagem abaixo. Na imagem �ca clara a existência de duas membranas formando a carioteca e a presença de poros por onde passam macromoléculas. NUCLEOPLASMA O nucleoplasma é uma solução aquosa contendo proteínas (maioria enzimas) e outras moléculas como RNAs, nucleosídeos, nucleotídeos e íons. No nucleoplasma, estão mergulhados o nucléolo e a cromatina. NUCLÉOLO O nucléolo é uma estrutura fortemente corada, formado por DNA, que possui genes que estão envolvidos na síntese de RNA ribossomal, que vai originar os ribossomos — estruturas celulares que fabricam as proteínas das células. CROMATINA A cromatina é a parte mais importante do núcleo, pois é formada pelo DNA e proteínas que participam do empacotamento do DNA. As proteínas mais importantes são as histonas. As moléculas de DNA se enrolam nas histonas, em um conjunto formado por oito histonas, e formam estruturas que chamamos de nucleossomos. Para entender melhor isso, veja a imagem abaixo. Fonte da Imagem: Essa imagem mostra a estrutura do nucleossomo. A �ta vermelha representa o DNA. As bolas azuis representam as oito moléculas de histonas, em que o DNA se enrola. Em verde está representada uma proteína chamada H1, que �xa a molécula de DNA nas oito histonas e mantém a estrutura do nucleossomo. Sendo assim, a cromatina é uma cadeia de nucleossomos, como se fosse um colar de pérolas, como na imagem baixo. Nós só conseguimos identi�car a cromatina quando a célula não está no período de divisão celular, que chamamos de interfase. Isso ocorre porque, quando a célula vai se dividir, a cromatina se transforma em cromossomos, como veremos a seguir. A imagem já nos mostra isso. Reparou? Sendo assim, nesse período de interfase, a cromatina apresenta dois estados funcionais e por isso a dividimos em: eucromatina Na parte chamada de eucromatina, os genes presentes na molécula de DNA estão ativos, produzindo proteínas e, além disso, a cromatina está descondensada, não compactada. Ela só vai se condensar na hora da divisão celular, momento que ela se transforma em cromossomo. heterocromatina Já na parte de heterocromatina, os genes não são ativos e a cromatina está sempre condensada. No entanto, essa heterocromatina ainda se subdivide em heterocromatina constitutiva (glossário) e heterocromatina facultativa (glossário). OS CROMOSSOMOS Como já adiantamos, e vamos entender melhor agora, quando a célula vai se dividir, a cromatina se condensa completamente (nesse caso não teremos mais aquela diferença entre eucromatina e heterocromatina) e se transformará em cromossomos. Então, cada um dos 46 cromossomos que encontramos em nossas células é resultado da compactação de um pedaço de cromatina. Veja novamente aquela imagem: Vemos na imagem o processo �nal de compactação da cromatina, que resulta na formação de um cromossomo típico. Podemos dizer que cromatina e cromossomo são feitos da mesma coisa (DNA + Proteínas) e que se diferenciam apenas pelo seu estado funcional: descompactada na cromatina e completamente compactado no cromossomo. Como o cromossomo é feito de DNA, e o DNA contém as nossas informações genéticas, eles são os veículos dessa informação e são eles que, durante os processos de divisão celular, serão divididos entre as células-�lhas formadas, garantindo que as informações genéticas sejam passadas para elas. Os cromossomos típicos apresentam uma estrutura característica, como podemos ver na imagem abaixo. Os cromossomos são formados por duas moléculas de DNA compactadas, sendo uma cópia da outra, gerada durante a replicação do DNA, que será vista a seguir. Cada uma destas moléculas compactadas formam uma cromátide. As cromátides são unidas por uma região chamada centrômero. O centrômero divide as cromátides em braços, que podem ter o mesmo tamanho ou não. A extremidade de cada cromátide é chamada de telômero. Mas todos os cromossomos não têm a mesma forma e, por isso, são classi�cados em três tipos diferentes nas células humanas: Metacêntricos; Submetacêntricos; Acrocêntricos. Veja na imagem abaixo. A posição do centrômero na cromátide determina o tamanho dos braços e assim o tipo de cromossomo. No cromossomo metacêntrico (M), o centrômero está no meio da cromátide e por isso os dois braços possuem o mesmo tamanho. No cromossomo submetacêntrico, o centrômero está um pouco deslocado do centro e por isso um braço é um pouco menor do que o outro. Já no acrocêntrico, o centrômero está muito deslocado do centro e por isso um dos braços é muito menor do que o outro. Os cromossomos também são divididos em dois grupos, mas de acordo com a função que eles exercem. Existem dois que formam um par chamado de alossômicos ou sexuais, formado pelos cromossomos X e Y. Nesse caso, as mulheres possuem dois iguais, sendo XX, e os homens possuem um de cada, sendo XY. Os outros cromossomos, 22 pares, são chamados de autossômicos. No entanto, é importante destacarmos que não são todas as células humanas que possuem 23 pares de cromossomos Por causa disso, as células são divididas em dois grupos, de acordo com a quantidade de cromossomos que possuem: células diploides As células diploides (que indicamos como 2n) são as células que possuem os 23 pares, ou 46 cromossomos. Essas são as células somáticas, ou seja, células que formam o nosso corpo. células haploides Já as células haploides (n) são as células que possuem apenas um cromossomo de cada par, portanto 23 cromossomos. Esses são os gametas, espermatozoides no homem ou ovócitos na mulher. Lembrando que esses números se referem às células humanas. Outros organismos possuem números diploides de cromossomos diferentes. Veja na tabela abaixo. Nessa tabela, vemos o número diploide de cromossomos de diferentes organismos. É POSSÍVEL QUE VOCÊ ESTEJA SE PERGUNTANDO...POR QUE É IMPORTANTE SABER ISSO TUDO? Porque muitas vezes alterações no número ou na forma dos cromossomos podem causar alguns problemas, conhecidos como síndromes cromossômicas. A presença de um cromossomo identi�cado como cromossomo 21 a mais, por exemplo, causa a síndrome conhecida como Síndrome de Down. Outras síndromes são conhecidas e o diagnóstico delas é feito através da realização de um cariótipo (glossário). Abaixo podemos ver cariótipos de pessoas normais e de pessoas afetadas pela Síndrome de Down. Fonte da Imagem: Essa foto é de um cariótipo humano normal. Podemos ver a presença de 23 pares de cromossomos. Os dois últimos cromossomos são o par sexual e, como existe um cromossomo X e um cromossomo Y, trata-se do cariótipo de um homem. Fonte da Imagem: Essa foto é de um cariótipo de uma pessoa portadora da Síndrome de Down. Podemos ver que existem três cromossomos 21, caracterizando uma trissomia do cromossomo 21. Podemos ver também que se trata de uma pessoa do sexo feminino, pois possui dois cromossomos X. NÚCLEO E DIVISÃO CELULAR O núcleo participa ativamente dos processos de divisão celular, uma vez que, nos dois processos existentes, os cromossomos, veículos da informação genética, são divididos entre as células-�lhas formadas, garantindo que as informações genéticas sejam passadas para as gerações celulares futuras. As células precisam estar se dividindo constantemente, por diferentes razões. Células se dividem para repor células mortas, para garantir o crescimento e desenvolvimento do organismo e para regeneração dos tecidos. Células também se dividem com a �nalidade de formar os gametas, as células reprodutivas. Existem dois tipos de divisão celular. Eles são marcados pelos eventos que envolvem os cromossomos, e são divididos em fases. A MITOSE Ocorre em todos os tipos de células, com a �nalidade de repor as células mortas, permitir o crescimento do organismo e aumentar a quantidade de células. As nossascélulas somáticas, que formam o nosso corpo, e também as células que vão formar os gametas (no início do processo de formação) fazem esse tipo de divisão celular, que se caracteriza pelo