bio 111 - 3 prova

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DO DNA À PROTEÍNAS: COMO AS CÉLULAS LEEM O GENOMA.
→ a informação genética nas células é codificada na sequência de DNA. Essa informação pode ser transmitida, de modo conservado, de uma célula aos seus descendentes pelo processo de replicação do DNA.
→ a informação contida nos genes, de alguma forma, é responsável pelo direcionamento a síntese de proteínas. 
→ as proteínas são os principais constituintes das células e não determinam não apenas a sua estrutura, mas também seu funcionamento. As propriedades e funções de uma molécula proteica são determinadas pelo ordenamento linear – sequência – das diferentes subunidades de aminoácidos que compõem sua cadeia polipeptídica: cada tipo de proteína possui a sequência de aminoácidos, na qual é dita como a cadeia que se dobrará para dar à molécula a sua forma e características químicas específicas.
→ as instruções genéticas transportadas pelo DNA devem, portanto, especificar a sequência de aminoácidos das proteínas. 
→ o DNA não dirige a síntese proteíca diretamente, mas age como um coordenador, delegando as diferentes tarefas necessárias para a realização do trabalho a um grupo de colaboradores. 
→ quando uma determinada proteíca é necessária na célula, a sequência nucleotídica da porção apropriada da longa molécula de DNA de um cromossomo será inicialmente copiada em um RNA. Essas cópias de RNA, formadas a partir de curtos segmentos do DNA, serão usadas como molde para conduzir a síntese da proteína. 
→ splicing: é um processo de alterações que ocorre ao longo do qual os transcritos RNA são clivados e reunidos antes que as células eucarióticas os traduzam em proteínas. Essas alterações podem alterar a mensagem transportada pelas células moléculas de RNA e, consequentemente, são essenciais para a compreensão dos mecanismos de decodificação do genoma nas células. 
Do DNA ao RNA
 → a transcrição e a tradução são as maneiras pelas quais as células leem, ou expressam, as suas instruções genéticas – os seus genes. Várias cópias idênticas de RNA podem ser feitas a partir de um mesmo gene, e cada moléculas de RNA pode direcionar a síntese de várias cópias idênticas de uma molécula proteica. 
 → cada célula contém apenas uma ou duas cópias de um gene determinado, essa amplificação sucessiva permite que as células sejam capazes de sintetizar rapidamente grandes quantidades de uma proteína quando necessário.
 → cada gene pode ser transcrito e traduzido em diferentes taxas, possibilitando que a célula produza enormes quantidades de algumas proteínas e, simultaneamente, quantidades minúsculas de outras. 
 → uma célula pode alterar (ou regular) a expressão de cada um dos seus genes de acordo com as necessidades do momento. 
► Os segmentos da sequência de DNA são transcritos em RNA.
- transcrição: é a cópia da sequência nucleotídica desse gene sob a forma de RNA. A informação, apesar de ser copiada sob uma nova forma química, permanece escrita essencialmente sob a mesma linguagem – a linguagem dos nucleotídeos.
- o RNA é um polímero linear composto por quatro diferentes tipos de subunidades nucleotídicas unidas entre si por ligações fosfodiéster. Ele se diferencia do DNA, em termos químicos, sob dois aspectos: (1) os nucleotídeos no RNA são ribonucleotídeos – ou seja, eles contêm o açúcar ribose (origem do nome ácido ribonucleico) em vez de desoxirribose; (2) embora, como o DNA, o RNA contenha as bases adenina (A), guanina (G) e citosina (C), ele contém uracila (U) em vez de timina (T) encontrada no DNA. 
- a estrutura geral do DNA e do RNA difere drasticamente. Enquanto o DNA sempre ocorre nas células sob a forma de uma hélice de fita-dupla, o RNA se apresenta como fita simples. 
- a capacidade do RNA de dobrar-se em estruturas tridimensionais complexas e variadas permite que o RNA desempenhe funções na célula que vão muito além das de simples intermediário de informações entre DNA e proteína.
- enquanto o DNA atua unicamente no estoque de informações, o RNA se apresenta sob diversas formas, algumas funções estruturais ou mesmo capazes de desempenhar funções catalíticas. 
► A transcrição produz um RNA complementar a uma das fitas do DNA.
- todo o RNA de uma célula é produzido a partir da transcrição, um processo que apresentas certas similaridades com a replicação do DNA. 
- como os RNAs são copiados a partir de uma região delimitada do DNA, essas moléculas são muito mais curtas do que as moléculas de DNA. 
- as enzimas que realizam a transcrição são chamadas de RNA-polimerases. Assim como o DNA-polimerase que catalisa a replicação do DNA, as RNA-polimerases catalisam a formação de ligações fosfodiéster que unem os nucleotídeos e formam o esqueleto açúcar-fosfato de uma cadeia de RNA.
- a RNA-polimerase se move paulatinamente sobre o DNA, desenrolando a hélice de DNA à sua frente e expondo a nova região de fita-molde para que ocorra o pareamento por complexidade de bases. 
- apesar de a RNA-polimerase catalisar essencialmente a mesma reação química que a DNA-polimerase, existem algumas diferenças importantes entre essas duas enzimas. A primeira, e mais óbvia, é que a RNA-polimerase catalisa a ligação de ribonucleotídeos, em vez que de desoxirribonucleotídeos. A segunda é que, contrariamente à DNA-polimerase, envolvida na replicação de DNA, as RNA-polimerases podem dar início à síntese de uma cadeia de RNA na ausência de um iniciador. Essa diferença ocorre porque a transcrição não precisa acontecer de forma tão exata quanto a replicação do DNA; diferentemente do DNA, o RNA não é usado como forma de estoque permanente da informação genética nas células. 
► Os diversos tipos de RNAs são produzidos nas células.
- a grande maioria dos genes que existem no DNA de uma célula codifica as sequências de aminoácidos de proteínas, e as moléculas de RNA copiadas a partir desses genes (e que direcionam a síntese das proteínas) são coletivamente chamadas de RNA mensageiro (mRNA). 
- em eucariotos, cada mRNA tipicamente possui informação transcrita a partir de um único gene e codifica uma única proteína.
- em bactérias, um conjunto de genes adjacentes é frequentemente transcrito em um único mRNA que, consequentemente, possui informação para a produção de diferentes proteínas. 
- o RNA ribossomal (rRNA) forma a região central dos ribossomos, na qual o mRNA em proteínas, e o RNA transportador (tRNA) forma os adaptadores que selecionam os aminoácidos e os posicionam no local adequado do ribossomo para que eles sejam incorporados em uma proteína. Outros pequenos RNAs, denominados microRNAs (miRNAs), atuam como importantes reguladores na expressão gênica em eucariotos.
- expressão gênica: se refere ao processo pelo qual a informação codificada na sequência de DNA é traduzida em um produto que desencadeia um efeito determinado sobre uma célula ou organismo. 
- nos casos em que o produto final do gene é uma proteína, a expressão gênica inclui tanto a transcrição quanto a tradução. Quando uma molécula de RNA é o produto final do gene, entretanto, a expressão gênica não requer a tradução.
► Sinais do DNA indicam os pontos de início e de término para a RNA-polimerase.
- a iniciação da transcrição é um processo especialmente importante, pois é o principal momento no qual a célula pode selecionar quais proteínas ou RNAs que deverão ser produzidos e sua taxa de síntese.
- para dar início à transcrição, a RNA-polimerase deve ser capaz de reconhecer o início de um gene e ligar-se firmemente ai DNA sobre esse ponto.
- quando uma RNA-polimerase colide aleatoriamente com uma porção de DNA, ela se liga fracamente à dupla-hélice e começa a deslizar rapidamente sobre o DNA.
- a enzima se agarra fortemente ao DNA apenas quando encontra uma região denominada promotor, a qual contém uma sequência específica de nucleotídeos indicadora do ponto de iniciação para a síntese de RNA.
-a extensão da cadeia continua até que a enzima encontre um segundo sinal sobre o DNA, o terminador (ou sítio de parada), onde a polimerase se detém e libera tanto o DNA-moldequanto a cadeia de RNA recém-sintetizada.
- a proteína polimerase pode reconhecer o promotor, mesmo considerando-se que o DNA esteja sob sua forma de dupla-hélice, por meio do estabelecimento de contatos específicos com porções de bases que estão expostas na superfície externa da hélice.
- o promotor é assimétrico e se associa à polimerase sob uma orientação única; assim, uma vez adequadamente posicionada sobre um promotor, a RNA-polimerase não tem escolha a não ser transcrever a fita apropriada de DNA, pois a transcrição só ocorre no sentido de 5’-3’.
- a necessidade de forte ligação da RNA-polimerase ao DNA antes que essa possa dar início à transcrição significa que um segmento de DNA só poderá ser transcrito se for precedido por uma sequência promotora. Isso assegura que apenas aquelas porções da molécula de DNA que contém um gene serão transcritos em RNA.
► A iniciação da transcrição de genes em eucariotos é um processo complexo.
- a primeira diferença da transcrição em eucariotos e bactérias reside nas próprias RNA-polimerases. Enquanto bactérias um único tipo de RNA-polimerase, as células de eucariotos possuem três – RNA-polimerase I, RNA-polimerase II e RNA-polimerase III. Essas polimerases são responsáveis pela transcrição de diferentes tipos de genes.
- a segunda diferença é que, enquanto a RNA-polimerase bacteriana (em conjunto a sua subunidade sigma) é capaz de dar início ao processo de transcrição independentemente, as RNA-polimerases de eucariotos necessitam da assistência de um grande conjunto de proteínas acessórias.
- uma terceira característica diferencial na transcrição de eucariotos é que os mecanismos controlam a sua iniciação são muito mais complexos do que os existentes em procariotos.
- a iniciação da transcrição em eucariotos deve levar em consideração o empacotamento do DNA em nucleossomos e em formas mais compactas da estrutura da cromatina. 
► A RNA-polimerase de eucariotos necessita de fatores gerais de transcrição.
- fatores gerais de transcrição: são proteínas acessórias se ligam ao promotor, onde posicionam a RNA-polimerase, deslocam e separam a dupla-hélice para expor a fita-molde e direcionam a RNA-polimerase para dar início ao processo de transcrição.
- por meio de sua ligação ao DNA, o TFIID provoca uma grande distorção local do DNA, a qual atua como uma marca sinalizadora para a subsequente montagem e agregação de outras proteínas sobre o promotor.
- o TATA box é um componente crucial de diversos promotores reconhecidos pela RNA-polimerase III.
- uma vez que o primeiro fator geral de transcrição se tenha associado a esse sítio do DNA, os outros fatores e a RNA-polimerase II também são associados, para a formação de um complexo de iniciação de transcrição completo.
- depois de a RNA-polimerase ter sido conectada ao DNA promotor por meio do complexo de iniciação de transcrição, ela deve ser liberada do complexo de fatores de transcrição para que possa dar início à sua tarefa de produção de uma molécula de RNA.
- uma vez que a transcrição iniciada, a maioria dos fatores de transcrição é liberada do DNA, de tal forma que essas moléculas estarão disponíveis para iniciar outro ciclo de transcrição com outra molécula de RNA-polimerase. Quando a RNA-polimerase II finaliza a transcrição, ela é liberada do DNA, os fosfatos de sua cauda são eliminados por meio de fosfatases, e ela pode reiniciar outro processo de transcrição. Apenas a forma desfosforilada da RNA-polimerase II é capaz de dar início à síntese de RNA sobre um promotor.
► Os RNAs eucarióticos são transcritos e processados simultaneamente no núcleo.
- o DNA bacteriano permanece exposto diretamente no citoplasma, onde se localizam os ribossomos nos quais a síntese proteica ocorre. Conforme as moléculas de RNA bacteriano estão sendo transcritas, os ribossomos imediatamente se ligam à extremidade 5’ livre do transcrito de RNA e dão início à síntese proteica.
