Estudo Dirigido - Ciclo Celular

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1) Discuta o Dogma Central da Biologia Molecular considerando-se o papel das moléculas de DNA, RNA e proteínas no fluxo da informação genética.
Quando a célula requer uma proteína específica, a sequência de nucleotídeos da região apropriada de uma molécula de DNA extremamente longa em um cromossomo é inicialmente copiada sob a forma de RNA (através de um processo denominado transcrição). São essas cópias de RNA de segmentos de DNA que são utilizadas diretamente como moldes para promover a síntese da proteína (em um processo denominado tradução). O fluxo da informação genética nas células é, portanto, de DNA para RNA e deste para proteína. Todas as células, desde a bactéria até os seres humanos, expressam sua informação genética dessa maneira – um princípio tão fundamental que é denominado dogma central da biologia molecular
2) Caracterize os diferentes tipos de RNA considerando composição, estrutura e funções desempenhadas por essas moléculas.
3) Analise as diferenças no material genético de procariotos e eucariotos considerando a sua organização estrutural e os mecanismos gerais de transcrição gênica em ambos os grupos de organismos.
Em eucariotos, a transcrição é um pouco mais complexa que a transcrição em procariotos. -Em eucariotos, a transcrição acontece no núcleo para depois ser sintetizada a proteína pela tradução no citoplasma. Já em procariotos, não existe núcleo. Os dois processos ocorrem no mesmo meio. -O RNA transcrito em eucariotos passa por uma série de alterações antes de serem completamente formados.
E. coli, uma bactéria enteropatogênica, apresenta um genoma estimado de 4,6 milhões de pares de bases das quais aproximadamente 90% codificam proteínas enquanto que o genoma de humanos possui 3 bilhões de pares de bases sendo menos de 3% codificante. Considerando a estrutura do genoma desses organismos apresente argumentos que poderiam explicar essas diferenças.
Os processos evolutivos sintonizaram cada promotor para iniciar com a frequência necessária e criaram, assim, um amplo espectro de força para os promotores. Os promotores de genes que codificam as proteínas abundantes são muito mais fortes do que aqueles associados a genes que codificam proteínas raras, e as sequências nucleotídicas dos seus promotores são as responsáveis por essas diferenças. Assim como os promotores bacterianos, os terminadores de transcrição também apresentam um amplo espectro de sequências, e o potencial de formar uma estrutura de RNA em grampo é a característica comum mais importante desses promotores. Uma vez que um número quase ilimitado de sequências nucleotídicas tem esse potencial, as sequências de terminadores são muito mais heterogêneas do que as dos promotores
4) O DNA de eucariotos apresenta diversos níveis de compactação. Entre esses se encontra o nucleossomo que está envolvido na formação das fibras de 10 nm e 30 nm. Analise a estrutura molecular dessas fibras considerando os principais elementos envolvidos na formação das mesmas.
Um nucleossomo é a unidade estrutural básica do empacotamento de DNA nos eucariotos. A estrutura de um nucleossomo consiste em um segmento de DNA enrolado em torno de oito proteínas histonas e assemelha-se a um fio enrolado em um carretel. O DNA deve ser compactado em nucleossomos para caber no núcleo da célula. Cada nucleossomo tem aproximadamente 10 nm de diâmetro e consiste em filamentos de DNA enrolados em espiral em torno de um núcleo de proteína simples chamado histona. Um nucleossomo contém um cerne proteico constituído por oito moléculas de histona
5) Diferencie eucromatina de heterocromatina e heterocromatina constitutiva de heterocromatina facultativa, exemplificando.
6) A heterocromatina representa uma forma compacta especial, e ainda há muito a ser entendido sobre suas propriedades moleculares. Ela é grandemente concentrada em algumas regiões especializadas, particularmente nos centrômeros e telômeros introduzidos anteriormente (ver Figura 4-19), mas também está presente em vários outros locais nos cromossomos – locais que podem variar de acordo com o estado fisiológico da célula. Em uma célula típica de mamíferos, mais de 10% do genoma estão empacotados nessa forma.
A heterocromatina pode ser classificada como constitutiva ou facultativa. A variante constitutiva é definida como sendo uma série repetitiva de nucleotídeos, responsável por constituir os telômeros e centrômeros dos cromossomos durante processos de divisão celular. Essa classe de heterocromatina é similar em todas as regiões do organismo, podendo ser tida como invariável de célula para célula, quando se analisa um único indivíduo. A heterocromatina facultativa - conforme sua nomenclatura sugere - consiste em segmentos de material genético que, em algumas células do organismo, se encontram na forma ativa (eucromatina); ao passo que, em outras, não participam da sínteses de proteína, tratando-se de heterocromatina.
A heterocromatina facultativa - conforme sua nomenclatura sugere - consiste em segmentos de material genético que, em algumas células do organismo, se encontram na forma ativa (eucromatina); ao passo que, em outras, não participam da sínteses de proteína, tratando-se de heterocromatina.