fato de que todas as células formadas têm a mesma quantidade de cromossomos da célula inicial. Ou seja, células diploides originam células que são diploides também. A mitose possui quatro fases bem de�nidas: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Veja na imagem abaixo o que caracteriza cada uma das fases da mitose. Podemos ver aqui o que caracteriza cada fase da mitose. Na prófase, a carioteca se desfaz e os centríolos originam o fuso acromático, formado por �lamentos que puxam os cromossomos na hora da divisão. Na metáfase, os cromossomos formam uma �leira no centro da célula, e �cam com seus centrômeros ligados ao fuso acromático. Na Anáfase, os �lamentos do fuso acromático puxam os cromossomos, os seus centrômeros se partem e as cromátides são separadas. Na telófase, os cromossomos são envolvidos pelas carioteca, que se refazem, formam-se núcleos diferentes e o citoplasma se divide, resultando em duas células. MEIOSE A meiose é um tipo de divisão que só ocorre com as células que vão formar os gametas. Nesse processo de divisão, as células diploides dão origem a células que tem a metade do número de cromossomos, ou seja, células haploides, que serão os espermatozoides ou os ovócitos. A meiose é um processo mais complicado, que acontece em dois momentos: Meiose I - é o momento em que a célula reduz a quantidade de cromossomos a metade e, por isso, é chamada de reducional; Meiose II - as células que já têm metade do número de cromossomos se divide novamente, dando origem a novas células que também têm metade do número de cromossomos da célula inicial. Essa fase é chamada de equacional. Nas duas etapas existem as fases de prófase, metáfase, anáfase e telófase, que recebem o número I ou II, de acordo com a etapa. Veja na imagem abaixo. Na imagem, podemos ver algumas fases da meiose. Na prófase I, ocorre um evento chamado crossing-over, em que cromossomos do mesmo par, após parearem, trocam segmentos, misturando o material genético dos cromossomos e aumentando a variabilidade genética. Na anáfase I, esses cromossomos homólogos se separam e cada célula-�lha herda um cromossomo inteiro, com duas cromátides. Na meiose II, esses cromossomos seguem um processo semelhante ao que ocorre na mitose, as cromátides se separam na anáfase II e cada célula formada, um gameta, �ca com uma das cromátides e serão células haploides, os gametas. Saiba mais , Antes de continuar seus estudos, clique aqui (https://www.youtube.com/watch?v=F3mjDCCW_cU) e entenda melhor esses processos de divisão celular. AS MOLÉCULAS DE DNA E RNA E O FUNCIONAMENTO DO NÚCLEO Como já falamos, a função do núcleo é controlar o metabolismo celular, e ele faz isso através de mecanismos que envolvem as moléculas de DNA e RNA que estão no seu interior. Esses mecanismos fazem parte do que chamamos de Dogma Central da Biologia Molecular. O Dogma Central da Biologia Molecular está representado na imagem abaixo. Na imagem, vemos os diferentes eventos que fazem parte do Dogma Central da Biologia Molecular. Ele mostra que as moléculas de DNA, através do processo de Replicação, originam cópias delas mesmas. Quando a informação genética que está na molécula de DNA vai ser utilizada, tem-se os processos de Transcrição e Tradução. Na Transcrição, as informações genéticas são transferidas para uma molécula de RNA que é sintetizada. Já na tradução, essa informação https://www.youtube.com/watch?v=F3mjDCCW_cU é utilizada para determinar a sequência de aminoácidos de uma proteína. Essa proteína será o produto �nal de um gene. Portanto, a concretização dessa informação genética, determinando características físicas e funcionais do organismo. A MOLÉCULA DE DNA As moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico) são encontradas no núcleo das células, mas também dentro de organelas, como as mitocôndrias e os cloroplastos. Elas contêm todas as informações genéticas que possuímos, pois nelas encontramos os genes. Elas