- a transcrição ocorre no núcleo, mas a síntese de proteínas ocorre nos ribossomos que se encontram no citoplasma. Desse modo, antes que um mRNA eucariótico possa ser traduzido, ele deverá ser transportado para fora do núcleo por pequenos poros existentes no envelope nuclear. No entanto, antes que um mRNA eucariótico saia do núcleo, ele deverá passar por uma série de diferentes etapas que compõem o processamento do RNA.
- dependendo do tipo de RNA que está sendo produzido – um mRNA ou algum outro tipo –, os transcritos são processados de um modo específico antes de deixar o núcleo. Duas etapas do processamento que ocorrem apenas em transcritos destinados a tornarem-se moléculas mRNA são o capeamento e a poliadenilação. 
- acredita-se que essas duas modificações – capeamento e poliadenilação – aumentem a estabilidade da molécula de mRNA eucariótica, auxiliando sua exportação do núcleo para o citoplasma e sua identificaçãogeral como mRNA.
► Os genes eucarióticos são interrompidos por sequências não codificadas.
- a maioria dos RNAs eucarióticos passa por uma etapa adicional de processamento antes de tornarem-se uma molécula funcional. Essa etapa envolve uma modificação bem mais radical sobre o transcrito primário de RNA se comparada ao capeamento e à poliadenilação, anteriormente citados, e é o resultado de uma característica surpreendente de arranjo dos genes eucarióticos.
- em bactérias, a maior parte das proteínas é codificada a partir de um segmento não interrompido da sequência de DNA, o qual é transcrito em RNA que, sem qualquer outro processamento, pode atuar como mRNA.
- a maioria dos genes eucarióticos, no entanto, apresenta as suas sequências codificadoras interrompidas po longas sequências intervenientes não codificadoras, denominadas íntrons. 
- as porções esparsas de sequências codificadoras, ou sequências expressas, denominadas éxons, são geralmente mais curtas do que as sequências de íntrons, sendo a porção codificadora de um gene eucariótico frequentemente apenas uma pequena fração do comprimento total do gene.
► Os íntrons são removidos pelo splicing de RNA.
- para produzir um mRNA em uma célula eucariótica, o gene, em sua totalidade, incluindo tanto íntrons quanto éxons, é transcrito em RNA.
- após o capeamento, e conforme a RNA-polimerase continua a transcrição do gene, tem início o processo de splicing do RNA, durante o qual as sequências éxon são unidas umas às outras.
- cada transcrito recebe uma cauda poli-A; em alguns casos, essa etapa ocorre após o splicing, ao passo em que outros casos, essa etapa ocorre antes que as reações de splicing estejam completas.
- se um transcrito já sofreu splicing e ambas as extremidades 5’ e 3’ foram modificadas, esse RNA é uma molécula funcional que pode então deixar o núcleo e ser traduzida em proteína.
- diferentemente da sequência codificadora de um éxon, a sequência nucleotídica da maior parte de um íntron parece não ser importante. 
- diferentemente do que ocorre nas outras etapas de produção do mRNA, o splicing do RNA é realizado predominantemente por moléculas de RNA, em vez de proteínas.
- moléculas de RNA reconhecem os limites entre éxon-íntron (por meio de pareamento de bases por complementariedade e participam intimamente das reações químicas do splicing. Essas moléculas de RNA, denominadas pequenos RNAs nucleares (snRNAs, de small nuclear RNAs) estão agregadas a proteínas adicionais para formar as pequenas partículas ribonucleoproteicas nucleares (snRNPs, de small nuclear ribonucleoprotein paricles). Esses snRNPs formam o núcleo do spliceossomo, o grande arranjo de RNA e de moléculas proteicas que realiza o splicing na célula.
- o tipo de arranjo que inclui éxon-íncrons em eucariotos pode parecer inicialmente um grande gasto desnecessário; no entanto ele leva a consequências positivas. Os transcritos de diversos genes eucarióticos podem ser processados por splicing sob diferentes formas, cada uma delas levando à produção de uma proteína distinta. Esse tipo de splicing alternativo permite, portanto, que diferentes proteínas sejam produzidas a partirde um mesmo gene.
- acredita-se que a estruturação em éxons-íntrons tenha acelerado o surgimento de proteínas novas e úteis. A existência de íntrons longos torna a recombinação genética entre éxons de diferentes genes mais provável. 
- várias proteínas de células atuais se assemelham a uma colcha-de-retalhos composta a partir de um conjunto-padrão de peças proteícas, denominadas domínios proteicos.
► Os mRNAs eucarióticos maduros são seletivamente exportados do núcleo.
- do mRNA total que é sintetizado, apenas uma pequena fração – mRNA maduro – é útil para a célula. Os fragmentos restantes de RNA – íntrons excitados, RNAs quebrados e transcritos que sofreram splicing de forma inadequada – não apenas são inúteos, como podem também ser perigosos para a célula se não forem destruídos.
- o transporte do mRNA do núcleo para o citoplasma, onde ele será traduzido em proteína, é altamente seletivo: apenas RNAs adequadamente processados podem ser transportados.
- o acoplamento entre um processamento adequado e o transporte do RNA é mediado pelo complexo do poro nuclear, que reconhece e transporta apenas mRNAs finalizados.
- para estar “pronta para a exportação”, uma molécula de mRNA deve estar ligada a um conjunto apropriado de proteínas, onde todas sinalizam que o mRNA foi corretamente processado.
- os “RNAs lixo” que permanecem no núcleo são degradados, e suas unidades de construção são reutilizadas na transcrição.
► As moléculas de mRNA são finalmente degradadas pela célula.
- o intervalo de tempo que uma molécula madura de mRNA permanece na célula afeta a quantidade de proteína produzida.
- todas as moléculas de mRNA são finalmente degradadas em nucleotídeos por RNases celulares, mas o tempo de vida das moléculas de mRNA difere consideravelmente – dependendo da sequência nucleotídica do mRNA e do tipo de célula na qual o mRNA é produzido.
- essas diferenças no tempo de vida são em parte controladas por sequências nucleotídicas que se encontram sobre o seu próprio RNA denominada região 3’ não traduzida, que se localiza entre a extremidade 3’ da sequência codificadora e a cauda poli-A.
- as diferenças na duração do mRNA auxiliam a célula a determinar a quantidade de cada proteína que é sintetizada.
- as diferenças no tempo de vida do mRNA são o auge da sintonia fina evolutiva, em que a estabilidade dos mRNAs está atrelada às necessidades da célula.
► As primeiras células devem ter possuído íntrons em seus genes.
- o processo de transcrição é universal: todas as células usam RNA-polimerase associada ao sistema de complementariedade de bases, para sintetizar RNA a partir de DNA.
- o splicing do RNA permite aos eucariotos a capacidade de produzir uma ampla variedade de proteínas a partir de um único gene e confere a eles um certo grau de flexibilidade evolutiva. No entanto, essas vantagens têm um custo: a célula deve manter um grande genoma e desfazer uma grande de parcela do RNA que sintetiza. 
Do RNA à Proteína
► Uma sequência de mRNA é decodificada em grupos de três nucleotídeos.
- a transcrição como forma de transferência de informação é simples de compreender, visto que o DNA e o RNA são química e estruturalmente similares, e o DNA pode atuar diretamente como molde para a síntese de RNA pelo sistema de pareamento de bases por complementariedade.
- a conversão da informação contida no RNA para a proteína representa uma tradução da informação em outra linguagem, composta por símbolos bastante diferentes. 
- as regras que ditam como uma sequência de nucleotídeos de um gene, por intermédio do mRNA, é traduzida em uma sequência de aminoácidos de uma proteínas são conhecidas sob a denominação de código genético.
- a sequência de nucleotídeos na molécula de mRNA é lida, consecutivamente, em grupos de três. 
- cada grupo de três nucleotídeos consecutivos sobre o RNA é denominado códon, e cada um desses específica um aminoácido.
- a mitocôndria possui sua própria maquinaria de transcrição e síntese proteíca, que opera de forma bastante independente da maquinaria celular propriamente dita, e foi, portanto, capaz de acomodar pequenas alterações sobre esse código, que, no restante, é universal.
- uma sequência de RNA pode ser traduzida em qualquer uma de três fases de leitura diferentes, dependendo do ponto de início do processo de decodificação. No entanto, apenas uma das três possíveis fases de leitura sobre um mRNA codifica a proteína correta.
► As moléculas de tRNA transportam os aminoácidos para os códons no mRNA.
- os códons de uma molécula de mRNA não reconhecem diretamente os aminoácidos por ele codificados: o grupo de três nucleotídeos não se liga diretamente ao aminoácido.
- a tradução do mRNA em proteína depende de moléculas adaptadoras que podem reconhecer e ligar-se ao códon por um sítio sobre sua superfície e ao aminoácido por um outro sítio. Esses adaptadores consistem em um conjunto de pequenas moléculas de RNA conhecidas como RNAs transportadores (tRNAs).
- se as regiões pareadas são suficientemente extensas, formarão uma estrutura em dupla-helice, semelhante à estrutura de uma fita dupla do DNA.
- quatro pequenos segmentos de tRNA adquirem estrutura dupla-hélice, produzindo uma molécula que se assemelha a uma folha de trevo quando desenhada esquematicamente. 
- a sequência 5’-GCUC-3’ em uma porção da cadeia polinucleotídica pode formar uma associação relativamente forte com a sequência 5’-GAGC-3’ presente em outra região da mesma molécula.
- a folha de trevo sofre outros dobramentos, originando uma estrutura compacta em forma de L que se mantém por pontes de hidrogênio adicionais entre as diferentes regiões da molécula.
- duas regiões nucleotídicas não pareadas situadas cada uma em uma das extremidades da molécula estruturada em L são essenciais para o funcionamento de tRNA durante a síntese proteica.
- uma dessas regiões forma o anticódon, um conjunto de três nucleotídeos consecutivos que sofre pareamento com o códon complementar sobre a molécula de um mRNA. A outra é uma região curta, de fita simples, que se situa na extremidade 3’ da molécula; esse é o sítio onde o aminoácido que é codificado pelo códon se liga ao tRNA.
- o código genético é redundante; ou seja, vários diferentes podem determinar um mesmo aminoácido.
- a redundância implica que ou existe mais de um tRNA para muitos dos aminoácidos ou que algumas moléculas de tRNA podem ligar-se por complementariedade de bases a mais de um códon.
- alguns aminoácidos possuem mais de um tRNA e alguns tRNA são construídos de tal forma que eles exigem um pareamento de bases exato apenas às duas primeiras posições do códon, podendo tolerar um pareamento inexato (ou oscilação) sobre a terceira posição. Esse pareamento oscilante pode explicar por que tantos dentre os códons alternativos de um aminoácido diferem apenas em seus nucleotídeos da terceira posição. 
► As enzimas específicas acoplam os tRNAs aos aminoácidos corretos.
- o reconhecimento e a ligação do aminoácido correto é dependente de enzimas denominadas aminoacil-tRNA sintetases, que acoplam covalentemente cada aminoácido ao seu conjunto adequado de moléculas de tRNA.
- nucleotídeos específicos, tanto no anticódon quanto no braço aceptor de aminoácidos, permitem que o tRNA correto seja reconhecido pela enzima sintase.
- as sintetases são tão importantes quanto os tRNAs no processo de decodificação, pois é a ação combinada de sintetases e tRNAs que permite que cada códon presente sobre a molécula de mRNA promova a associação do aminoácido adequado.
- a reação catalisada por sintetases que acopla o aminoácido à extremidade 3’ do tRNA é uma das várias reações celulares acopladas à hidrólise de ATP liberadora de energia, produzindo uma ligação de alta energia entre o tRNA carregado e o aminoácido. A energia dessa ligação é usada em um estágio posterior da síntese proteica para ligar covalentemente o aminoácido à cadeia polipeptídica em crescimento.
