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BIOLOGIA CELULAR AULA 1 AULA 2 ORIGEM DA VIDA 1. Etimologia da palavra: • Bio = vida • Logia = ciência de • Celular • Composição • Funções • Morfologia • Tipos de células 2. Os seres vivos e as células • Unidade que constitui os seres vivos: o seres unicelulares: ex. procariotos (eubactérias e archaebascterias) e eucariotos unicelulares (fungos, paramecium, chlamydomonas e volvox) o seres pluricelulares: células nervosas, células sanguíneas, células adiposas... composto por grupos de células om funções especializadas coordenadas por sistemas de comunicação. o vírus 3. Tipos de células 4. As células são estruturas microscópicas: apenas o ovo é visível ao olho nu. 5. Origem e evolução das células 6. Como a vida surgiu na Terra? • Teoria da geração espontânea ou abiogênese: As espécies são fixas = Fixismo • Teoria da panspermia cósmica • Hipótese de Oparin e Haldane – teoria pré-biótica: Charles Darwin = evolucionismo • Teoria sintética da evolução o A variedade surge por mutação ou recombinação gênica o Pode ser perdida por seleção natural ou por acaso (deriva gênica – populações pequenas) 6.1. Teoria da geração espontânea ou abiogênese (384 A.C. até Séc. XIX) • A teoria da espontânea, aceitava que a vida surgisse da matéria bruta a partir de um princípio ativo da vida, que existia na natureza. Alguns pseudocientistas tentaram provar a teoria, como por ex. colocando pedaço de carne em potes para provar que surgia a larva (Francesco Redi), porém a origem da larva deriva das moscas e outros insetos que depositam os seus ovos para eclodirem. • Experimentos derrubam a teoria da geração espontânea: Como Pasteur conseguiu provar que a os microorganismos não surgem espontaneamente? O Louis Pasteur criou um experimento para prova que os microorganismos não surgem espontaneamente, no qual utilizou frascos com gargalos em forma de pescoço de cisne (a garrafa permitia a entrada de ar e impedia a entrada de poeira), com isto, a substância sem contato com o ar direto não permitia o surgimento de microorganismos nos frascos. Porém, quando posto inclinado, os caldos se contaminavam pelos microorganismos. Sendo assim, conseguiu refutar a teoria da abiogênese, mas através da contaminação pelo ambiente externo. Como Francesco Redi conseguiu refutar a teoria da abiogênese? Utilizou frascos de vidro com pequenos pedaços de carne, sendo que em um tampava e os demais ficavam abertos. No decorrer dos dias, notou que nos frascos sem tampa as moscas entravam e saíam livremente depositando vermes sobre o pedaço de carne. Enquanto, nos frascos tampados não havia sinal algum de verme. Assim, Regi conseguiu refutar a teoria da abiogênese, provando que cada ser vivo provinha de outro ser vivo pré-existente, confirmando a teoria da biogênese. 6.2. Teoria da Panspermia • A teoria da panspermia compreende que a vida não surgiu na terra, mas sim que foi trazida por asteroides ou poeiras cósmicas. Existem prós (corpos celestes encontrados na Terra) e contras (adversidade ao passar na camada da atmosfera) a teoria, visto que até hoje não foi possível validar a hipótese. 6.3. Teoria pré-biótica - Cientistas Oparin e Haldane • Em 1920, os cientistas Oparin e Haldane, desenvolveram hipóteses sobre o surgimento da vida na Terra. Para eles, as moléculas orgânicas simples, foram formadas a partir de compostos inorgânicos que se combinaram. Estruturas complexas foram formando-se até que a vida surgiu. • Assim, houve ações como os processos vulcânicos, radiação solar (UV) e relâmpagos, além de diversos gases (moléculas, como: metano-CH4, amônia- NH3, hidrogênio- H2, água-H2O e ausência de oxigênio-O2), que combinaram para formação das biomoléculas, sendo os carboidratos, proteínas, ácidos graxos e ácidos nucleicos. Por fim, gerou o acumulo no assoalho dos oceanos, o que favorece a hipótese da origem da vida em meio aquoso (a água é a subst.. mais abundante nos organismos vivos). • Evolução química: substância inorgânica → moléculas orgânicas → células. 6.4. Experimento corrobora com a hipótese de Oparin e Haldane • Experimento de Stanley Miller e Urey (1953): Teste da hipótese de Oparin e Haldane. o Matéria inorgânica da atmosfera primitiva sofreu “evolução química gradual” o Descargas elétricas. Formação de aminoácidos, uréia, ácidos graxos, nucleotídeos. 6.5. Formação dos coacervados • Os coacervados são estruturas microscópicas, esféricas, aglomeradas por moléculas orgânicas (proteínas) que são envolvidas por hidrofílicos e hidrofóbicas (se formam espontaneamente). Além disso, não são organismos vivos. • A reação enzimática é mais eficiente dentro de esferas delimitadas por membranas do que livres em solução aquosa, além disso a membrana permite a absorção seletiva de moléculas. 6.5.1. Porque os coacervados são importantes para a origem da célula na Terra? Os coacervados são importantes, pois se aproxima mais sobre a origem da vida, por meio da formação dos coacervados as primeiras células se formaram espontaneamente a partir da matéria orgânica. Para o cientista Aleksandr Oparin, representariam uma etapa importante para a teoria sobre o processo que deu origem à vida na Terra. Sendo que, as transformações químicas sofridas pela matéria orgânica, que passavam por diversos fatores limitantes, resultariam no aparecimento da vida, in verbis: Criou-se, assim, a concorrência mútua dos fenômenos, a adaptação da estrutura interna às funções vitais a cumprir nas condições concretas de existência, adaptação que em tão alto grau, caracteriza a organização de todos os seres vivos. Em última instância, esse processo conduziu o aparecimento de uma forma qualitativa da existência da matéria. Deu-se, assim, o salto dialético que marcou o surgimento sobre a Terra dos primeiros seres vivos.1 6.6. A evolução do metabolismo 1 GASPARRI, Gizele Daumichen. Origem da vida: a teoria de A.I. Oparin no ensino de Biologia. Dissertação (mestrado) – História da Ciência, Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, 2015. P.67. 7. Procariontes (reino monera) • Não tem núcleo. E, sim um núcleo disperso “NUCLEOIDE”. • DNA dupla fita único circular; Pobreza de organelas intracelulares membranosas. • São seres vivos que não possuem carioteca em suas células e por isso apresentam núcleo disperso no citoplasma, exemplo bactéria, clamídias, cianofíceas, riquétsias, PPLO (micoplasma) ou Pleuro- Pneumonia Like Organisms. • Ribossomos: única organela citoplasmática. • Transcrição e tradução ocorrem no citoplasma • 8. Eucariontes • São todos os seres vivos constituídos por células que representam: o O núcleo individualizado pela carioteca; elaborado sistema de membranas; o Citoplasma dividido em compartimentos pelo retículo endoplasmático (REL liso e RER rugoso). O citoplasma rico em organelas (lisossomos, centríolos, complexo de golgi, mitocôndrias, cloroplastos, etc). o Os seres eucariontes pertencem a quatro reinos: fungi, protista, animal (metazoa) e vegetal (metaphyta). o Transcrição no núcleo, tradução no citoplasma. o Presença de citoesqueleto. o Cromossomos de cromatina (DNA e histonas). Estrutura Função