são formadas por duas cadeias de nucleotídeos ligadas entre si e dispostas em espiral, como vimos na imagem anterior. Os nucleotídeos do DNA são formados por três partes básicas: Um carboidrato de cinco carbonos (pentose), chamado de desoxirribose; Um radical fosfato; Uma base nitrogenada (glossário). Veja a estrutura de um deles abaixo. Estrutura de um nucleotídeo. Na molécula de DNA, esses nucleotídeos são ligados entre si formando uma cadeia polinucleotídica. A ligação que une os nucleotídeos é chamada de ligação fosfodiéster. Na formação �nal da molécula, formada pelas duas cadeias dispostas em hélice, as bases nitrogenadas dos nucleotídeos se ligam entre si, través de ligações de hidrogênio. Essa ligação não ocorre ao acaso, uma vez que sempre a base adenina se liga à base timina, com duas ligações de hidrogênio, e a base guanina se liga à base citosina através de três ligações de hidrogênio. Por essa razão, dizemos que as duas cadeias do DNA são complementares e a quantidade de timina e adenina são sempre as mesmas, assim como as quantidades de guanina e citosina. Se um determinado gene tem 35% de adenina, ele terá também 35% de timina e, consequentemente, 15% de citosina e 15% de guanina, totalizando 100% de bases nitrogenadas. Na imagem, vemos a estrutura da molécula de DNA, com duas cadeias polinucleotídicas complementares. Podemos observar as bases nitrogenadas voltadas para o interior e fazendo ligações de hidrogênio, enquanto que o esqueleto formado pela desoxirribose e o fosfato �cam voltados para fora. A MOLÉCULA DE RNA O RNA (ácido ribonucleico) também é formado por nucleotídeos. No entanto, por uma única cadeia. Os nucleotídeos do RNA possuem a pentose ribose e as bases nitrogenadas presentes não são exatamente as mesmas. Ela apresenta adenina, a citosina e guanina da mesma forma que o DNA. No entanto, a base uracila entra no lugar da timina, que é exclusiva do DNA. Veja a imagem abaixo: Podemos ver aqui a estrutura da molécula de RNA, sendo formada por uma única cadeia polinucleotídica e possuindo a base nitrogenada uracila. Existem três tipos principais de RNA, que são: Mensageiro Ribossomal Transportador O RNA mensageiro contém a informação genética, que foi transferida do DNA a partir da transcrição. O RNA ribossomal forma os ribossomos, a estrutura responsável por ler a informação do RNA mensageiro e traduzi-la em uma proteína. Já o RNA transportador é responsável por transportar os aminoácidos que serão utilizados na produção da proteína, trazendo-os para o local onde a síntese da proteína está ocorrendo (nos ribossomos). Atenção , Os três estão envolvidos na expressão dos genes presentes no DNA, ou seja, na utilização da informação genética que o DNA possui. Veja as principais diferenças entre o DNA e o RNA na tabela abaixo: REPLICAÇÃO DO DNA A replicação do DNA é parte do Dogma Central da Biologia Molecular. Através desse mecanismo, é feita uma cópia das moléculas de DNA que a célula possui. No entanto, essas cópias �cam ligadas à molécula original através da estrutura que será o centrômero do cromossomo. A célula replica o DNA toda vez que ela vai se dividir, para que no processo de divisão cada cópia migre para os extremos da célula que serão os núcleos das novas células. Assim, todas as células do organismo possuem a mesma informação genética. Nesse momento, as duas �tas do DNA se separam através de uma enzima chamada helicase, e cada uma das �tas serve de molde para que a enzima DNA polimerase produza uma nova �ta. Ao �nal do processo, a molécula de DNA formada terá sempre uma cadeia de nucleotídeos da molécula original e uma cadeia de nucleotídeo nova. Por isso, dizemos que a replicação é semiconservativa. Podemos observar na imagem a replicação do DNA. As duas �tas foram separadas e cada uma serve de molde para a produção de uma nova. TRANSCRIÇÃO No processo de transcrição, é produzida uma
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