► A mensagem do RNA é decodificada nos ribossomos.
- o reconhecimento de um códonpelo anticódon presente sobre uma molécula de tRNA depende do mesmo tipo de pareamento de bases por complementariedade usado na replicação do DNA e na transcrição.
- a rápida e exata tradução do mRNA em proteínas requer uma maquinaria molecular grande que deslize sobre a cadeia de mRNA, capturando as moléculas de tRNA complementares, colocando-as em posição e ligando em posição e ligando covalentemente os aminoácidos que elas carregam para que seja formada a cadeia proteica. Essa máquina produtora de proteínas é o ribossomo – um grande complexo composto por mais de 50 diferentes tipos de proteínas (as proteínas ribossomais) e diversas moléculas de RNA denominadas RNAs ribossomais (rRNAs).
- os ribossomais eucarióticos e procarióticos são bastante similares, tanto em sua estrutura quanto em seu funcionamento. Ambos são compostos por uma subunidade grande e uma subunidade pequena que se encaixam para a formação do ribossomo completo.
- a subunidade pequena pareia os tRNAs aos códons do mRNA, ao passo que a subunidade catalisa a formação das ligações peptídicas que unem os aminoácidos uns aos outros, formando a cadeia polipeptídica. 
- as duas subunidades se associam sobre uma molécula de mRNA, geralmente próximo a seu início (a extremidade 5’), para que seja iniciada a síntese de uma proteína.
- conforme o mRNA se move através do ribossomo, este traduz a sequência nucleotídica em uma sequência de aminoácidos, um códon por vez, usando os tRNAs como adaptadores.
- os ribossomos operam por um sistema incrivelmente eficiente; em um intervalo de um segundo, um ribossomo de uma célula eucariótica adiciona aproximadamente dois aminoácidos à cadeia polipeptídica.
- cada ribossomo contém um sítio de ligação para a molécula de mRNA e três estágios de ligação para moléculas de tRNA, denominados sítio A, sítio P e sítio E.
- para adicionar um aminoácido à cadeia polipeptídica em crescimento, o tRNA adequadamente carregado penetra no sítio A por pareamento de vases com o códon complementar que se encontra na molécula de mRNA. Seu aminoácido é então ligado à cadeia polipeptídica que está associada ao tRNA presente no sítio P vizinho a ele. A seguir, o ribossomo se movimenta, e o tRNA vazio é posicionado sobre o sítio E antes de ser rejeitado.
► O ribossomo é uma ribozima.
- o ribossomo é uma das maiores e mais complexas estruturas da célula, sendo composto por dois terços de RNA e um terço de proteína.
- a principal função das proteínas ribossomais parece se a manutenção da estrutura e da estabilidade do núcleo de RNA, permitindo ainda que aconteçam as alterações na conformação do rRNA que são necessárias para que esse RNA catalise eficientemente a síntese proteica.
- não apenas os três sítios de ligação aos tRNAs (os sítios A, P e E) do ribossomo são formados principalmente por rRNA, mas também o sítio catalítico para a formação da ligação peptídica é formado pelo RNA 23S da subunidade grande.
- o sítio catalítico nessa peptidil-transferase com base em RNA é semelhante em diversos aspectos àquele encontrado em algumas enzimas proteicas: é uma fenda altamente estruturada que orienta precisamente os dois reagentes, o peptídeo que está sendo estendido e o tRNA carregado, aumentando, assim, as chances de ocorrência de uma reação produtiva.
- moléculas de RNA que possuem atividade catalítica são denominadas ribozimas.
► Os códons do mRNA sinalizam onde a síntese proteica deve iniciar e terminar.
- apesar de ser possível forças os ribossomos a traduzir qualquer RNA em tubos de ensaio, nas células, a tradução requer um sinal de início específico. 
- o ponto sobre a qual a síntese proteica tem início no mRNA é essencial, pois ele determina a fase de leitura que será seguida em toda a extensão da mensagem. Um erro de um nucleotídeo em qualquer dos sentidos, nessa etapa, fará com que cada códon subsequente da mensagem seja erroneamente lido, de tal forma que será sintetizada uma proteíca não funcional, composta por uma sequência equivocada de aminoácidos.
- a etapa de iniciação é também extremamente importante sob outro aspecto: este é o último momento no qual a célula pode decidir se um mRNA deve ser traduzido; assim, a taxa de iniciação determina a taxa na qual a proteína é sintetizada a partir do RNA. 
- a tradução de um mRNA tem início com o códon AUG, e um tRNA especial é necessário para a iniciação da tradução. Esse tRNA iniciador sempre carrega o aminoácido metionina (ou uma forma modificada de metionina, a formilmetionina, em bactérias) de tal forma que todas as proteicas recém-sintetizadas possuem metionina como seu primeiro aminoácido, na extremidade N-terminal, a extremidade proteica que é primeiramente sintetizada.
- a metionina é em geral removida posteriormente pela ação de uma protease específica.
- os tRNAs iniciador que está acoplado à metionina é inicialmente posicionamento sobre a subunidade ribossomal pequena junto com proteínas adicionais denominadas fatores de iniciação de tradução. 
- apenas o tRNA iniciador carregado é capaz de se associar fortemente ao sítio P de uma subunidade ribossomal pequena. A seguir, essa subunidade ribossomal carregada se liga à extremidade 5’ de uma molécula de mRNA eucarióticas.
- o tRNA iniciador está ligado ao sítio P, a síntese proteica está pronta para ter início pela adição do próximo tRNA acoplado a seu aminoácido sobre o sítio A.
- o mecanismo de seleção de um códon de iniciação é diferente em bactérias. Os mRNAs bacterianos não possuem o quepe 5’ para indicar ao ribossomo onde inicia a busca pelo ponto de início da tradução.
- diferentemente de um ribossomo eucariótico, um ribossomo procariótico pode, com facilidade, ligar-se diretamente a um códon de iniciação que esteja localizado no interior de um mRNA, desde que um sítio de ligação ao ribossomo o preceda em vários nucleotídeos.
- um mRNA eucariótico geralmente transporta informação referente a uma única proteíca.
- o fim de uma mensagem codificadora de proteína, tanto em procariotos quanto em eucariotos, é sinalizado pela presença de um dos diversos códons chamados de códons de terminação. Esses códons especiais (UAA, UAG e UGA) não são reconhecidos por um tRNA e não determinam qualquer aminoácido, sinalizando para o ribossomo o término da tradução.
- proteínas conhecidas como fatores de liberação se ligam a qualquer códon de terminação que chegue a um sítio A do ribossomo, e essa ligação altera a atividade peptidil-transferase no ribossomo, fazendo com que ela catalise a adição de uma molécula de água, em vez de um aminoácido ao peptidil-tRNA.
- o ribossomo libera o mRNA e se dissocia em suas duas subunidades, as quais podem associar-se novamente sobre outra molécula de mRNA para dar início a um novo ciclo de síntese proteica. 
- muitas proteínas podem sobrar-se espontaneamente adquirindo uma estrutura tridimensional definida e que algumas realizam esse dobramento conforme estão sendo sintetizadas no ribossomo.
- a maior parte das proteínas requer o auxílio de chaperonas moleculares para executar o dobramento adequado na célula.
- as proteínas recém-sintetizadas são frequentemente interceptadas por suas chaperonas conforme emergem do ribossomo.
► As proteínas são produzidas em polirribossomos.
- se o mRNA está sendo traduzido eficientemente, um novo ribossomo é montado sobre a extremidade 5’ de uma molécula de mRNA quase que imediatamente após o ribossomo precedente ter traduzido uma sequência nucleotídica longa o suficiente para não mais o atrapalhar.
- as moléculas de mRNA que estão sendo traduzidas são, geralmente, encontradas sob a forma de polirribossomos (também denominados polissomos), grandes agregados citoplasmáticos compostos por vários ribossomos espaçados por segmentos tão curtos quanto 80 nucleotídeos, sobre uma única molécula de mRNA.
- muito mais moléculas de proteínas podem ser feitas em um dado período do que seria possível se cada molécula tivesse de ser concluída antes que a próxima fosse iniciada.
- o mRNA bacteriano não precisa ser processadoe também se encontra fisicamente acessível aos ribossomos mesmo durante a síntese, os ribossomos se ligarão à extremidade livre de uma molécula de mRNA bacteriano e começarão a traduzi-la antes mesmo do término da transcrição do RNA. Esses ribossomos seguem o encalço da RNA-polimerase, conforme essa se move sobre o DNA.
► Os inibidores da síntese proteica de procariotos são utilizados como antibióticos.
- vários dos mais efetivos antibióticos são compostos que atuam pela inibição da síntese proteica bacteriana, mas não afetam a síntese proteica eucariótica.
DIVISÃO CELULAR E MEIOSE.
→ as células são geradas a partir de células, e a única maneira d obter mais células é pela divisão daquelas que já existem. 
→ uma célula se reproduz realizando uma sequência ordenada de eventos nos quais ela duplica seu conteúdo e então se divide em duas. Esse ciclo de duplicação e divisão, conhecido como ciclo celular, é o principal mecanismo pelo qual todos os seres vivos se reproduzem.
→ certas características do ciclo celular são universais, uma vez que permitem que cada célula realize sua tarefa mais importante – copiar e passar adiante a sua informação genética para a próxima geração de células.
→ para produzir duas células-filhas geneticamente idênticas, o DNA em cada cromossomo deve ser replicado fielmente, e os cromossomos replicados devem então ser primorosamente distribuídos, ou segregados, para dentro das duas células-filhas, de modo que cada célula receba uma cópia completa de todo o genoma.
→ para manter o seu tamanho, as células em divisão devem coordenar o seu crescimento com a sua divisão.
→ o complexo sistema de proteínas reguladoras, chamado de sistema de controle do ciclo celular, que ordena e coordena esses eventos para assegurar que ocorram na sequência correta.
→ os animais eliminam as células não desejadas por uma forma de morte celular programada chamada de apoptose.
Visão Geral do Ciclo Celular
 → a função mais básica do ciclo celular é duplicar exatamente a vasta quantidade de DNA nos cromossomos e então distribuir de modo preciso as cópias para as células-filhas, geneticamente idênticas.
► O ciclo celular eucariótico é dividido em quatro fases.
- mitose: é quando o núcleo se divide.
- citocinese: é quando a célula se divide em duas. 
- os processos (mitose e citocinese) juntos constituem a fase M do ciclo celular.
- o período entre uma fase M e a próxima fase é chamado de intérfase. A intérfase é um momento muito atarefado para a célula e compreende as três fases restantes do ciclo.
- durante a fase S (S=síntese), a célula replica o seu DNA nuclear, um pré-requisito essencial para a divisão celular. A fase S é fragmentada por duas fases, nas quais a célula continua a crescer. A fase G1 (G=intervalo, do gap) é o intervalo entre o término da fase M e o início da fase S. A fase G2 é o intervalo entre o final da fase S e o início da fase M.
- durante essas fases de intervalo, a célula monitora o meio interno e externo para assegurar que as condições são adequadas e os preparos são completados antes que ela própria passe para o principal reviravolta da fase S e mitose.
- em determinados pontos em G1 e G2, a célula decide se vai proceder para a próxima fase ou parar para permitir mais tempo para se preparar.
- durante toda a intérfase, uma célula geralmente continua a transcrever genes, sintetizar proteínas e aumentar a massa.
- juntas, as fase G1 e G2 proveem tempo adicional para que a célula cresça e duplique as suas organelas citoplasmáticas: se a intérfase durasse apenas o tempo suficiente para a replicação do DNA, a célula não teria tempo para duplicar sua massa antes de se dividir e, consequentemente, diminuiria de tamanho a cada divisão.
- em alguns embriões animais, por exemplo, as primeiras divisões celulares após a fertilização (chamadas de divisões de clivagem) servem para subdividir uma célula-ovo gigante em várias células menores, o quão rápido possível. As fases G1 e G2 são encurtadas drasticamente, e as células não crescem antes de se dividir.