Mesossomo Respiração celular Ribossomo Síntese proteica Parede celular Revestimento, proteção e sustentação Plasmídeo Anel de material genético (DNA), defesa contra vírus e antibióticos. Hialoplasma Local de reações e preenchimento Nucleoide Núcleo disperso Parte da célula Componente Célula procariótica Célula Animal Célula Vegetal Principais funções Membranas Membrana Plasmática Presente Presente Presente Proteção, permeabilidade seletiva, revestimento Parede celular Presente Ausente Presente Sustentaçãomecânica Citoplasma Hialoplasma Presente Presente Presente Local de reações, preenchimento RE rugoso Ausente Presente Presente Síntese de proteínas e enzimas RE Liso Ausente Presente Presente Síntese de lipídios/desintoxicação celular Ribossomos Presente Presente Presente Síntese de proteínas e enzimas Complexo Golgiense Ausente Presente Presente Síntese de polissacarídeos, armazenamento e secreção Centríolos Ausente Presente Presente em briófitos e pteridófitos Divisão celular, origem de cílios e flagelos Lisossomo Ausente Presente Ausente Digestão celular Peroxissomo Ausente Presente Presente Metabolismo de água oxigenada Glioxissomo Ausente Ausente Presente Converte glicerídeos em glicídios Mitocôndrias Ausente Presente Presente Respiração celular aeróbia Vacúolo de suco celular Ausente Ausente Presente Equilibrio osmótico Cloroplasto Ausente Ausente Presente Fotossíntese Leucoplasto Ausente Ausente Presente Armazenamento Inclusões Ausente Presente Presente Substância de reserva Citoesqueleto Ausente Presente Presente Movimento e sustentação interna Núcleo Cariomembrana Ausente Presente Presente Revestimento, proteção Nucleoplasma Ausente Presente Presente Local das reações, preenchimento Cromossomos Presente Presente Presente Armazenamento da informação genética Nucléolo Ausente Presente Presente Armazenamento de RNAr 8.1. Componentes celulares 1. Membrana plasmática (modelo de Nicholson e Singer). Intercâmbio entre os meios intracelular e extracelular. 2. Centríolos. Organização de cílios e flagelos e fibras do fuso. 3. Material genético(DNA). Transmissão de caracteres hereditários pelo controle da síntese proteica. 4. Complexo de Golgi (aqui representado por um dictiossomo). Síntese de polissacarídeos. Acúmulo de proteínas sintetizadas no RER. Associação destas com polissacarídeos na formação de glicoproteínas. (armazena/modifica/secreta). 5. Retículo endoplasmático rugoso ou granular. Síntese de proteínas. 6. Ribossomo. Estrutura para a tradução do código genético, na síntese proteica. 7. Mitocôndria. Local onde se passam ciclo de Krebs e cadeira respiratória. 8. Cariomembrana ou carioteca. Intercambio entre hialoplasma e nucleoplasma. 9. Vesícula de eliminação. Clasmocitose. 10. Vesícula de englobamento. Pinocitose ou fagocitose. 8.2. Evolução das células Eucariontes • Invaginações da membrana plasmática • Compartimentos com funções especializadas 9. Hipótese endossimbiôntica – A possível origem das células eucariotas (endossimbiogênese) • Relação simbiótica. Traz benefícios para ambas as partes; • Cloroplastos Mitocôndrias; • Bactérias endocitadas. 9.1. Evidências da teoria endossimbiótica • Segundo a teoria endossimbiótica, mitocôndrias e cloroplastos eram organismo procarionte, no qual as estruturas foram englobadas por células eucariontes, provocando uma relação simbiótica, ou seja, uma interação que traz benefícios aos envolvidos. • A evidência da teoria endossimbiótica, foi criada pela bióloga Lynn Margulis (1981), quais sejam: (i) as mitocôndrias e os cloroplastos possuem DNA próprio, circular, semelhante ao das bactérias; e (ii) mitocôndrias e cloroplastos são rodeados por duas membranas (interna semelhante bacteriana e externa semelhante eucariontes). https://www.preparaenem.com/biologia/mitocondria.htm https://www.preparaenem.com/biologia/os-cloroplastos.htm 10. Evolução • Mudança de organismos o longo do tempo, conforme as condições do ambiente, fazendo com que os organismos atuais sejam diferentes do pré-existentes. 1. Explique a teoria da geração espontânea. 2. Como Francesco Redi conseguiu refutar a teoria da abiogênese? 3. Como Pasteur conseguiu provar que a os microorganismos não surgem espontaneamente? 4. Explique a teoria da panspermia. 5. Explique a teoria pré-biótica. 6. O que são coacervados? 7. Porque os coacervados seriam importantes para a origem da vida? 8. Como ocorreu, provavelmente, a evolução do metabolismo. Explique. 9. Explique a teoria endossimbiótica e as suas evidências. AULA 3 dia 13/08/2021 ESTRUTURA MOLECULAR: é do aminoácido. As ligações peptídicas entre os aminoácidos resultam na formação das proteínas ÁCIDO GRAXO: formam diferentes tipos de lipídios. triacilglicerídeos são as moléculas de lipídios acumuladas nas células do tecido adiposo. Elas são formadas por 3 ácidos graxos ligados com uma molécula de glicerol (que tbm é um tipo de lipídio). NUCLEOTÍDEO: o nucleotídeo é a menor porção/ unidade que forma os ácidos nucleicos (ex. DNA e RNA). Os nucleotídeos se ligam através de reações químicas chamadas de ligação fosfodiéster. GLICOSE: (não anotei). 1. CARBOIDRATO: • Funções: estrutural (Parede celular: das células vegetais -> celulose, hemicelulose, dentre outros), fonte de energia (Glicose é o principal CH metabolizado pelas células para gerar energia - ATP), reconhecimento intercelular, sinalização intercelular; • Composição: C, H, e O; • São polares, solúveis em água • Terminologia: o Açúcares simples: Mono e dissacarídeos; o Todos carboidratos tem terminação “ose”: maltose, sacarose, glicose, lactose, etc • Açúcares complexos: Polissacarídeos: polímeros de glicose. • Lactose: intolerância à lactose é a ausência da lactose (sintomas: cólica, flatulência, inchaço, dor no estômago). A lactose é um dissacarídeo, composto por 2 unidades de carboidratos, no intestino tem a lactase se decompõe a lactose em galactose e glicose (os monossacarídeos – que são dissolvidos no estômago). São absolvidos pelas células intestinais que são enterócitos (dentro do organismo), para no sistema circulatório. o Na intolerância, a lactose não é absolvida pelas células intestinas, então o carboidrato fica disponível na luz intestinal – será consumido pelos microrganismos da microbiota intestinal -: que transformam CO2 e CH4, que acumulam nas alças intestinais, pelo que causa cólicas no indivíduo. o Pq tem diarreia? Devido ao acumulo de lactose. 2. POLISSACARÍDEOS DA GLICOSE • (polímeros de glicose são as moléculas formadas por unidades de glicose que se repetem) • Existem diversos polímeros de glicose. • Glicogênio: fibra muscular: é a célula dos músculos. 