Como exemplo, há a cromatina sexual ou corpúsculo de Barr. Em mamíferos, o sexo feminino é determinado pela presença de um par de cromossomos X nas células do indivíduo durante as divisões celulares. Assim, fêmeas desse grupo, inclusive as mulheres, possuem os mesmos tipos de informações contidas em dois cromossomos sexuais separados, sendo um herdado do pai e outro da mãe. Para evitar a síntese excessiva das proteínas codificadas pelos genes dessas cromossomas em relação às que seriam produzidas por machos, as células somáticas de mamíferos fêmea inativam um deles (que passa a ser denominado cromatina sexual), de modo que apenas o outro participa de traduções. Aleatoriamente, em algumas, o cromossomo X inativado é de origem paterna; enquanto as restantes inativam o de procedência materna. Tal alternância permite que meninas não exponham características genéticas exclusivas do pai nem totalmente maternas, mas um misto de caracteres. Essa variação na atividade de tais cromossomas, de célula para célula, caracteriza suas moléculas de DNA como heterocromatina facultativa.
7) Analise as diferentes fases do ciclo celular considerando as modificações que as células sofrem ao longo do ciclo e os eventos correspondentes a cada fase.
o ciclo celular eucariótico é tradicionalmente dividido em quatro fases sequenciais: G1, S, G2 e M. As fases G1, S e G2 são, em conjunto, chamadas de interfase. A divisão celular normalmente começa com a duplicação do conteúdo da célula, seguida da distribuição desse conteúdo para duas células-filhas. A duplicação dos cromossomos ocorre durante a fase S do ciclo celular, enquanto a maioria dos outros componentes celulares é duplicada de forma contínua ao longo do ciclo. Durante a fase M, os cromossomos replicados são segregados em núcleos individuais (mitose), e a célula então se divide em duas (citocinese). A fase S e a fase M geralmente são separadas por fases de intervalo chamadas de G1 e G2, quando vários sinais intracelulares e extracelulares regulam a progressão do ciclo celular. A organização e o controle do ciclo celular têm sido altamente conservados durante a evolução, e estudos em um grande número de sistemas têm levado a uma visão unificada do controle do ciclo celular eucariótico.
8) Caracterize os eventos da fase M do ciclo celular distinguindo as etapas que compreendem a mitose propriamente dita.
Durante a fase mitótica (M), a célula divide seu DNA duplicado e o citoplasma para formar duas novas células. A fase M envolve dois processos distintos relacionados à divisão: mitose e citocinesis.
Na mitose, o DNA nuclear da célula se condensa em cromossomos visíveis e é separado pelo fuso mitótico, uma estrutura especializada formada por microtúbulos. A mitose acontece em quatro etapas: prófase (algumas vezes dividida em prófase inicial e prometafase), metáfase, anáfase,e telófase. 
prófase, a célula começa a quebrar algumas estruturas e a formar outras, preparando o cenário para a divisão dos cromossomos.
· Os cromossomos começam a se condensar (o que facilita sua separação mais tarde).
· O fuso mitótico começa se formar. O fuso é uma estrutura feita de microtúbulos, fibras fortes que são parte do "esqueleto" da célula. Sua função é organizar os cromossomos e movê-los durante a mitose. O fuso cresce entre os centrossomos a medida que eles se separam.
· O nucléolo (ou nucléolos, no plural), uma parte do núcleo onde são formados os ribossomos, desaparece. Esse é um sinal de que o núcleo está prestes a se romper.
No final da prófase (chamada também de prometáfase), o fuso mitótico começa a capturar e organizar os cromossomos.
· Os cromossomos se condensam ainda mais, de maneira a ficarem bem compactos.
· O envoltório nuclear se rompe, liberando os cromossomos.
· O fuso mitótico cresce mais, e alguns microtúbulos começam a "capturar" os cromossomos.
metáfase, o fuso já capturou todos os cromossomos e os alinhou no meio da célula, que está pronta para a divisão.
· Todos os cromossomos estão alinhados na placa metafásica (não se trata de uma estrutura física, é apenas um termo para o plano em que os cromossomos estão alinhados).
· Nesta fase, os dois cinetócoros de cada cromossomo devem se ligar a microtúbulos de pólos opostos do fuso.
anáfase, as cromátides irmãs se separam uma da outra e são empurradas em direção às extremidades opostas da célula.
· A proteína "cola" que mantém as cromátides irmãs unidas é quebrada, permitindo que elas se separem. Cada uma é agora um cromossomo único. Os cromossomos de cada par são empurrados em direção aos pólos opostos da célula.
· Os microtúbulos não ligados aos cromossomos se alongam e se empurram separando os pólos da célula, tornando-a mais longa.
Todos esses processos são acionados por proteínas motoras, máquinas moleculares que podem “caminhar” pelas trilhas dos microtúbulos levando cargas. Na mitose, as proteínas motoras carregam cromossomos ou outros microtúbulos enquanto se deslocam.
Na telófase, a célula está quase completamente dividida e começa a re-estabelecer sua estrutura normal a medida que a citocinese (divisão dos conteúdos da célula) toma lugar.
· O fuso mitótico é dividido em seus "blocos de construção".
· Dois novos núcleos são formados, um para cada conjunto de cromossomos. As membranas nucleares e os nucléolos reaparecem.
· Os cromossomos começam a se descondensar e voltam a sua forma "filamentosa".