- depois da replicação do DNA na fase S, duas cópias de cada cromossomo permanecem fortemente ligadas. O primeiro sinal visível de que uma célula está prestes a entrar na fase M é a condensação progressiva dos seus cromossomos. À medida que a condensação avança, os cromossomos replicados primeiro aparecem como longos cordões, que gradualmente se encurtam e engrossam.
► Um sistema de controle do ciclo celular aciona os principais processos do ciclo celular.
- para assegurar que a replicação todo o seu DNA e organelas e se dividirão de maneira ordenada, as células eucarióticas possuem uma rede complexa de proteínas reguladoras conhecidas como sistema de controle do ciclo celular. Esse sistema garante que os eventos do ciclo celular – replicação do DNA, mitose e assim por diante – ocorram em um conjunto de sequências e que cada processo tenham sido completado antes que o próximo inicie.
- sem essa retroalimentação, uma interrupção ou um atraso em qualquer dos processos poderiam ser desastrosos.
- se a síntese de DNA é desacelerada ou parada, a mitose e a divisão celular também devem ser atrasadas.
- se o DNA é danificado, o ciclo deve interromper em G1, S ou G2, de modo que a célula possa reparar o dano antes que a replicação do DNA tenha sido iniciada ou completada, ou antes que a célula entre na fase M.
- o sistema de controle do ciclo celular executa tudo isso por meio de freios moleculares que podem para o ciclo em várias pontos de verificação. Dessa maneira, o sistema de controle não aciona a próxima etapa no ciclo a não ser que a célula esteja preparada apropriadamente.
- um ponto de verificação ocorrem em G1 e permite que a célula confirme que o meio favorável para proliferação celular antes de passar para a fase S. 
- se as condições extracelulares são desfavoráveis, as células podem atrasar o progresso por G1 e podem até mesmo entrar em um estado especializado de repouso conhecido como G0 (G zero).
- outro ponto de verificação ocorre em G2 e assegura que as células não entrem em mitose até que o DNA danificado tenha sido reparado e a replicação de DNA esteja completa.
- o terceiro ponto de verificação ocorre durante a mitose e assegura que os cromossomos replicados estejam ligados apropriadamente a uma maquinaria citoesquelética chamada de fuso mitótico, antes que o fuso separe os cromossomos e os distribua para as duas células-filhas. 
- os pontos de verificação em G1 são especialmente importantes como um ponto do ciclo celular onde o sistema de controle pode ser regulado por sinais a partir de outras células.
- o sistema de controle possui um papel central na regulação do número de células nos tecidos do corpo. Caso o sistema não funcione de maneira correta de modo que a divisão celular esteja excessiva, o câncer pode acontecer. 
► O controle do ciclo celular é semelhante em todos os eucariotos.
- a organização básica do ciclo é essencialmente a mesma em todas as células eucarióticas, e todos os eucariotos parecem usar maquinarias similares para controlar mecanismos para dirigir os eventos do ciclo celular. 
O Sistema de Controle do Ciclo Celular
 → o sistema de controle do ciclo celular ativa e desativa toda essa maquinaria nos momentos corretos e coordena as várias etapas no ciclo.
Fase S
 → antes que a célula se divida, ela deve replicar seu DNA.
 → essa replicação deve ocorrer com a extrema acuidade para minimizar o risco de mutações na próxima geração de células.
 → cada nucleotídeo no genoma deve ser copiado uma vez – e apenas uma vez – para prevenir os efeitos danosos da multiplicação gênica.
► S-Cdk inicia a replicação do DNA e auxilia a rerreplicação do bloco.
- a replicação do DNA inicia nas origens de replicação, sequências nucleotídicas que estão dispersas em vários locais ao longo de cada cromossomo. Essas sequências recrutam proteínas específicas que controlam o início e o término da replicação do DNA.
- um complexo multiproteico,o complexo do reconhecimento da origem (ORC), permanece ligado às origens de replicação pelo ciclo celular, onde ele serve como um tipo de plataforma de aterrissagem para proteínas reguladoras adicionais que se ligam antes do início da fase S.
- uma dessas proteínas reguladoras, chamada de Cdc6, está presente em níveis baixos durante a maior parte do ciclo celular, mas a sua concentração aumenta transientemente no início de G1.
- quando Cdc6 se liga aos ORCs em G1, ela promove a ligação de proteínas adicionais para formar o complexo pré-replicativo. Uma vez que o complexo pré-replicativo esteja montado, A ORIGEM DE REPLICAÇÃO está pronta para “atuar”. A ativação de S-Cdk no final de G1 então puxa o “gatilho” iniciando a replicação do DNA.
- a S-Cdk não apenas inicia o disparo da origem; ela também ajuda a prevenir a rerreplicação do DNA.
-a S-Cdk ativada auxilia a fosforilar Cdc6, fazendo com que ela e outras proteínas no complexo pré-replicativo se dissociem de ORC depois que a origem tenha sido estimulada. Essa desmontagem previne que a replicação ocorra novamente na mesma origem.
- para promover a dissociação, a fosforilação de Cdc6 por S-Cdk (e por M-Cdk, que torna ativa no início da fase M) marca Cdc6 para degradação, assegurando que a replicação do DNA não seja reiniciada mais tarde no mesmo ciclo celular. 
► As coesinas ajudam a manter unidas as cromátides-irmãs de cada cromossomo replicado.
- depois de os cromossomos terem sido replicadas na fase S, as duas cópias de cada cromossomo replicado permanecem fortemente unidas como cromátides-irmãs idênticas.
- as cromátides-irmãs são mantidas unidas por complexos proteicos chamados de coesinas, que se montam ao longo do comprimento de cada cromátide-irmã à medida que o DNA é replicado na fase S.
- as coensinas formam anéis proteicos que circundam as duas cromátides-irmãs, mantendo-as unidas. 
► Os pontos de verificação de danos ao DNA ajudam a prevenir a replicação de DNA danificado.
- os pontos de verificação de dano ao DNA na fase G1 e S previnem a célula de iniciar ou complementar a fase S e de replicar o DNA danificado. Outro ponto de verificação funciona em G2 para prevenira células de entrar na fase M com DNA danificado ou replicado de forma incompleta.
- os danos ao DNA causam um aumento tanto na concentração como na atividade de uma proteína, chamada de p53, que é regulador transcricional que ativa a transcrição de um gene codifica uma proteína inibidora de Cdk chamada de p21. 
- a proteína p21 se liga à G1/S-Cdk e à S-Cdk, prevenindo que elas conduzam a célula para a fase S. 
- o aprisionamento do ciclo celular em G1 permite que a célula tenha tempo para reparar o DNA danificado antes de replicá-lo.
- caso o dano ao DNA seja muito severo para ser reparado, p53 pode induzir a célula a se suicidar por apoptose. Caso p53 não existir ou estiver defeituosa, a replicação irrefreável do DNA danificado conduz a uma alta taxa de mutações e a uma produção de células que tendem a tornar-se cancerosas.
- uma vez que a replicação do DNA tenha iniciado, outro tipo de mecanismo de ponto de verificação opera para prevenir que a célula entre na fase M com DNA danificado ou replicado de forma incompleta.
- para que a célula progrida para mitose, M-Cdk deve ser ativada pela remoção dessas fosfatases inibidoras por uma proteína-fosfatase específica. Quando o DNA está danificado (ou replicado de forma incompleta), essa proteína- fosfatase ativadora é inibida, assim as fosfatases inibidoras não são removidas de M-Cdk. 
- uma vez que a célula tenha passado por esses pontos de verificação e tenha replicado com sucesso seu DNA na fase S e progredido por G2, a célula está pronta para entrar na fase M, na qual ela divide seu número (o processo de citocinese).
Fase M
 → a célula reorganiza praticamente todos os seus componentes e os distribui de forma igual entre as duas células-filhas.
 → o problema central para a célula na fase M é separar precisamente e segregar os seus cromossomos, os quais foram replicados na fase anterior S, de modo que cada célula-filha receba uma cópia idêntica do genoma.
► M-Cdk dirige a entrada na fase M e na mitose.
- uma das características mais marcantes do controle do ciclo celular é que um único complexo proteico, M-Cdk, organiza todos os arranjos diversos e intrincados que ocorrem nos estágios iniciais da mitose.
- M-Cdk aciona a condensação dos cromossomos replicados em estruturas semelhantes a bastões compactos preparando-os para segregação, e ela também induz a montagem do fuso mitótico que separará os cromossomos condensados e os segregará para duas células-filhas.
- a síntese de M-ciclina inicia logo depois da fase S; a sua concentração então aumenta gradualmente e ajuda a definir o momento de início da fase M. O aumento da proteína M-ciclina leva a um acúmulo correspondente dos complexos de M-Cdk.
- a atividade súbita dos estoques de M-Cdk no final de G2 é acionada pela ativação de uma proteína-fosfatase (Cdc25) que remove as fosfatases inibidoras que mantêm a atividade de Cdk em cheque.
- uma vez ativada, cada complexo M-Cdk pode ativar indiretamente mais M-Cdk, por fosforilar e ativar mais Cdc25. 
- A consequência geral é que, uma vez que a ativação de M-Cdk inicia, há um aumento explosivo da atividade de Cdk, que dirige a célula abruptamente de G2 para a fase M.
► As condensinas ajudam a configurar cromossomos duplicados pra a separação. 
- quando a célula está próxima de entrar na fase M, os cromossomos replicados condensam e se tornam estruturas visíveis semelhantes a fios. Complexos proteicos, denominados condensinas, auxiliam a realizar essa condensação cromossômica.
- a M-Cdk que inicia a entrada na fase M ativa a reunião dos complexos de condensinas ao DNA pela fosforilação de algumas das subunidades das condensinas. A condensação torna os cromossomos mitóticos mais compactos reduzindo-os a pequenos pacotes físicos que podem ser segregados mais facilmente no aglomerado da célula em divisão.
- as condensinas estão estruturalmente relacionadas às coesinas – as proteínas mantêm as cromátides-irmãs unidas.
- as coesinas se montam sobre o DNA quando esse se replca na fase S e mantêm fortemente unidas duas moléculas paralelas de DNA – as cromátides-irmãs idênticas. As condensinas, ao contrário, se reúnem a cada cromátide individual no início da fase M e se enrolam sobre o DNA para ajudar que cada cromátide se condense.
► O citoesqueleto realiza tanto a mitose quanto a citocinese.
- o fuso mitótico realiza a divisão nuclear (mitose), e, em animais e muitos eucariotos unicelulares, o anel contrátil realiza a divisão citoplasmática (citocinese).
- o fuso mitótico é composto de microtúbulos e de várias proteínas que interagem com eles, incluindo as proteínas motoras associadas aos microtúbulos. Em todas as células eucarióticas, o fuso mitótico é responsável por separar os cromossomos replicados e alocar uma cópia de cada cromossomo para cada célula-filha.
- o anel contrátil consiste principalmente em filamentos de actina e miosina, arranjados em um anel ao redor do equador da célula. Quando o anel contrai, ele puxa a membrana para o interior, dividindo a célula em duas. 
► A fase M é convencionalmente dividida em seis estágios.
- os primeiros cinco estágios da fase M – prófase, pró-metáfase, metáfase, anáfase, telófase – constituem a mitose, a qual é originalmente definida como o período no qual os cromossomos estão visíveis.
- prófase: os cromossomos replicados se condensam e o fuso mitótico inicia durante sua formação fora do núcleo. 
- pró-metáfase: o envelope nuclear é destruído, permitindo que os microtúbulos do fuso se liguem aos cromossomos.
- metáfase: o fuso mitótico puxa todos os cromossomos para o centro do fuso (equador).