3. POLISSACARÍDEOS DIVERSOS • Polissacarídeos informacionais o Localizados na membrana plasmática e participam do reconhecimento entre as células. Células semelhantes formam os tecidos. Obs. Cada unidade de lipídio, é chamado de “fosfolipídio” , as duas linhas são os ácidos graxos, e bolinha “fosfato” 4. LIPÍDIO • Função: reserva energética (TAG) e estrutural (MP – Membrana Plasmatica); • Composição: C,H, e pouco O; • São apolares, insolúveis em água (importante na formação da MP e bainha de mielina); • Gorduras estado sólido: todos os lipídios em estado solido em temperatura ambiente. Ex. sabonete. • Oléo vegetal estado líquido: todos óleos em estado liquido em temperatura ambiente. Ex. óleo de soja. • Lipídios; Fosfolipídios; eicosanoides; • Esteroides. Ex. anabolizante: componente testosterona (reprodução, mas.). Tem também: progesterona (reprodução fem), estrogênio (reprodução fem), cortisol (hormônio do estresse – a adrenal produz cortisol em níveis altos), aldosterona (pressão arterial), que são hormônios esteroidais derivados do colesterol. 5. PROTEÍNA • Funções: estrutural (as proteínas formam o citoesqueleto celular, como por exemplo: células colunares, células redondas, cúbicas, neurônios), informacional (passar informação de uma célula pra outra, de um órgão pra outro -> é através da secreção do hormônio (ex. insulina, T3 e T4, TSH, TRH, ACTH, LH, FSH...) e neurotransmissores [ex. depressão quando o neutrot. Está com pouco de serotonina]), enzimática (lactase, urease, proteases, peptidases...função: realizamo metabolismo celular -> reações químicas que ocorrem no corpo), receptor (insulina é um hormônio que age sobre as celular aumentando a captação de glicose pelas células), transportador, etc. o Insulina regula os níveis de glicose no sangue. o Tireoide: T3 e T4: hipo = abaixo do valor de referência. hiper = acima do valor de referência; ▪ bócio = doença que causa hipertrofia da glândula tireoide em decorrência da baixa concentração de iodo no sangue • Composição: C, H, O, N, S. • Solubilidade em água é variável; • As proteínas são polímeros de aminoácidos • 20 aminoácidos formam todas as proteínas do corpo • Combinações infinitas 6. ÁCIDOS NUCLEICOS – DNA E RNA • Funções: informação genética para a produção de todas as proteínas. • Composição: C, H, O, N. • Solubilidade em água é variável; • Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos; 7. COMBINAÇÕES DE CARBOIDRATOS, PROTEÍNAS E LIPÍDIOS FORMAM OUTRAS MOLÉCULAS NO CORPO. • Lipoproteínas – HDL (colesterol bom, grande quantidade de proteína), LDL (colesterol ruim), VLDL (relacionada com o colesterol, transportam no sangue) • Glicoproteínas; Glicolipídeos. 8. AS CÉLULAS SÃO GRUPOS DE MOLÉCULAS 9. TIPOS DE CÉLULAS • Células procariontes: • Células eucariontes: Diferença entre célula animal e vegetal:vegetal contém parede celular, bem como cloroplastos (faz fotossíntese). 10. FUNÇÕES CELULARES BÁSICAS • Todas as células realizam funções celulares básicas, como: o Captar nutrientes e oxigênio (O2 ) do ambiente ao seu redor – líquido extracelular; o Realizar reações químicas que fornecem energia para a célula; o Eliminar resíduos como dióxido de carbono (CO2 ) e outros metabólitos no ambiente ao seu redor; o Sintetizar moléculas componentes celulares; o Controlar o que entra e sai da célula; o Transportar materiais internamente; o Reagir a mudanças e estímulos do ambiente; o Replicar-se (reprodução, multiplicação, renovação celular); o Exceção: Neurônios e fibras musculares perdem a capacidade de proliferação 11. TECIDOS: GRUPOS DE CÉLULAS • Tecidos são grupos de células especializadas com estrutura e função similares. • Existem 4 tipos de tecidos primários no corpo humano o Tecido epitelial: pele, membranas mucosas (ocular, oral, genital), glândulas (sebácea, sudorípara, mamária...) o Tecido muscular: músculo liso, esquelético e cardíaco. o Tecido nervoso: sistema nervoso central (encéfalo e medula espinhal) e periférico (nervos e gânglios). o Tecido conjuntivo: tecido adiposo, cartilagem, sague e ossos). Um exemplo para prova: apresente as principais moléculas que compõe o corpo animal? dentre as moléculas que citou descreva uma função do corpo animal.......diferencie célula animal x vegetal ou procarionte x eucarionte. AULA 4 BIOLOGIA CELULAR – TÉCNICAS HISTOLÓGICAS Coleta o fragmento para uma análise, para descobrir o problema. 1. Dimensões das estruturas que formam uma célula A biologia celular depende do aperfeiçoamento de aparelhos e técnicas para estudar objetos muito pequenos. 2. Microscópio óptico - Partes e funções: 3. PREPARO DE PEÇAS PARA HISTOLOGIA 3.1. Sequência de procedimentos: 3.2. Preparo de cortes histológicos: • Material: Qualquer fragmento de tecido corporal; • Objetivo: Preservar a estrutura e composição molecular após remoção do corpo; e evitar autólise(degeneração), decomposição bactérias; Fixação do tecido é química. 3.3. FIXAÇÃO • Material imerso em solução fixadora: o Fixador mais comum: formaldeído 4%; o Penetração do fixador no tecido depende tamanho da peça; • Perfusão intravascular do fixador no animal; o Distribuição do fixador pelos vasos sanguíneos o Melhor fixação, mais trabalhosa 3.3.1. GLUTARALDEÍDO (método de fixação) 3.4. PERFUSÃO INTRAVASCULAR 3.5. DESIDRATAÇÃO DO TECIDO • Remoção da água para que: o A parafina possa permear a peça anatômica. o A peça se torne rígida para microtomia delgada. • Como? Numa bateria de soluções contendo concentração crescente de álcool etílico (70% até 100%). • O volume de álcool deverá ser 10 a 20 vezes maior eu o volume da peça. Xilol auxilia ainda mais na permeação da parafina na peça que está preparando. 3.6. INCLUSÃO EM PARAFINA 1.1. CORTE – MICRÓTOMO • Fatias delgadas de tecido (4 um) 1.2. INCLUSÃO EM RESINA PLÁSTICA (outro método de fixação) 1.3. TÉCNICAS DE COLORAÇÃO • Coloração básica: HE, azul de toluidina, azul de metileno, panóptico rápido. • Imunohistoquímica: Anticorpo + coloração (diaminobenzidina - DAB) • Imunofluorescência: Anticorpo + fluorescência. DAP, Alexa, FITC. 1.4. IMUNOHISTOQUÍMICA/ FLUORESCÊNCIA 1.5. MICROSCÓPIOS • Óptico: Células fixadas, mortas • De contraste de fase : Células vivas • Confocal: Células em 3D • • Eletrônico: Alto poder resolução • Eletrônico: Alto poder resolução • Eletrônico de varredura: Superfície externa e interna das células 1) Explique qual a função da fixação do tecido ou célula. Ao se remover qualquer material (órgão ou tecido) de um organismo se inicia um processo de autólise (autodigestão). A fixação evita a autólise celular e impede a proliferação de microrganismos, preservando a morfologia do tecido e fornecendo maior resistência para as etapas seguintes. Dessa forma, a fixação utiliza processos físicos ou químicos para imobilizar as substâncias constituintes das células e dos tecidos. Os agentes fixadores mais utilizados são o formol tamponado e o líquido de Bouin. 