- anáfase: as duas cromátides-irmãs de cada cromossomo replicado se dividem sincronicamente, e o fuso puxa-os para os polos opostos da célula.
- telófase: o envelope nuclear é reconstituído ao redor de cada dois grupos de cromossomosseparados para formar os dois núcleos.
- a citocinese é completada no final da telófase, quando o núcleo e o citoplasma de cada célula0filha voltam à intérfase, sinalizando o final da fase M.
Mitose
 → durante a mitose, as proteínas coesina são clivadas, as cromátides-irmãs se separam, e os cromossomos-filhos resultantes são puxados para os polos opostos da célula pelo fuso mitótico.
 → a instabilidade dinâmica dos microtúbulos e a atividade das proteínas motoras associadas aos microtúbulos contribuem tanto para a montagem do fuso como para a habilidade de segregar as cromátides-irmãs.
 → o mecanismo de ponto de verificação que opera na mitose para assegurar a separação sincronizada das cromátides-irmãs, a segregação apropriada dos dois grupos de cromossomos para as duas células-filhas e a saída ordenada no momento correto da mitose.
► Os centrossomos são duplicados para auxiliar a formação dos dois polos do fuso mitótico.
- o centrossomo é o principal centro organizador de microtúbulos das células animais. Ele duplica de modo que possa auxiliar na formação dos dois polos do fuso mitótico e de modo que cada célula-filha possa receber seu próprio centrossomo.
- a duplicação do centromossomo inicia no começo da fase S e é acionada pelas mesmas Cdks (G1/S-Cdk e S-Cdk) que acionam a replicação do DNA.
- quando a mitose inicia, os dois cromossomos se separam, e cada um irradia um arranjo radial de microtúbulos chamado de áster. Os dois ásteres se movem para os polos opostos do núcleo para formar os dois polos do fuso mitótico.
- o processo de duplicação e separação dos centrossomos é conhecido como o ciclo do centrossomo.
► A formação do fuso mitótico se inicia na prófase.
- o fuso mitótico começa a se formar na prófase. Essa formação do fuso altamente dinâmico depende de propriedades notáveis dos microtúbulos.
- os microtúbulos polimerizam e despolimerizam pela ação ou perda de suas subunidades de tubulina, e filamentos individuais se alteram entre crescimento e encurtamento – um processo chamado de instabilidade dinâmica.
- no início da mitose, a instabilidade dinâmica dos microtúbulos aumenta, em parte porque M-Cdk fosforila as proteínas associadas aos microtúbulos que influenciam a estabilidade dos filamentos de microtúbulos.
- a interação estabiliza os microtúbulos, prevenindo sua despolimerização, e os liga a dois grupos de microtúbulos unidos para formar a estrutura básica do fuso mitótico, que apresenta uma forma bipolar característica.
- os dois centrossomos que dão origem a esses microtúbulos são agora denominados polos do fuso, e o microtúbulos que interagem são denominados microtúbulos interpolares.
- a formação do fuso é digerida, em parte, por proteínas motoras associadas aos microtúbulos interpolares que auxiliam na ligação cruzada dos dois grupos de microtúbulos.
- no próximo estágio da mitose, os cromossomos replicados se ligam ao fuso de tal forma que, quando as cromátides-irmãs se separam, elas são levadas aos polos opostos da célula. 
► Os cromossomos se ligam ao fuso mitótico na pró-metáfase.
- a pró-metáfase se inicia repentinamente com a dissociação do envelope nuclear, o qual é quebrado em várias vesículas de membranas pequenas. Esse processo é iniciado pela fosforilação e consequente dissociação das proteínas do poro nuclear e proteínas do filamento intermediário da lâmina, uma rede de proteínas fibrosas que sustenta e estabiliza o envelope nuclear.
- os microtúbulos do fuso terminam ligados aos cromossomos por um complexo de proteínas especializadas denominado cinetócoro, o qual se reúne nos cromossomos condensados durante o final da prófase.
- cada cromossomo replicado é constituído por duas cromátides-irmãs ligadas ao longo de sua extensão, e cada cromátide possui uma constrição em uma região de uma sequência de DNA especializada denominada centrômero.
- cada cromossomo duplicados, portanto, possui dois cinetócoros (um em cada cromátide-filha) direcionados para lados opostos.
- a reunião dos cinetócoros depende da presença da sequência de DNA do centrômero: na ausência dessa sequência, os cinetócoros não são formados, e, consequentemente, os cromossomos não segregam corretamente durante a mitose.
- uma vez desfeito o envelope nuclear, um microtúbulo que encontra um cromossomo se liga a ele, capturando o cromossomo. O microtúbulo finalmente se liga ao cinetócoro, e esse microtúbulo do cinetócoro liga o cromossomo a um polo do fuso.
- a ligação aos polos opostos, chamada de biorientação, gera tensão sobre os cinetócoros, que estão sendo puxados para direções opostas. Essa tensão sinaliza para os cinetócoros-irmãos de que eles estão ligados de forma correta e estão prontos para serem separados. 
- o sistema de controle do ciclo celular monitora essa tensão para assegurar a ligação correta dos cromossomos, constituindo outro ponto de verificação importante do ciclo celular. 
► Os cromossomos auxiliam na formação do fuso mitótico.
- os cromossomos são mais do que passageiros passivos no processo de formação do fuso: eles podem estabilizar e organizar os microtúbulos em fusos mitóticos funcionais.
- nas células sem centrossomos, os próprios cromossomos centralizam a formação dos microtúbulos, e as proteínas motoras então movem e organizam os microtúbulos e cromossomos em um fuso bipolar funcional.
- nas células com centrossomos, os cromossomos, as proteínas motoras e os centrossomos trabalham juntos para formar o fuso mitótico.
► Os cromossomos se alinham no equador do fuso durante a metáfase.
- durante a pró-metáfase, os cromossomos, agora ligados ao fuso mitótico, iniciam seu movimento para um lado e para outro. Finalmente, eles se alinham no equador do fuso, a uma distância equivalente entre os dois polos, formando a placa metafásica. Isso define o início da metáfase.
- os cromossomos reunidos no equador do fuso metafásico oscilam para frente e para trás, ajustando continuamente suas posições, indicando que o cabo de guerra entre os microtúbulos ligados aos polos opostos do fuso continua a atuar após o alinhamento dos cromossomos.
- se a ligação entre as cromátides-irmãs é rompida, as duas cromátides se separam e se movem para polos opostos. 
- as forças que irão separar as cromátides-irmãs iniciam logo após a ligação dos microtúbulos ao cinetócoros. 
► A proteólise aciona a separação das cromátides-irmãs e a finalização da mitose.
- a anáfase se inicia repentinamente com a liberação da ligação de coesina que mantém as cromátides-irmãs unidas. Isso permite que cada cromátide seja puxada para os poros do fuso ao qual estão ligadas.
- a ligação das coesinas é destruída por uma protease chamada de separasse, que até o começo da anáfase é mantida em estado inativo pela ligação a uma proteína inibidora chamada de securina. No início da anáfase, a securina é marcada para ser destruída por um complexo proteico chamado de complexo promotor da anáfase (APC). Uma vez que securina foi removida, a separase é então liberada para romper as ligações das coesinas.
- o APC não apenas aciona a degradação das coesinas, mas também marca a M-ciclina para destruição, tornando, assim, o complexo M-ciclina inativo. Essa inativação rápida de M-Cdk auxilia a iniciar a saída da mitose.
► Os cromossomos segregam durante a anáfase.
- uma vez que a cromátides-irmãs se separam, elas são puxadas para o polo do fuso ao qual estão ligadas.
- o movimento é consequência de dois processos independentes que envolvem diferentes partes do fuso mitótico. Os dois processos são denominados anáfase A e anáfase B e ocorrem mais ou menos simultaneamente. 
- na anáfase A, os microtúbulos do cinetócoro, encurtados pela despolimerização, e os cromossomos ligados se movem em direção aos polos. Na anáfase B, os polos do fuso se distanciam, contribuindo para a segregação dos dois conjuntos cromossômicos.
- a perda das subunidades de tubulina a partir dos microtúbulos do cinetócoro depende de uma proteína semelhante às motoras que está ligada tanto aos microtúbuloscomo ao cinetócoro e utiliza a energia da hidrólise do ATP para remover as subunidades de tubulina do microtúbulo. 
- na anáfase B, os polos do fuso e os dois conjuntos de cromossomos se distanciam. Acredita-se que as forças que coordenam esses movimentos sejam fornecidas por dois conjuntos de proteínas motoras – membros das famílias da cinesina e da dineína – que atuam em diferentes tipos de microtúbulos do fuso. 
- acredita-se que essas proteínas motoras estejam associadas ao córtex celular, o qual sustenta a membrana plasmática e puxam cada polo em direção ao córtex adjacente e para longe do outro polo.
► Cromossomos não ligados bloqueiam a ligação das cromátides-irmãs.
- se uma célula em divisão está para começar a segregar seus cromossomos antes de todos os cromossomos estarem ligados apropriadamente ao fuso, uma célula-filha receberia um grupo incompleto de cromossomos, e a outra filha receberia um excedente. Ambas as situações poderiam ser letais para a célula. 
- para monitorar a ligação do cromossomo, a célula faz uso de um sinal negativo: cromossomos não ligados enviam um sinal de parada para o sistema de controle ao ciclo celular. 
- sem APC ativa, as cromátides-irmãs permanecem unidas. Assim, nenhum dos cromossomos duplicados pode ser separado até que todos os cromossomos se tenham posicionado corretamente sobre o fuso mitótico. 
► O envelope nuclear é reconstituído na telófase.
- durante a telófase, o estágio final da mitose, o fuso mitótico se desmonta, e um envelope nuclear é reconstituído ao redor de cada conjunto cromossômico para formar os dois núcleos-filhos.
- as vesículas da membrana nuclear se agrupam ao redor dos cromossomos individuais e então se fundem para formar o novo envelope nuclear.
- as proteínas dos poros nucleares e as laminas nucleares que foram fosforiladas durante a pró-metáfase são agora desfosforiladas, o que permite que se reconstituam e formem o envelope nuclear e lâmina nuclear, respecticamente.
- uma vez refeito o envelope nuclear, os poros bombeiam proteínas nucleares para dentro, o núcleo se expande, e os cromossomos mitóticos compactos relaxam para seu estado interfásico. A transcrição gênica agora pode ocorrer como consequência da descompactação.
Citocinese
 → a citocinese é o processo pelo qual o citoplasma é clivado em dois, completando a fase M.
 → enquanto a mitose depende de uma estrutura transiente com base em microtúbulos, o fuso mitótico, a citocinese nas células animais depende de uma estrutura transiente com base em filamentos de actina e miosina, o anel contrátil.
► O fuso mitótico determina o plano da clivagem citoplasmática.
- o primeiro sinal visível da citocinese nas células animais é o enrugamento e a formação de um sulco na membrana plasmática que ocorre durante a anáfase.
- o posicionamento assegura que o sulco de clivagem corte entre os dois conjuntos de cromossomos segregados, de modo que cada célula-filha receba um conjunto idêntico e completo de cromossomos.
-se logo após o aparecimento do sulco, o fuso mitótico é propositalmente deslocado (usando uma fina agulha de vidro), o sulco desaparece, e logo se fora outro em uma posição correspondente à nova localização e à orientação do fuso. Entretanto, uma vez que o processo de formação do sulco já tenha iniciado, a clivagem continua mesmo que o fuso mitótico seja artificialmente retirado da célula ou despolimerização com a colchicina.
- durante a anáfase, tanto os microtúbulos astrais como os microtúbulos interpolares (e suas proteínas associadas) sinalizam para o córtex da célula para iniciar a formação do anel contrátil em uma posição intermediária entre os fusos dos polos. Com esses sinais se organizam no fuso da anáfase, esse mecanismo também contribui para definir o momento da citocinese no final da mitose.
- as células-filhas diferem nas moléculas e posições que herdam e, normalmente, desenvolvem-se em diferentes tipos celulares.
- mecanismos especiais são necessários para posicionar o fuso mitótico excentricamente em tais divisões assimétricas.
► O anel contrátil das células animais é formado por actina e miosina.
- o anel contrátil é composto, principalmente, de uma sobreposição de filamentos de actina e miosina. Ele se forma na anáfase e se liga às proteínas associadas à membrana na face citoplasmática da membrana plasmática.
- o anel contrátil é capaz de exercer uma força forte o suficiente para curvar uma fina agulha de vidro inserida na célula antes da citocinese.
- o anel contrátil é uma estrutura transitória: ela se forma para realizar a citocinese e fica cada vez menor à medida que a citocinese progride e se desmonta completamente uma vez que a célula tenha sido dividida em duas.
- a divisão celular de muitas células animais é acompanhada por muitas mudanças na forma da célula e por um decréscimo da aderência da célula à suas vizinhas, a matriz extracelular, ou ambas. Essas mudanças resultam, em parte, da reorganização dos filamentos de actina e de miosina no córtex celular sendo uma delas a formação do anel contrátil.
- as células alteram a forma, porque algumas proteínas da membrana plasmática, responsáveis para ligação das células ao substrato – as integrinas –, tornam-se fosforiladas e perdem sua capacidade de adesão. Uma vez finalizada a citocinese, as células-filhas restabelecem seu contato forte com o substrato e achatam novamente.
► A citocinese nas células vegetais envolve a formação de uma nova parede celular.
- as duas células-filhas são separadas não pela ação do anel contrátil na superfície células, mas pela formação de uma nova parede que se forma dentro da célula em divisão. O posicionamento dessa nova parede determina precisamente a posição das duas células-filhas em relação às células vizinhas.
- os planos de divisão celular, juntamente com o aumento da célula, determinam a forma final da planta. 
- a nova parede celular inicia sua formação no citoplasma entre os dois conjuntos de cromossomos segregados no início da telófase. O processo de formação é coordenado por uma estrutura denominada fragmaplasto, a qual é formada pelos remanescentes dos microtúbulos interpolares no equador do antigo fuso mitótico.
► Organelas circundadas por membranas devem ser distribuídas para as células-filhas quando uma célula divide.
- organelas como mitocôndrias e cloroplastos, estão, em geral, presentes em grande número e serão facilmente herdadas se, em média, seu número simplesmente dobrar a cada ciclo celular. O RE das células interfásicas é continuo com a membrana nuclear e é organizado pelos microtúbulos do citoesqueleto.
- quando a célula entra na fase M a reorganização dos microtúbulos libera o RE; na maioria das células, o RE liberado permanece intacto durante a mitose e é cortado em dois durante a citocinese.
- o aparelho de Golgi se fragmenta durante a mitose; os fragmentos associam os microtúbulos do fuso por meio de proteínas motoras, passando para as células-filhas com o alongamento do fuso na anáfase.
Controle do Número e do Tamanho das Células.
 → três processos fundamentais determinam em grande parte o tamanho dos órgãos do corpo: crescimento celular, divisão celular e morte celular. Cada um desses processos, por sua vez, depende de programas intrínsecos à célula individual e é regulado por sinais a partir de outras células do corpo.
 → os organismos eliminam as células indesejadas por uma forma de morte celular programada, chamada de apoptose.
 → os sinais extracelulares estimulam a sobrevivência da célula, o crescimento e a divisão celular, e assim, ajudam a controlar o tamanho de um animal de seu órgãos.
 → os sinais inibidores extracelulares que ajudam a manter esses processos sob controle.
► A apoptose auxilia a regular o número de células animais.
- se as células não são mais necessárias, elas cometem suicídio pela ativação de um programa de morte intracelular – um processo chamado de morte celular prolongada. Nos animais, de longe, a forma mais comum de morte celular programadaé chamada apoptose. 
→ organismos pluricelulares devem passar por ciclos de desenvolvimento elaborados, nos quais todas as células, tecidos e órgãos de um indivíduo devem ser gerados a partir de uma única célula inicial.
→ a célula inicial não será uma célula qualquer, ela tem uma origem peculiar: na maioria das espécies animais e vegetais, ela é produzida a partir da fusão de duas células, derivadas de dois indivíduos distintos – a mãe e o pai. Como resultado dessa fusão – um evento central no processo da reprodução sexuada –, dois genomas se unirão para formar o genoma de um novo indivíduo.
→ os mecanismos que governam a herança genética em organismos que se reproduzem sexuadamente são, portanto, diferentes e mais complexos daqueles que operam em organismos que passam sua informação genética simplesmente via divisão celular.
→ a geração de células especiais capazes de transferir a informação genética de cada parental envolve um processo especializado de divisão celular denominado meiose.
Os Benefícios do Sexo
 → a maioria das criaturas que nos circundam se reproduzem sexuadamente. No entanto, diversos organismos, especialmente aqueles invisíveis a olho nu, podem reproduzir-se sem o uso do sexo.
 → as fêmeas de algumas espécies de insetos, lagartos e também aves podem produzir ovos que se desenvolvem partenogeneticamente – ou seja, sem a necessidade de machos, espermatozoides ou de fertilização – em proles adultas que então se reproduzem dessa mesma forma.
 → se um dado sistema de reprodução assexuada é simples e direto, ele dá origem a uma prole geneticamente idêntica ao organismo parental. 
 → a reprodução sexuada envolve a mistura do genoma de dois diferentes indivíduos para a produção de uma nova geração com indivíduos não somente distintos entre si, mas também distintos de ambos os parentais.
► A reprodução sexuada envolve tanto células diploides quanto células haploides.
- organismos que se reproduzem sexuada são em geral diploides: cada célula contém dois conjuntos de cromossomos – um conjunto de cromossomos maternos e um conjunto de cromossomos paternos –, um herdado de cada parental. Os dois parentais, como membros da mesma espécie, possuem conjuntos similares de cromossomos, exceto no que diz respeito aos cromossomos sexuais – cromossomos especializados presentes em alguns organismos e que distinguem os machos das fêmeas.
- cada célula diploide possui duas cópias de cada gene, com exceção dos genes que ocorrem nos cromossomos sexuais, os quais podem estar presentes em uma única cópia.
- o que torna os indivíduos de uma mesma espécie diferentes uns dos outros é o fato de os genes apresentarem diferentes variantes, ou alelos.
- as duas cópias de um determinado gene presentes em um dado indivíduo podem ser diferentes tanto uma da outra quanto das cópias que estão presentes em outros indivíduos.
- graças a reprodução sexuada, cada novo indivíduo representa uma nova combinação de alelos.
- as células especializadas que desempenham a principal função na reprodução sexuada – as células germinativas ou gametas – são haploides, ou seja, elas contêm apenas um conjunto de cromossomos.
- caracteristicamente, dois tipos de gametas são produzidos. Em animais, um gameta é grande e não apresenta locomoção própria, sendo denominado óvulo; o outro é pequeno e apresenta locomoção própria, sendo denominado espermatozoide.
- as células germinativas haploides são geradas quando uma célula diploide sofre meiose.
- os dois tipos de gameta haploides diferentes se fusionam para a formação de uma célula diploide (o ovo fertilizado, ou zigoto), o qual apresenta uma nova combinação de cromossomos.
- no caso de maior parte dos animais pluricelulares, incluindo os vertebrados, praticamente todo o ciclo de vida ocorre sob a forma diploide. As células haploides nesses organismos possuem uma vida breve, não sofrem divisões e são altamente especializadas para a sua função de gametas; assim, elas devem ser geradas quando necessário, a partir de células precursoras diploides existentes no organismo. Essa linhagem celular precursora, dedicada à produção das células germinativas, é denominada linhagem germinativa.
- as células somáticas, as quais formam o restante do organismo, não estão envolvidas no processo de formação dos descendentes. De certa forma, as células somáticas existem apenas para auxiliar as células da linhagem germinativa a sobreviver e propagar-se.
- o ciclo de reprodução sexuada envolve uma alternância entre células haploides, cada uma carregando um conjunto de cromossomos, e gerações de células diploides, cada uma carregando dois conjuntos de cromossomos. A mistura entre os genomas, que caracteriza a reprodução sexuada é obtida por meio de fusão de duas células haploides que formarão uma célula diploide.
► A reprodução sexuada confere vantagem competitiva aos organismos.
- as novas combinações de alelos produzidas em cada ciclo de reprodução sexuada são geradas por processos aleatórios, e elas podem tanto representar uma alteração para melhor quanto para pior.
- a reorganização dos genes pela reprodução sexuada pode auxiliar uma espécie a sobreviver em um ambiente cuja variabilidade não é previsível. 
- as leveduras com um defeito genético que as impedem de se reproduzir sexuadamente apresentam uma capacidade reduzida para evoluir e adaptar-se quando são colocadas sob condições de estresse.
- a reprodução sexuada pode acelerar a eliminação desses alelos deletérios e auxiliar processos que impeçam que eles se acumulem na população.
- a reprodução sexuada é favorecida, pois os machos podem atuar como aparelhos de filtragem: os machos que obtêm sucesso no acasalamento permitem que os melhores – e apenas o melhores – conjuntos de genes sejam passados para a próxima geração, ao passo que os machos que não conseguem se acasalar atuam como uma “lata de lixo” genética – uma forma de descartar da população os conjuntos de genes não adequados.
Meiose e Fertilização
 → os gametas são haploides – eles contêm um único conjunto de cromossomos. Todas as outras células do organismo, incluindo-se as células que dão origem aos gametas diploides – elas contêm dois conjuntos de cromossomos, um de origem materna e um paterna. Assim, os espermatozoides e os óvulos devem ser formados por meio de um tipo especial de divisão celular durante a qual o número de cromossomos é reduzido exatamente à metade.
► As células germinativas haploides são produzidas a partir de células diploides pela meiose.
- quando as células diploides se dividem pelo sistema comum de mitose, elas inicialmente duplicam seus conjuntos de cromossomos de forma exata, o que permite que dois conjuntos cromossômicos idênticos – correspondentes ao conjunto de origem materna completo mais o conjunto de origem paterna completo – sejam transmitidos para cada célula-filha. A meiose é diferente, pois um único conjunto de cromossomos – que é composto por parte do conjunto cromossômico de origem materna e parte do conjunto cromossômico de origem materna – é direcionado para cada gameta, a partir de uma célula diploide inicial.
- a consequência final é uma redução no número de cromossomos, a meiose começa por um ciclo de replicação de DNA, que duplica todos os cromossomos. A redução no número de cromossomos ocorre porque esse único ciclo de replicação é seguido de duas divisões celulares sucessivas. 
- a meiose teria condições de ocorrer por meio de uma única alteração no processo de divisão celular mitótico normal, em que a replicação do DNA (na fase S) fosse eliminada.
- a meiose tem início em células diploides especializadas da linhagem germinativa, presentes nos ovários ou nos testículos. Cada uma dessas células contém duas cópias de cada cromossomo, uma herdada do organismo paterno (o homólogo paterno) e a outra de origem materna (o homólogo materno).
- na primeira etapa da meiose, os cromossomos dessas células diploide são replicados: como ocorre em qualquer célula que se prepara para um divisão,esses cromossomos duplicados permanecem unidos ao cromossomo original, como gêmeos siameses. A próxima fase do processo é característica da meiose. Cada cromossomo paterno duplicado localiza a forma um par com seu homólogo materno duplicado. Esse pareamento especializado garante que os homólogos irão segregar de forma adequada ao longo das divisões celulares subsequentes, de tal forma que os gametas resultantes receberão um conjunto haploide completo de cromossomos.
- duas divisões celulares sucessivas, denominadas divisão meiótica I e divisão meiótica II, separam os cromossomos, direcionando um conjunto para cada uma das quatro células haploides produzidas.