2) Explique o objetivo de corar os tecidos ou células. Como as seções de parafina são incolores, os espécimes não estão ainda adequados para exame com microscópio de luz. São então corados para possibilitar a análise. A parafina deve ser dissolvida e removida. Em seguida os tecidos na lâmina são reidratados por meio de uma série de soluções de álcool em concentrações decrescentes. Os cortes de tecido podem então ser corados com hematoxilina. Por sua natureza básica, a hematoxilina vai corar os ácidos nucleicos dos núcleos. Em seguida, os cortes são lavados em e corados pela eosina, um corante de natureza ácida e que irá corar os componentes básicos predominantes no citoplasma das células. Finalmente após a coloração, os cortes são protegidos por uma lamínula e podem ser analisados por microscopia. CELULAS SANGUÍNEAS • Hemácia: esférica mais abundante no sangue, sem núcleo. • Plaquetas: As plaquetas são fragmentos de células de forma irregular que circulam no sangue até serem ativadas para formar um coágulo de sangue ou são removidas pelo baço. Não reproduz, sem núcleo, pequenos fragmentos de células da médula óssea. AULA 1. MEMBRANA PLASMÁTICA • COMPOSIÇÃO: É formada por uma bicamada de fosfolipídios, continua e fluida, aonde estão inseridas proteínas e ligados aos fosfolipídios e proteínas que estão alguns carboidratos. Membrana Plasmática: promove a diferença de composição entre o citoplasma celular (meio intracelular – MIC que contém o liquido intracelular - LIC). Núcleo das Células Citoplasma celular Espaço intersticial ou meio extracelular que contém o líquido (parte externa) MIC MP MEC concentração de um potássio [K⁺] concentração de potássio [K⁺] [Ca²⁺] [Ca²⁺] [Na⁺] [Na⁺] [ptn] (proteína) [ptn] [glicose] [glicose] Bomba sódio potássio: vai movimentar • FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA (MP): o Separa o meio intracelular (MIC) do meio extracelular (MEC). o Forma as organelas citoplasmáticas; o Regula o trânsito de moléculas entre MIC e MEC; ▪ Manutenção da homeostase ▪ Metabolismo celular adequado o Possui receptores para sinais químicos ou ligantes. Receptores = proteínas. o hormônios, terleucinas, nerotransmissores, etc. o Proteção: revestimento celular, o que protege uma célula. o Permeabilidade seletiva: existe alternância do fluxo de um nutriente “x” através da MP. ▪ Tipos de moléculas (nutrientes): carboidratos, proteínas, íons (sais minerais), lipídios e ácidos nucleicos. Alguns hormônios como progesterona (lipídio), consegue passar na MP e entrar no receptor de hormônios esteroidais (dentro do núcleo da célula). Como: progestános, estrógenos, andrógenos, cortisol... do colesterol e por isso tem fluxo livre através da MP (não necessita de proteínas transportadoras). Proteína que gasta ATP. Ex. gradiente de concentração é diferente de concentração para um det. soluto entre duas regiões (ex. difusor e suco tang). AULA 1.1. COMPOSIÇÃO DA MP: FOSFOLIPÍDIOS • Extremidade hidrofílica (polar, solúvel em água); • Extremidade hidrofóbica (apolar, insolúvel em água). • Moléculas anfipáticas: Interações hidrofóbicas: mantêm os fosfolipídios unidos, formando a dupla camada. • Fosfoglicerídios (fosfatados): fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, etc. Esfingolipídios (nitrogenados). • Estrutura trilaminar da MP observada ao microscópio eletrônico: Se deve a afinidade do corante pela porção hidrofílica da molécula. 1.2. COMPOSIÇÃO DA MP: PROTEÍNAS • Principais biomoléculas responsáveis pelas funções da MP. Classes: o Intrínsecas ou integrais ou transmembrana: 70% e porção hidrofílica e hidrofóbica. o Extrínsecas ou periféricas: 30% e porção hidrofílica. • Enzimas, receptores, transportadores, enzimas, etc. • Seletividade do canal: devido as interações químicas que ocorrem entre as moléculas. CANAL DE PROTEÍNA Permite que certas moléculas e íons atravessem a MP livremente PROTEÍNA CARREGADORA Interage especificamente com certas moléculas e certos íons carregando-os através da MP PROTEÍNA RECEPTORA Permite a ligação com certas moléculas sinalizadoras, que desencadeiam processos celulares PROTEÍNA DE RECONHECIMENTO Permite que uma célula reconheça outra e interaja com ela. 1.3. COMPOSIÇÃO DA MP: CARBOIDRATOS (CH) • Sempre voltados para o MEC. • Reconhecimento intercelular. • Fixação da célula na matriz extracelular • Digestão (enterócito – célula do intestino). • Formados pela combinação de hexoses: glicose, manose, fucose e galactose. • CH + lipídios = glicolipídios. • CH + proteínas = glicoproteínas. Marcadores de superfície celular det. os grupos sanguíneos. • Formam o glicocálix ou glicocálice (formado por carboidrato): é formado por açucares voltados para o MEC da MP como ramificações, pode se associado as proteínas de membrana (glicoproteínas) ou se ligarem aos fosfolipídios (glicolipídeos). Exemplo: enterocito absorve os aminoácidos – unidades menores que se ligam para formar a proteína Enzima: toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima. Ex. o canal; colágeno é proteína, mas não é enzima. Aminoácido Núcleo 1.3.1. FUNÇÕES DO GLICOCÁLIX • Proteção: agressões químicas e mecânicas; • Barreira de difusão: opera como filtro, com base no peso molecular; • Cria um microambiente especial na superfície da célula; • Enzimática: dipeptidase, a lactase e a dissacaridase; • Especificidade: reconhece o próprio do não-próprio; É a "impressão digital" da célula; • Adesão entre células e com a matriz extracelular (funciona como receptor de sinal, reconhece a célula - como antena de sinal). • Fibronectina → estabelece continuidade entre a célula e a matriz extracelular; • União funcional e dinâmica entre o citoesqueleto da célula e a superfície de outras células ou a matriz extracelular dos tecidos. • Inibição por contato entre as células: O contato físico entre as células de um tecido dispara sinais químicos que inibem a mitose.. Não aceita contato em cima delas. • Células cancerosas perdem a propriedade de inibição por contato 2. ASSIMETRIA DA MP • Os constituintes da MP, carboidratos, lipídios e proteínas, se distribuem de forma heterogênea ao longo da MP e em comparação com o lado intracelular e extracelular da MP. • Isso acontece porque cada região da MP está relacionada com uma atividade específica, que necessita de um grupo específico de moléculas aglomeradas para realizar a atividade. • Enzimas presentes somente nas microvilosidades dos enterócitos (células do epitélio intestinal responsáveis por digerir e absorver nutrientes) • Proporção variável de proteínas, carboidratos e lipídios conforme a atividade da célula. • Exemplos: espermatozoide e neurônios. 3. TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA • Solubilidade, polaridade X Passagem através dos lipídios • Moléculas que são solúveis em água e que precisam de um transportador? cloreto de sódio NACL • Já insolúveis a água: atravessam a MP entre os fosfolipídios (ex. os hormônios esteroidais, gás carbono e oxigênio...). • PORÉM, EXISTE UMA EXCEÇÃO: A água é uma molécula polar (+ e -) atravessa a MP, pois é uma molécula pequena. • Moléculas impermeáveis são transportadas através da membrana • Quais elementos da MP transportam as moléculas impermeáveis entre o MEC e o MIC? 3.1. PASSIVO (+ para -) • Ocorre sem gasto de energia. As substâncias deslocam-se do meio mais concentrado para o menos concentrado. (Moléculas se movem a favor do seu gradiente de concentração). • Podendo ser: 1. Difusão simples (ex. osmose – movimento da água através da MP): o Através da MP, moléculas permeáveis o Moléculas se movem naturalmente de uma região de maior p/ menor concentração. o Cessa o movimento quando as concentrações entre os diferentes meios se igualam o Os líquidos distribuídos nos compartimentos corporais são ISOSMÓTICOS o Ex. perfume, suco tang, eno. água, O2 , CO, hormônios esteroidais. o ex. troca de gás carbônico que acontece nas alvéolo pulmonares. E ocorre inverso ao gás carbônico, pois quando chega no alvéolo pulmonar ele é difundido para região de menor concentração. 