- de modo aleatório, os cromossomos maternos e paternos originais são reorganizados em diferentes combinações nos gametas que serão finalmente formados a partir dessas células haploides. Durante a fertilização, dois gametas serão unidos, dando origem a um zigoto diploide geneticamente distinto de qualquer um dos parentais.
- a meiose produz quatro células geneticamente distintas que contêm a metade do número original de cromossomos presentes na célula parental. Em contraste, a mitose produz duas células-filhas geneticamente idênticas.
► A meiose envolve um processo especial de pareamento cromossômico.
- as cópias gêmeas de cada cromossomo completamente duplicado, denominadas cromátides-irmãs, permanecerão, de início, fortemente unidas entre si.
- na mitose, os cromossomos replicados se alinham de forma aleatória sobre a placa metafásica; conforme a mitose avança, as duas cromátides-filhas anteriormente unidas são separadas originando cromossomos individuais, e as duas células-filhas produzidas por citocinese herdam uma cópia de cada cromossomo paterno e uma cópia de cada cromossomo materno. Assim, ambos os conjuntos de informação genética são transmitidos inalterados para cada uma das células-filhas, as quais são, por consequência, diploides e geneticamente idênticas.
- durante a primeira divisão meiótica se assemelham a sequência de estágios que a célula atravessa durante a mitose: na prófase, os cromossomos duplicados são condensados; na metáfase, esses se alinham no centro do fuso meiótico e, na anáfase, eles segregam em direção aos polos.
- na divisão I da meiose, os cromossomos homólogos paternos e maternos replicados (incluído os dois cromossomos sexuais replicados) formam partes, unindo-se longitudinalmente uns aos outros antes de se alinharem sobre o fuso. Esse pareamento físico dos dois cromossomos equivalentes – denominados cromossomos homólogos ou homólogos – é essencial, pois permite que os cromossomos de origem paterna e materna segreguem em diferentes células-filhas nessa primeira divisão.
- a alocação dos homólogos materno e paterno referente a cada cromossomo, nas células-filhas, ocorre de forma aleatória.
- os cromossomos paterno e materno originais – com seus diferentes conjuntos de alelos – serão embaralhados e reorganizados em novas combinações em cada célula-filha dessa primeira divisão meiótica.
- a associação inicial – o processo de pareamento – parece ser mediada por uma interação entre sequências de DNA complementares maternas e paternas existente em diversas regiões que se encontram amplamente diversas ao longo dos cromossomos.
- a estrutura formada quando os cromossomos duplicados estão pareados recebe o nome de bivalente e contém quatro cromátides. O bivalente se forma e se mantém durante o longo período da prófase meiótica, um estágio que pode persistir pelo período de vários anos em alguns organismos.
► Pode ocorrer recombinação entre os cromossomos maternos e os paternos.
- em quase todos os organismos que se reproduzem sexuadamentte, o pareamento entre os cromossomos de origem paterna e materna é acompanhado pela recombinação, um processo em que há troca de DNA entre duas sequências nucleotídicas idênticas ou bastante similares.
- em uma célula diploide da linhagem germinativa, a recombinação ocorre durante a longa prófase da primeira divisão meiótica. Essa recombinação resulta tupicamente em uma troca física de segmentos homólogos entre os cromossomos materno e paterno em um evento também conhecido como recombinação, ou, em inglês, crossing-over.
- a recombinação meiótica é um processo complexo catalisado por uma maquinaria proteica intrincada e é dependente da formação de um complexo sinaptonêmico. Conforme os homólogos duplicados se aproximam para o pareamento, esse elaborado complexo os mantém conectados e alinhados, de forma que possa facilmente ocorrer a recombinação genética entre cromátides não irmãs.
- ao término da prófase, o complexo sinaptonêmico terá se dissociado, permitindo que os homólogos estejam separado ao longo de praticamente toda a sua extensão.
- cada par de homólogos duplicados se mantém unido por meio de pelo menos um quiasma – a conexão que corresponde a um evento de recombinação entre duas cromátides não irmãs.
- em média, entre dois e três eventos de recombinação ocorrem entre cada par de cromossomos humanos durante a meiose I.
- a recombinação durante a meiose é a principal fonte de diversidade genética em espécies que se reproduzem sexuadamente. Por meio de uma redistribuição dos constituintes genéticos de cada um dos cromossomos nos gametas, a recombinação auxilia a produzir indivíduos com novas combinações de genes. 
- a recombinação não apenas dá origem a novas combinações de genes de origem paterna e materna em cada um dos cromossomos, mas também desempenha um outro papel importante na meiose.
- a recombinação garante que os homólogos paternos e maternos irão segregar corretamente, um em relação ao outro, na primeira divisão meiótica.
► O pareamento de cromossomos e a recombinação asseguram a adequada segregação dos homólogos.
- na maioria dos cromossomos, a recombinação durante a meiose é necessária para a segregação dos dois homólogos duplicado para os dois núcleos-filhos distintos. Os quiasmas criados pelos eventos de recombinação desempenham um papel essencial nesse processo, mantendo os cromossomos homólogos, paterno e materno, unidos até sua separação, mediada pelo fuso, na anáfase I.
- antes da anáfase I, os dois polos do fuso puxam os homólogos duplicados em sentidos opostos, e o quiasma apresenta resistência a essa pressão.
- o quiasma ajuda a posicionar e estabilizar os bivalentes sobre a placa metafásica.
- proteínas coesinas mantêm os braços das cromátides-irmãs fortemente conectados entre si, ao longo de seu comprimento.
- as cromátides-irmãs são degradados quando as coesinas presentes nos braços cromossômicos são degradados no início da anáfase I, permitindo que os homólogos recentemente recombinados sejam separados.
► A segunda divisão meiótica produz células-filhas haploides.
- a meiose consiste em um único ciclo de duplicação de DNA seguido por dois ciclos de divisçao celular, de tal forma que quatro células haploides distintas são produzidas a partir de cada célula diploide que entre nesse processo. Em contraste, um ciclo tradicional de mitose tem início com uma célula diploide e produz duas células diploides idênticas.
► As células haploides contêm informação genética reorganizada.
- gêmeos monozigóticos, que se desenvolvem a partir de um único zigoto, são geneticamente idênticos.
- a orientação de cada bivalente no momento de sua captura é completamente aleatória, a distribuição de cromossomos de origem paterna e materna também o será.
- a recombinação durante a meiose favorece uma segunda fonte de reorganização genética aleatória.
- entre dois e três crossing-over, em média, em cada par de cromossomos humanos, a cada meiose. Esse processo permite que genes de origem paterna e materna, que anteriormente se encontram em cromossomos separados, sejam posicionados sobre o mesmo cromossomo.
- o rearranjo de cromossomos na meiose, junto à recombinação de genes que ocorre por meio do crossing-over, fornece uma fonte praticamente ilimitada de variabilidade genética para os gametas produzidos por um único indivíduo.
-cada ser humano é formado pela fusão de dois desses gametas, um proveniente da mãe, não é de se estranhar a riqueza da diversidade humana que pode-se observar em nosso redor, mesmo se considerar uma família específica.
► A meiose não é à prova de erros.
- a distribuição de cromossomos que ocorre durante a meiose é um feito admirável do controle celular: em humanos, cada meiose necessita que a célula inicial mantenha absoluto controle de 92 cromossomos e que ocorra a distribuição de um conjunto completo para cada gameta. Assim, não é de se admirar que ocorram erros na distribuição dos cromossomos durante esse complexo processo.
- os homólogos não conseguem separar-se adequadamente – um fenômeno conhecido como não disjunção.
- algumas das células haploides produzidas não possuem um determinado cromossomo, ao passo que outras apresentam mais do que uma cópia desse mesmo cromossomo. Se utilizados paara a fecundação, tais gametas darão origem a embriões anormais, a maioria dos quais não se desenvolverá.
- quando esse gameta anormal se fusiona com um gameta normal durante a fertilização, o embrião gerado conterá três cópias do cromossomo 21, em vez de duas. Esse desequilíbrio cromossômico gera uma dose extra de proteínas codificadas no cromossomo 21, e, dessa forma, interfere no desenvolvimento adequado do embrião.
- a frequência de erros de segregação nos gametas humanos é muito alta, principalmente em mulheres: a não ser disjunção ocorre em aproximadamente 10% das meioses de oocistos humanos, dando origem a óvulos que contêm um número errado de cromossomos (uma condição denominada como aneuploidia).
- acredita-se que a não disjunção seja uma das razões de alta taxa de insucesso gestacional (abortos espontâneos) no início da gravidez em humanos.
► A fertilização reconstitui um genoma diploide completo.
- sinais químicos liberados pelas células que estão em torno do óvulo liberado atraem os espermatozoides para esse óvulo.
- quando encontra um óvulo, o espermatozoide deve migrar através de uma camada de células protetoras e então ligar-se a uma capa do óvulo, denominada zona pelúcia, e penetrar através dessa. Finalmente, o espermatozoide deve ligar-se à membrana plasmática que delimita o óvulo e se fusiona a ela.
- apesar de diversos espermatozoides poderem ligar-se a um mesmo óvulo, normalmente apenas um se fusionará à membrana citoplasmática e introduzirá seu DNA no citoplasma do óvulo. Essa etapa de controle é especialmente importante, pois garante que um óvulo fertilizado contenha dois – e apenas dois – conjunto de cromossomos.
- o Ca2+ leva à secreção de enzimas que provocam um “enrijecimento” da zona pelúcida. Isso evita que outros espermatozoides que alcancem o óvulo penetrem em sua zona pelúcida e assegura que na corrida para a fertilização do óvulo exista um único campeão.
- uma vez fertilizado, o óvulo é denominado zigoto. O processo só estará completo, no entanto, quando os dois núcleos haploides (denominados pré-núcleos) estiverem unidos e combinarem seus cromossomos formando um único núcleo diploide.
- a fertilização marca o início de um dos mais surpreendentes fenômenos de toda a biologia – o processo de embriogênese, no qual o zigoto se divide para a produção de um grande número de células diploides que se desenvolverão dando origem a um novo indivíduo.
MITOCÔNDRIA E CONVERSÃO DE ENERGIA
Os Cloroplastos e a Fotossíntese
 → praticamente todos os organismos necessários pelas células vivas atuais são produzidos pela fotossíntese – séries de reações promovidas pela luz que criam moléculas a partir do dióxido de carbono atmosférico (CO2).
 → no curso de quebra da água, elas liberam na atmosfera vastas quantidades de gás oxigênio.
 → a atividade de bactérias fotossintetizantes primitivas, as quais encheram a atmosfera com oxigênio, permitiram a evolução de formas de vida que usam metabolismo aeróbio para produzir seu ATP. 
 → nas plantas, a fotossíntese é conduzida em uma organela intracelular especializada – o cloroplasto, que possui pigmentos, como o pigmento verde clorofila, que capturam a luz. Todas as partes verdes de um vegetal possuem cloroplastos; mas para a maioria das plantas, as folhas é que são o principal local da fotossíntese.
 → o processo produz ATP e NADPH, as quais são utilizadas para converter CO2 em açúcares dentro do cloroplastos.
► Os cloroplastos se assemelham às mitocôndrias, mas possuem um compartimento extra.
- os cloroplastos conduzem as suas interconversões energéticas por meio de gradientes de prótons de forma muito parecida aos mecanismos empregados pelas mitocôndrias.
- possuem uma membrana externa altamente permeável, uma membrana interna muito menos permeável onde as proteínas de transporte estão embebidas.
- a membrana interna circunda um grande espaço denominado estroma, o qual é análogo à matriz mitocondrial e contém muitas enzimas metabólicas.
- existem, contudo, uma importante diferença entre a organização da mitocôndria e a do cloroplasto. A membrana interna do cloroplasto não possui cadeias de transporte de elétrons.