2. difusão facilitada: por uma proteína o Quando há passagem através da MP de substâncias com ajuda de enzimas encontradas na bicamada lipídica. Usa proteína transportadora de membrana (canal de proteína, proteína carregadora e receptora), moléculas impermeáveis (polares). o Canais ▪ Comunicação entre o MEC e o MIC ▪ Comportas controlam a abertura do canal. Estados aberto ou fechado ▪ Ex.: Proteínas canais Cl- e K. o Controle da abertura dos canais: ▪ Canais dependentes de voltagem: Alteração do potencial de membrana. Ex.: Canal da Na+ no nervo abre com a despolarização ▪ Canais dependentes de ligante: Ex.: neurotransmissores o Difusão facilitada de glicose através da MP: o Tem a tendência de igualar as concentrações da substância entre os MIC e MEC. 3. Osmose = movimento da água através da membrana: o A passagem de água de um meio menos concentrado (meio hipotônico – menor concentração de soluto) p/ o mais concentrado (meio hipertônico – maior concentração de soluto) o A água se movimenta da região de menor concentração de soluto para maior concentração de soluto. A água se move da região de maior concentração de solvente para menor concentração de solvente. 3.2. TRANSPORTE ATIVO (- para +) • Há gasto de energia(ATP). • Causa diferença de concentração da substância transportada entre os MIC e MEC. Cria um estado de desequilíbrio, pois torna as diferenças de concentração mais pronunciadas. • Podendo ser: o Transporte em bloco: Ocorre quando a célula transfere grande quantidade de substâncias para dentro ou para fora do seu meio intracelular. Ex. endocitose, exocitose. o Bomba de sódio e potássio: ocorre devido as diferenças de concentrações de íons, sódios e potássio dentro e fora da célula. AULA 3.2.1. TRANSPORTE ATIVO: PRIMÁRIO → BOMBA NA⁺/K⁺ ATPASE • Transporta substâncias contra o gradiente de concentração: da área de menor para a de maior concentração. • Usa proteína com atividade transportadora e enzimática (ATPase). • Energia → lise ATP 3.2.2. TRANSPORTE ATIVO: SECUNDÁRIO: não degrada/gasta ATP • Mão existe um gasto direto da proteína, mas já existe gasto para criar o gradiente de concentração para o sódio (a bomba). Impulsionado por gradiente iônico. • Usa o gradiente de concentração do Na+ , K+ e H+ • Transporta outra molécula para dentro ou para fora da MP, contra o seu gradiente de concentração • Cotransporte: pode ser simporte (duas moléculas sendo movimentadas no mesmo sentido) ou antiporte (uma molécula para MEC e outra para MIC – sentido contrário). 3.3. UMA CARACTERÍSTICA IMPORTANTE DOS TRANSPORTES QUE UTILIZAM PROTEÍNAS • Podem sofrer saturação. ATIVIDADE AULA 1. Transporte através da MP, difusão ou osmose da foto? R. Difusão, pois as bolinhas vermelhas em maior concentração (1º), se movimentam para fora da célula (2º)(ou seja, diminui dentro da célula e aumenta fora da célula). SE FOSSE OSMOSE, seria mais cheia de célula dentro. 2. Difusão é passagem de soluto do meio hipertônico para meio hipotônico. 3. O que é osmose? Movimento de água através de uma membrana. 4. Na osmose ocorre a passagem da água do meio hipotônico para o hipertônico. Já soluto é do hipertônico para o hipotônico. 5. Todo processo de transporte passivo é a favor do gradiente de concentração. 6. Transporte ativo: Transporte com gasto de energia, contra o gradiente de concentração – do menos para o mais []. 7. Difusão facilitada: Tipo de transporte que ocorre a favor do gradiente de concentração com gasto energético e através de poros ou canais. (...) 4. ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA • Áreas da membrana plasmática diferenciadas das demais por serem especializadas em determinadas funções o ABSORÇÃO: ▪ Microvilosidades ▪ Estereocílios o ADESÃO ▪ Junções aderentes ▪ Desmossomos o COMUNICAÇÃO ENTRE CÉLULAS VIZINHAS → Junções tipo GAP o VEDAÇÃO DO ESPAÇO INTERCELULAR → Zônulas de oclusão 4.1. MICROVILOSIDADES – absorção • Projeções da superfície apical da célula • Sustentadas por microfilamentos de actina: MIC, forma o citoesqueleto da célula. • Aumentam a superfície de absorção ▪ Ex.: enterócitos (borda em escova) ▪ Epitélio túbulos renais o Glicocálix com enzimas 4.2. ESTEREOCÍLIOS • Em relação às microvilosidades: Menos numerosos e mais longos ▪ Ex: Epitélio epidídimo – absorvem restos de citoplasma; sensores que controlam a composição do fluido epididimário. 4.3. ADESÃO – DESMOSSOMOS – junção • Locais aonde o citoesqueleto se prende à membrana plasmática • Fixa células adjacentes • Presentes nas células da epiteliais, coração, fígado, etc. • Células cancerosas perdem essa junção. METÁSTASE. • JUNÇÕES ADERENTES – ADESÃO E ZÔNULA DE OCLUSÃO (junção) – VEDAÇÃO • Faixa contínua em torno da porção apical de células epiteliais que veda o trânsito de íons e moléculas por entre as células (via paracelular): água e sais minerais. • Trânsito de substâncias através das células (via transcelular): aminoácidos, glicídio, entre outros. • Nos enterócitos (células epitélio intestinal) é bem desenvolvida 4.4. COMUNICAÇÃO – JUNÇÕES COMUNICANTES OU TIPO GAP • Aonde são encontradas: Epitélios, fibras musculares cardíacas, lisas e neurônios. • Comunicação direta entre citoplasma de células adjacente ▪ Passagem de nucleotídeos, aminoácidos e íons ▪ Não passam macromoléculas (DNA, proteínas) • Células agem como se fossem uma só, recebe o nome de sincício celular AULA ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS • Cada organela desempenha uma função especifica para manter a homeostase celular. São delimitados por MP. 1. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS DAS CÉLULAS EUCARIONTES • São compartimentos intracelulares especializados delimitados por membrana plasmática, sendo: Retículo endoplasmático liso, Retículo endoplasmático rugoso, Complexo de Golgi, Lisossomos, Peroxissomos, Núcleo, Mitocôndrias, Cloroplastos – célula vegetal, Vacúolos, vesículas citoplasmáticas (melanina e glicogênio). • Existem outras estruturas citoplasmáticas, não membranosas (não são organela citoplasma), como: Ribossomos, Citoesqueleto e Centríolos. 2. CITOPLASMA • Área intracelular presente entre a membrana plasmática e o envoltório nuclear, composto por: Água; Íons (Na+ , K+ , Cl- ,Ca2+ , etc); Carboidratos, enzimas, sais e proteínas; Organelas citoplasmáticas; Estruturas não membranosas. 3. FUNÇÃO GERAL DAS ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS • São responsáveis pela maior parte do que acontece dentro da célula; • Realizam o metabolismo celular – síntese, transporte e degradação de moléculas. 4. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE) • Existe o RE liso (REL) e o RE rugoso (RER); • Diferenciados pela presença de ribossomos no RER 4.1. RER: Sintetiza proteínas, glicoproteínas; • Mais desenvolvido em células q realizam síntese abundante de proteína. • Contém ribossomos na parte externa da membrana. 4.2. REL: Síntese de esteroides. • Acúmulo íons Ca2+ (sinalizador intracelular →contração muscular). Detoxificação. • Mais desenvolvido em células que realizam a síntese de esteroides; ▪ Célula de Leydig nos testículos. Produtoras de testosterona (hormônio esteroidal). o Não tem ribossomos, tem função variável a depender da célula. Ex. síntese de esteroides (testosterona, estradiol, cortisol, progesterona e aldosterona). 5. CÉLULA BETA PANCREÁTICA – PRODUZ INSULINA (PROTEÍNA) • Célula beta contém grande quantidade de RER e grânulos citoplasmáticos contendo insulina. 6. COMPLEXO DE GOLGI (CG) • Localizado próximo ao RE e núcleo; • Dá continuidade ao processo de biossíntese de proteínas e lipídios; • É formado por sacos membranosos empilhados divididos em compartimentos com funções distintas; • Mais desenvolvido em células secretoras; • Célula caliciforme – produtora de muco: Rica em complexo de Golgi, RE e vesículas; 7. LISOSSOMOS (surge do complexo de golgi) • Armazenam enzimas: Produzidas no RER, modificadas no CG • pH interno de 4.6 • Função de digestão enzimática: Mais abundante em células com ação fagocitária (degradação) • Ex.: Macrófagos e neutrófilos → digerem bactérias e células mortas → Enzimas digestivas → PH ácido: é responsável em capturar microrganismos (endócita a bactéria) degrada a bactéria joga aminoácidos. 8. PEROXISSOMOS • Contêm enzimas que metabolizam álcool, toxinas e ácidos graxos; • Sintetizam fosfolipídeos de membrana (bainha de mielina); • Muito importantes para a defesa antioxidante do organismo; o Espécies reativas de oxigênio (EROs) são produzidas como resultado de reações de oxidação das células, por exemplo, produção de ATP na mitocôndria; o Dentro dos lisossomos estão as enzimas catalase e glutationa, que convertem EROS, como a água oxigenada, em produtos menos tóxicos; • São abundantes no fígado e nos rins, locais de alto nível de metabolização. • Proteção – célula de lesão: o Catalase: converte, ex. água oxigenada em água + oxigênio. o Glutationa. 9. MITOCÔNDRIA (ORGANELA CITOPLASMATICA) • Produção de energia através da respiração celular (ela podereplicar/dividir - é binária). o Glicose ou ácido graxo + O² o Gerando ATP (adenosina trifosfato) • 2 membranas: o Externa (semelhante à célula eucarionte) e interna (semelhante à célula procarionte) o Maquinaria responsável pela produção de ATP o Invaginações → aumento superfície 10. NÚCLEO • Dupla camada de membrana plasmática que envolve o material genético (DNA e RNA), chamado de ENVELOPE NUCLEAR • Contém a informação (genes) para produção das proteínas celulares • Dentro do núcleo diferenciam-se: o Heterocromatina: DNA inativo (condensado) o Eucromatina: DNA ativo (genes) → proteínas o Nucléolo: condensado de RNA ribossômico • DNA: tem 46 cromossomos – fitas dentro do núcleo. o Cromatina = DNA +histonas ▪ Eucromatina: menor compactação. ▪ Heterocromatina: maior compactação. • Por que existe na célula? • Número de núcleos por células. As células podem ser: o ANUCLEADAS → eritrócitos o MONONUCLEADAS → maioria das células o MULTINUCLEADAS → fibra muscular estriada esquelética 10.1. NÚCLEO CELULAR • Envoltório nuclear (carioteca): o Membrana que envolve o conteúdo do núcleo, separando-o do citoplasma; o Interna e externa o Membrana externa → ligada ao retículo endoplasmático rugoso; o Poros (troca de substâncias núcleo – citoplasma); o Atividade intensa – maior núcleo e ++ poros; o Núcleo segue formato da célula. 10.2. POROS NUCLEAR • Poros: passagem livre para moléculas pequenas; (transporte passivo) • Moléculas maiores (macromoléculas – proteínas, RNA) Reconhecimento e transporte ativo; • Cada poro é rodeado de proteínas que controlam sua abertura; 10.3. DENTRO DO NÚCLEO... • Nucléolos • Nucleoplasma • Cromatina 10.4. NUCLEOPLASMA • Solução aquosa-gelatinosa que preenche o espaço interno do núcleo; • Contem: íons, proteínas envolvidas com a replicação e transcrição do DNA (DNA polimerase, RNA polimerase, nucleotídeos, RNAt, RNAm e RNAr); • Meio em que ocorrem reações químicas; • Quando a célula não está em divisão, o DNA é utilizado para sintetizar RNA mensageiro (RNAm) • DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA • DNA é transcrito em RNAm pela RNA polimerase • RNAm é traduzido em proteínas pelos ribossomos (RNAr) 10.5. RIBOSSOMOS Os ribossomos são formados pela união de proteínas e RNAr, sem membrana, compostos por 2 subunidades. 10.6. CITOESQUELETO • Esqueleto da célula: Mantém organelas posicionadas; Estabelece e modifica o formato das células (movimentos celulares: contração e migração); Faz transporte intracelular; Realiza a contração muscular • Microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos (actina, miosina). • O citoesqueleto é composto por três tipos de filamentos proteicos. • Diferem pelas propriedades mecânicas e composição o Filamentos intermediários – proteínas fibrosas (rígidas); o Microtúbulos – dímeros de tubulina; o Filamentos de actina – actina globular formam os filamentos de actina. 10.1. FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS • Permite que as células resistam ao estresse mecânico – distensão • Ligados aos desmossomos; • Mais abundantes em células submetidas a estresses mecânicos; • Ex.: queratinócitos (pele) – células ricas em filamentos de queratina; • Neurônios – reforçando, internamente, os longos axônios; 10.2. MICROTÚBULOS • Tubos proteicos longos e ocos, relativamente rígidos; • Sofrem rápida dissociação em um local e reassociação em outro local da célula, formando vias por onde trafegam vesículas e organelas citoplasmáticas; • Se formam a partir do centrossomo; • Formam o fuso mitótico (divisão celular), cílios e flagelos, • Proliferação celular 10.3. FILAMENTOS DE ACTINA • Permitem os movimentos celulares; Ex.: migração, contração, endocitose, exocitose • Fibra muscular 11. CÉLULA VEGETAL • Contém organelas citoplasmáticas e estrutura celular diferente da célula animal: o Parede celular → celulose o Cloroplastos → fotossíntese o Plasmodesmos → comunicação intercelular o vacúolo → acúmulo de substâncias nutritivas, água, etc. 12. PAREDE CELULAR • Limita e dá forma à célula vegetal; • Abaixo dela está a membrana plasmática da célula vegetal; • É composta, principalmente, por celulose, hemicelulose e pectina (carboidratos e proteína). 13. CLOROPLASTOS • Produzem glicose, aminoácidos e ácido graxos a partir de água, gás carbônico e luz U.V. por um processo chamado de fotossíntese. 14. CÉLULAS PROCARIONTES – BACTÉRIAS 15. ESTRUTURA DA CÉLULA PROCARIONTE • Membrana plasmática + parede celular: Parede celular composta de peptideoglicanos (carboidratos ligados em aminoácidos) • Nucleóide: Região aonde fica o DNA circular • Citoplasma o Polirribossomos o Ausência de organelas citoplasmáticas o Ausência de citoesqueleto • Flagelo: Movimentação • Fímbrias: Troca de material genético entre bactérias (PLASMÍDIOS) 16. REPRODUÇÃO DE CÉLULAS PROCARIONTES • Replicação por fissão binária 17. VARIABILIDADE GENÉTICA • Se as bactérias se reproduzem por divisão binária, como adquirem variabilidade genética? • Mutação genética • Transferência de informação genética o Transformação: adicionam DNA presentes no meio, oriundo de bactérias mortas; o Conjugação: passagem de plasmídio através dos pelos sexuais; o Transdução: vírus portador de DNA bacteriano (bacteriófago – o vírus bacteriano) • Persistência no ambiente por esporos resistência • Quando em ambiente adverso as bactérias formam esporos que resistem no ambiente; • Esporos geram uma nova bactéria quando o ambiente deixa de ser hostil; o Citoplasma com pouquíssima água o Sem atividade metabólica o Espesso envoltório • Cada organela citoplasmática executa uma função para manter a célula metabolicamente ativa (viva) 18. PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE PRO E EUCARIONTES • Nível de organização • Organelas citoplasmáticas • Núcleo • Tamanho • Modo de proliferação: Modo de troca de material genético • Citoesqueleto 19. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS PRESENTES NOS DIFERENTES TIPOS DE CÉLULAS Estudo dirigido 1) Conceitue organelas citoplasmáticas. 2) Defina a função de cada organela citoplasmática. 3) Diferencie organelas membranosas de não-membranosas. Cite exemplos. 4) Diferencie as organelas citoplasmáticas que estão presentes na célula vegetal, mas não na animal. 5) Diferencie as organelas de uma célula procarionte e eucarionte. 6) Apresente os tipos de células eucariontes que existem. 7) Descreva as formas como as bactérias resistem no meio ambiente. ATIVIDADE 3 QUESTÃO 1: Imagine o seguinte experimento: moléculas polares marcadas com um composto fluorescente são injetadas em uma célula. Um tempo após a injeção, as moléculas marcadas foram detectadas em células adjacentes não- injetadas. Essa observação constitui evidência de que essas células são unidas por: junções do tipo “gap”. O experimento permitiu identificar o único tipo de união das células, em que há poros capazes de passar pequenas substâncias, conhecido como junções gap. Os desmossomos, as zonas de adesão e as indigitações apenas aumentam a capacidade de aderência entre as células, ao passo que as microvilosidades se configuram como invaginações da membrana plasmática capazes de aumentar consideravelmente a superfície de contato. QUESTÃO 2: As células do corpo de um animal estão constantemente produzindo proteínas, por exemplo, uma célula jovem cresce à custa de proteínas por ela sintetizadas, assim como uma fibra muscular aumenta de volume devido ao acúmulo de proteínas no seu interior. Essas proteínas são sintetizadas por qual organela citoplasmática: no retículo endoplasmático rugoso; QUESTÃO 3: Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidades das membranas das células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizouo seguinte experimento: Colocou 200 ml de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8 ml, enquanto pelo papel dobrado foi de 12 ml. Com base nos dados obtidos, infere-se que a função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de aumentar a superfície de absorção. As microvilosidades presentes no intestino humano são dobramentos da parede do mesmo. Esse dobramento aumenta a área total de absorção dos nutrientes, levando com isso o aumento da eficácia do intestino. De maneira análoga, o papel dobrado, apesar de ter a mesma medida do papel liso, teve uma maior absorção de água, evidenciando a importância das vilosidades na absorção intestinal. QUESTÃO 4: Ao manipular um microscópio o profissional deve seguir uma sequência de passos. Isso para que o instrumento seja mantido em boas condições de uso, para evitar danos que comprometam o seu funcionamento e, logo, aumente a sua vida útil. Leia os passos descritos a seguir. marque a alternativa que contêm aqueles que devem ser observados ao ligar o microscópio. a) I e II. I. Verificar se a intensidade da luz está no nível mínimo. II. Plugar equipamento na tomada com voltagem adequada. AULA 09/11 1. NÚCLEO • Do grego nux = semente; • É a maior estrutura da célula animal: facilmente observada ao MO; • Aonde fica armazenado o material genético (DNA) das células eucariontes; o Armazena informação genética para produzir e manter o organismo vivo; o A informação é hereditária: é copiada e transmitida da célula-mãe para as células-filha (milhões de vezes ao longo da vida de um organismo) o Como a informação genética está, fisicamente, no DNA? o Que tipo de informação está no material genético que é capaz de manter e regular todas as funções da célula? 2. A ESTRUTURA DO DNA • Ácido desoxirribonucleico (DNA) o 2 longas cadeias ou fitas, dispostas paralelamente uma a outra e torcida em espiral; o As fitas são compostas por nucleotídeos; o Cada nucleotídeo é formado por 3 grupos: ▪ Um carboidrato, pentose – desoxirribose ▪ Um fosfato ▪ E uma base nitrogenada • Existem 4 tipos de nucleotídeos no DNA; o Adenina (A) o Timina (T) o Citosina (C) o Guanina (G) o Apenas as bases nitrogenadas diferem entre os nucleotídeos • São unidos covalentemente, por ligação fosfodiéster, entre o açúcar de um nucleotídeo e o fosfato do nucleotídeo adjacente; • As bases nitrogenadas sofrem pareamento duas a duas, de acordo com a afinidade física e química entre elas, formando os pares de base; • Formam pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, seguindo sempre o pareamento: o A=T (2 pontes de hidrogênio) o C=G (3 pontes de hidrogênio) • As fitas são complementares, a sequência de nucleotídeos é complementar na outra fita de DNA. • Os grupos fosfato tem carga negativa, logo se repelem. • As duas fitas são antiparalelas: Antiparalelismo: em ambas as fitas, os nucleotídeos fazem ligação fosfodiester, entre o carbono 5’ de um nucleotídeo e o 3’ de outro nucleotídeo; 3. A INFORMAÇÃO GENÉTICA CONTIDA NO DNA • A informação é codificada em sequências de nucleotídeos, os genes, dispersos ao longo de cada fita de DNA, o Cada base, A, T, C ou G é como uma letra de um alfabeto de 4 letras; o As 4 letras estão organizadas em sequências específicas, para formar o gene; o A leitura de um gene do DNA resulta em uma proteína; Os organismos diferem porque possuem sequências de nucleotídeos, genes, diferentes; • Produzindo proteínas diferentes; • Resultando em características diferentes; • Na maioria das vezes, quanto mais complexo o organismo, maior a quantidade de genes que possui. 4. LISTE AS CARACTERÍSTICAS DO DNA • Formado por nucleotídeos (A,T,C,G) • Se ligam por ligações fosfodiester (C5’ com o 3’) • Bases nitrogenadas complementares se ligam por pontes de hidrogênio; • As duas fitas são: complementares, antiparalelas e formam uma hélice; • Contém genes. 5. ORGANIZAÇÃO DO DNA NO NÚCLEO • Cada célula humana contém, no total, em torno de 2 metros de DNA em um núcleo de 6 μm de diâmetro; • Para caber dentro do núcleo, o DNA apresenta-se enrolado em proteínas que o deixam compacto, sem perder a atividade. • O grau de compactação, ou empacotamento, é variável de acordo com a fase do ciclo de vida da célula. 6. O CICLO DE VIDA DA CÉLULA: 2 fases: o INTÉRFASE: período entre duas divisões celulares; cromatina descompactada: Fases: G1, S e G2 o DIVISÃO CELULAR: mitose ou meiose; cromatina compactada formando os cromossomos; 7. O NÚCLEO NA INTÉRFASE • O DNA apresenta-se: o Na forma de cromatina, também chamada de cromossomo interfásico; o Disperso no nucleoplasma • A cromatina é composta por: • DNA e proteínas (histonas) formando o nucleossomo; • nucleossomo transforma uma molécula linear de DNA em uma molécula espiralada contendo 1/3 do comprimento do DNA linear. 8. CROMATINA • Eucromatina: aspecto claro ao microscópio; menos compactada; geneticamente ativa (produz proteínas); • Heterocromatina: aspecto escuro; é compactada e inativa geneticamente. • • A cromatina está dispersa de forma organizada no núcleo;3 • O nucléolo é o exemplo mais óbvio: o Estrutura redonda presente no interior do núcleo das células; o Delimitada, embora não envolta por membrana; o Região rica em proteínas, RNA ribossômico, DNA ribossômico; o Transcrição DNA para síntese de RNA ribossômico. • Os cromossomos estão concentrados para não se enroscarem. 9. O NÚCLEO NA DIVISÃO CELULAR • Formam-se os cromossomos; • Nas células que vão iniciar mitose ou meiose; • CADA filamento de cromatina se compacta formando um cromossomo; • Durante essa etapa pode-se contar os cromossomos da célula. o Quantos cromossomos tem uma célula diploide humana? o Pares de cromossomos homólogos • Os cromossomos se formam para facilitar a divisão do DNA da célula-mãe entre as células-filha 10. ESTRUTURA DO CROMOSSOMO • Todo cromossomo apresenta as seguintes estruturas: Cromátides; Constrição primária ou centrômero; Constrição secundária; Telômero; 11. TIPOS DE CROMOSSOMOS • METACÊNTRICO: com os braços do mesmo comprimento • SUBMETACÊNTRICO: um braço ligeiramente menor • ACROCÊNTRICO: um braço muito maior, • TELOCÊNTRICO cromátide: com somente um braço. O centrômero fica na extremidade3 • Autossomos (somáticos) e heterossomos (sexuais), • Autossômicos: características comuns aos dois sexos; • Sexuais (X e Y): características próprias de cada sexo; • 22 PARES DE AUTOSSOMOS + XY = MASCULINO • 22 PARES DE AUTOSSOMOS + XX = FEMININO • Cromossomos sexuais: 12. CARIÓTIPO • ordenação dos cromossomos homólogos em pares; • tipo e o tamanho; - verificar se há excesso ou falta de cromossomos • excesso ou falta de partes de cromossomos; • deslocamento de partes para outros pares; • montagem cariótipo: determinar a normalidade ou anormalidade (síndromes cromossômicas), ocasionadas por alterações mutagênicas, polissomias ou monossomias; AULA 22/10 SÍNTESE DO DNA: TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO 2021 1. INTRODUÇÃO • A produção de uma proteína ocorre através a leitura de uma parte do DNA chamada de gene. • A leitura do gene resulta na produção de um RNAm, através de um processo chamado de transcrição. • O RNAm servirá de guia para a produção da proteína através de um processo chamado de tradução. • A sequência de nucleotídeos do RNAm definirá a sequência de aminoácidos de uma proteína. 2. PARTES DO GENE: Regiões: PROMOTORA, REGULADORA, CODIFICADORA, e DE TERMINAÇÃO3. FATORES DE TRANSCRIÇÃO • As regiões promotora e reguladora dependem de fatores de transcrição para se tornarem ativadas e permitir a transcrição do gene. • São moléculas de sinalização intercelular ou intracelular. Ex.: Proteínas, hormônios, etc 4. INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO • Após a ligação dos fatores de transcrição ocorre a ligação da enzima RNA polimerase (RNApol) na fita de DNA. Genoma eucarioto Genes em cópia única que codificam proteínas Sequências de íntros e regulatórias Sequênciascodificadoras Mais de uma cópia da sequência de DNA Sequências funcionais: intercaladas ou em tandem Famílias de genes e pseudogenes Sequências com função desconhecida Sequências intercaladas Sequências altamente repetitivas em tandem Macro, mini e mirossatéliteDNA espaçador 5. TRANSCRIÇÃO DO DNA • É realizada pela enzima RNA polimerase • Nucleotídeos são adicionados na fita de RNAm pela enzima RNA polimerase de acordo com a sequência de nucleotídeos do DNA. • Os nucleotídeos do RNA pareiam com os do DNA seguindo a seguinte regra: A-U; T-A; C-G; G-C • Curiosidade: a RNApol adiciona 50 nucleotídeos/segundo na fita de RNAm, 6. PAREAMENTO DE NUCLEOTÍDEOS ENTRE DNA E RNA 7. TÉRMINO DA TRANSCRIÇÃO • A RNApol caminha sobre a fita molde de DNA até a sequência de terminação, quando DNA se fecha, RNApol e RNAm se desligam da fita de DNA. • Nesse momento o RNA produzido é chamado de • RNA TRANSCRITO PRIMÁRIO 8. RNA - ÁCIDO RIBONUCLEICO - • Fita simples de nucleotídeos; • Bases nitrogenadas: Adenina; Uracila; Guanina; Citosina; • Açúcar: Ribose 9. NUCLEOTÍDEOS • Cada nucleotídeo é formado por 3 moléculas: UM AÇÚCAR, UM FOSFATO E UMA BASE NITROGENADA 10. AÇÚCARES • Açúcares são pentoses (formados por 5 carbonos); • Diferem entre DNA e RNA; 11. BASE NITROGENADA • Divididas em bases PÚRICAS e PIRIMÍDICAS o PÚRICAS: Adenina – A, e, Guanina – G. o PIRIMÍDICAS: Citosina – C, Timidina – T, e, Uracila – U. 12. TIPOS DE RNA • RNAm (mensageiro) - sequência de nucleotídeos para a produção de proteínas; • RNAt (transportador)- transporte dos aminoácidos; • RNAr (ribossômico) - forma os ribossomos. 13. PROCESSAMENTO DO RNA TRANSCRITO PRIMÁRIO • 1) Adição de capuz • 2) Adição de cauda poli-A • 3) Remoção de ÍNTRONS e agrupamento de ÉXONS • Funções do capuz e cauda poli-A: Evitar degradação precoce do RNAm; Facilitar a ligação ao ribossomo; e Facilitar a saída do núcleo. 14. APÓS PROCESSAMENTO RNAM VAI AO CITOPLASMA PARA SER TRADUZIDO • RNAm + RIBOSSOMOS + RNAt • 3 nucleotídeos RNAm = CÓDON • 3 nucleotídeos RNAt = ANTI-CÓDON 15. O CÓDIGO GENÉTICO É DEGENERADO • Existem 64 combinações possíveis de 3 nucleotídeos, ou seja, existem 64 CÓDONS • Destes 64: o 61 são para aminoácidos o 3 são para terminação da tradução o Se existem apenas 20 aminoácidos, significa que existe mais de 1 códon para o mesmo aminoácido. Por isso, se diz que o código genético é degenerado. 16. O QUE REGULA A TRANSCRIÇÃO GÊNICA NOS EUCARIONTES? • Eucromatina x heterocromatina • Quanto mais compacta a região do DNA, menor a taxa de transcrição. • Alteração nas histonas: o Acetilação→ diminui enovelamento o Metilação → aumenta o Fosforilação → aumenta o Alteração no DNA: Metilação de citosinas (mC) → quanto maior menor a atividade do gene 17. E NOS PROCARIONTES? • Controle mais simples do que nas células eucariontes. • Alguns genes são regulados pela presença de substrato energético: • OperonLac → região reguladora de um gene • Na presença de um metabólito da lactose ocorre o aumento da transcrição de enzimas para degradação da lactose e geração de energia para a bactéria. Estudo dirigido 1) Compare a composição química do DNA e do RNA 2) Conceitue transcrição e tradução. 3) Esquematize os reagentes e os produtos da transcrição e da tradução. 4) Apresente as moléculas que participam da transcrição e da tradução. 5) Em quais regiões da célula ocorre a transcrição e a tradução? 6) Qual a função do RNAm, t e r? 7) O que é códon e anticódon? 8) Descreva a sequência de aminoácidos que será formada a partir do RNAm abaixo: - A U G G G G G C U C G A A A U C U A U U G C A A U G C U A A – 9) Porque o código genético é dito degenerado? 10) Qual a função dos fatores de transcrição? 11) Qual a função da RNA polimerase? 12) Quais as diferenças entre um RNA transcrito primário ou heterogêneo e o RNAm? Aonde eles são encontrados?