- os sistemas captadores de luz, as cadeias transportadoras de elétrons e as ATP-sintases estão todos contidos na membrana do tilacoide, uma terceira membrana que forma um conjunto de sacos chatos em forma de discos, os tilacoides.
- esses estão arranjados em pilhas, e o espaço dentro de cada tilacoide, acredita-se, está conectado com aqueles de outros tilacoides, definindo um terceiro compartilhamento contínuo que está separado do estroma pela membrana tilacoide
► Os cloroplastos capturam a energia da luz solar e a utilizam para fixar oxigênio.
- no primeiro estágio, o qual é dependente da luz, a energia da luz solar é capturada e transientemente armazenada em ligações de alta energia da ATP e da molécula carreadora ativada NADPH. Essa produção de energia pelas reações fotossintéticas de transferência de elétrons, também denominadas “reações luminosas”, ocorrem inteiramente dentro da membrana do tilacoide do cloroplasto. A energia proveniente da luz solar energiza um elétron do pigmento orgânico verde clorofila, capacitando o elétron a mover-se ao longo de uma cadeia transportadora de elétrons da membrana do tilacoide de uma forma muito semelhante ao movimento de elétrons através da cadeia respiratória das mitocôndrias. O elétron que a clorofila doa à cadeia transportadora de elétrons é restituído pelo elétron extraído da água. Esse arraste de elétrons quebra uma molécula de água (H2O), produzindo O2 como subproduto.
- o H+ é bombeado através da membrana do tilacoide, e o gradiente eletroquímico de prótons resultante promove a síntese de ATP no estroma.
- os elétrons de alta energia são movidos (juntamente com H+) para o NADP+, convertendo-o em NADPH.
- no segundo estágio da fotossíntese, independente da luz, o ATP e o NADPH produzidos pelas reações fotossintéticas de transferência de elétrons servem como fonte de energia e força redutora, respectivamente, para promover a conversão de CO2 em carboidratos. 
- essas reações de fixação do carbono, também denominadas “reações no escuto”, iniciam no estroma do cloroplasto e continuam no citosol da célula. Elas produzem sacarose e muitas outras moléculas orgânicas nas folhas dos vegetais. A sacarose é exportada para outros tecidos como fonte de moléculas orgânicas e energia para o crescimento.
- a formação de ATP, NADPH e O2 (que requer diretamente energia luminosa) e a conversão de CO2 em carboidratos (que requer indiretamente energia luminosa) são processos distintos, embora mecanismos elaborados de retroalimentação interconectam as duas.
- muitas das enzimas cloroplásticas necessárias para a fixação de carbono, por exemplo, são inativadas no escuro e reativadas pelo processo de transporte de elétrons estimado pela luz.
► A luz do sol é absorvida pelas moléculas de clorofila.
- quando considera-se eventos em nível de uma única molécula – como a absorção de luz por uma molécula de clorofila –, tem-se de descrever a luzcomo sendo composta por pacotes discretos de energia denominadas fótons.
- a luz de diferentes cores é distinguida por fótons com diferentes energias, com os maiores comprimentos de onda correspondendo as menores energias. Portanto, fótons da luz vermelha possuem energia mais baixa do que fótons da luz verde.
- quando a luz solar é absorvida por uma molécula do pigmento verde clorofila, os elétrons da molécula interagem com os fótons de luz e são excitados a um nível mais alto de energia. Os elétrons da extensa rede de ligações duplas e simples alteradas da molécula de clorofila absorvem a luz vermelha mais fortemente, esse é o motivo pelo qual a clorofila parece verde.
► As moléculas excitadas de clorofila direcionam a energia a um centro de reação. 
- uma molécula isolada de clorofila é incapaz de converter a luz que absorve em uma forma de energia útil para os sistemas vivos. Ela só pode fazê-lo quando está associada a proteínas adequadas e embebida em uma membrana.
- as clorofilas capazes de absorver luz estão sustentadas em grandes complexos multiproteicos denominados fotossistemas. Cada fotossistema possui um compexo antena que captura a energia luminosa e um centro de reação que possibilita que essa energia luminosa seja convertida em energia química.
- a porção da antena de um fotossistema consiste em centenas de moléculas de clorofilas que capturam a energia luminosa na forma de elétrons excitados (de alta energia).
- essas clorofilas estão arranjados de tal forma que a energia de um elétron excitado pode ser passada de uma molécula de clorofila à outra, até ser finalmente direcionada a duas moléculas de clorofila denominadas par especial. Essas duas clorofilas estão localizadas no centro de reação, um complexo proteico adjacente ao complexo antena na membrana.
- o centro de reação é um complexo transmembrânico de proteínas e pigmentos orgânicos que se posiciona no coração da fotossíntese.
- o centro de reação age como uma armadilha irreversível para um elétron excitado, porque esses pares especiais de clorofilas estão posicionados de forma a passar elétrons de alta energia a uma molécula vizinha posicionada de forma precisa no mesmo complexo proteico. Pelo movimento rápido do elétron energizado para longe das clorofilas, um processo denominado separação de carga, o centro de reação transfere esse elétron de alta energia para um ambiente onde ele é muito mais estável.
- quando a molécula de clorofila do centro de reação perde um elétron, ela se torna positivamente carregada. Ela então recupera rapidamente um elétron de doador de elétrons adjacente para retornar a um estado não excitado e não carregado.
- o elétron de alta energia que foi gerado pela clorofila excitada é então transferido para a cadeia transportadora de elétrons. Essa transferência deixa o centro de reação pronto para receber o próximo elétron excitado pela luz solar.
► A energia luminosa promove a síntese de ATP e de NADPH.
- na mitocôndria, a cadeia transportadora de elétrons funciona exclusivamente para gerar ATP. Contudo, nos cloroplastos e em organismos fotossintéticos de vida livre, como as cianobactérias, a cadeia transportadora de elétrons possui um papel adicional: ela também produz a molécula carreadora ativada NADPH.
- o NADPH é necessário, pois a fotossíntese é, basicamente, um processo biosintético. Para construir moléculas orgânicas a partir do CO2, a célula necessita de uma grande quantidade de energia na forma de ATP e uma larga quantidade de energia na forma de ATP e uma larga quantidade de poder redutor, na forma de NADH.
- para produzir este NADPH a partir de NADP+, a célula utiliza a energia capturada da luz solar para converter elétrons de baixa energia da água em elétrons de alta energia do NADPH.
- para produzir tanto ATP quanto NADPH, as células vegetais e cianobactérias utilizam dois fótons de luz: o ATP é produzido após o primeiro fóton ser absorvido, e o NADPH após o segundo fóton. Esses fótons são absorvidos por dois fotossistemas que funcionam em série.
- ao longo da via, um gradiente de prótons é gerado, permitindo a produção de ATP.
- o processo funciona da seguinte forma: o primeiro fóton de luz é absorvido por um fotossistema (fotossitema II). Esse fóton é utilizado para produzir um elétron de alta energia que é transferido para uma cadeia transportadora de elétrons.
- uma ATP-sintase da membrana tilacoide utiliza, então, esse gradiente de prótons para promover a síntese de ATP na face estromática da membrana.
- a cadeia transportadora de elétrons impele o elétron gerado pelo fotossistema II para o segundo fotossistema na via (denominado fotossistema I). Nesse fotossistema, o elétron preenche um “buraco” positivamente carregado do centro de reação que foi criado por um elétron que deixou o centro do fotossistema I, quando esse absorveu o segundo fóton de luz.
- uma vez que o fotossistema I inicia em um nível de energia mais alto do que o fotossistema II, ele é capaz de potencializar os elétrons ao nível de energia mais alto, necessário para produzir o Nadph a partir do NADP+.
- um elétron removido de uma molécula de clorofila do centro de reação do fotossistema II viaja todo o caminho através de uma cadeia transportadora de elétrons na membrana do tilacoide até acabar sendo doado ao NADPH.
- o elétron inicial deve ser reposto para que o sistema retorne a um estado não excitado. O elétron de reposição é proveniente de um doador de elétrons de baixa energia, o qual, nos vegetais e em muitas bactérias fotossintetizantes, é a água.
- quando quatro elétrons são removidos de duas moléculas de água (o que requer quatro fótons de luz), o O2 é liberado.
► Os cloroplastos podem ajustar a sua produção de ATP.
- para produzir este ATP extra, os cloroplastos alteram o fotossistema I para um modo cíclico que produz ATP em vez de NADPH. Nesse processo, denominado fotofosforilação cíclica, os elétrons de alta energia produzidos pelo fotossistema I, ativado pela luz, são transferidos de volta para o complexo citocromo b6-f, em detrimento de serem transferidos de volta para o NADP+. Do complexo citocromo b6-f, os elétrons são levados de volta, com baixa energia ao fotossistema I.
- o resultado líquido, à parte da conversão de alguma energia luminosa em calor, é que H+
 São bombeados através da membrana do tilacoide quando elétrons passam pelo complexo citocromo b6-f. Esse ciclo aumenta o gradiente eletroquímico de prótons que conduz a síntese de ATP. As células ajustam a quantidade relativa de fotofosforilação cíclica (a qual envolve somente o fotossistema I) e a forma-padrão, não cíclica, da fotofosforilação (a qual envolve tanto o fotossistema I quanto o II), dependendo da sua necessidade relativa do poder redutor (na forma de NADPH) e de ligações fosfato de alta energia (na forma de ATP).
► A fixação de carbono utiliza ATP e NADPH para converter CO2 em açúcares.
- as reações luminosas da fotossíntese geram ATP e NADPH no estroma do cloroplasto. Contudo, a membrana interna do cloroplasto é impermediável a ambos os compostos, o que significa que eles não podem ser exportados diretamente para o citosol.
- para fornecer poder redutor e energia para o resto da célula, o ATP e o NADPH são preferencialmente utilizados dentro do estroma do cloroplasto para produzir açúcares que podem então ser exportados. Esta produção de açúcar que podem ser exportados. Esta produção de açúcar, a qual ocorre durante as reações da fase escura da fotossíntese, é denominada fixação de carbono.
- o CO2 da atmosfera se combina com o açúcar de cinco carbonos riboluse-1,5-bifosfato e água para produzir duas moléculas do composto de três carbonos 3-fosfoglicerato.
- uma vez que a enzima trabalha de forma extremamente lenta, quando comparada com a maioria das outras enzimas (processando cerca de três moléculas do substrato por segundo), um grande número de moléculas dessa enzima são necessárias no vegetal).
- quando carboidratos são quebrados e oxidados a CO2 e H2O nas células, uma grande quantidadede energia livre é liberada.
- a energia e o poder redutor é necessário para a elaborada via metabólica, onde os compostos são regenerados, provém do ATP e do NADPH produzidos nas reações luminosas da fotossíntese.
► Os açúcares gerados pela fixação de carbono podem ser armazenados como amido ou utilizados para produzir ATP.
- durante períodos de excesso de atividade fotossintética, o gliceraldeído 3-fosfato é retirado no cloroplasto, onde ele é convertido em amino no estroma. Assim como o glicogênio nas células animais, o amino é um grande polímero de glicose que serve como reserva de carboidratos.
- o amino é produzido e armazenado como grandes grânulos no estroma do cloroplasto.
- à noite, o amido é degradado em açúcares para auxiliar na sustentação das necessidade metabólicas do vegetal.
- a sacarose é o principal forma na qual o açúcar é transportado entre as células vegetais: assim como a glicose é transportada no sangue dos animais, a sacarose é exportada das folhas, pelos feixes vasculares, para fornecer carboidratos para o restante do vegetal.
As Origens dos Cloroplastos e das Mitocôndrias.
 → os dois tipos de organelas contêm seus próprios genomas, assim como sua própria maquinaria biossintética para produzir RNA e as proteínas da organela.
 → o crescimento e a proliferação de mitocôndrias e de cloroplastos são, contudo, complicados pelo fato de seus componentes proteicos serem codificados por dois sistemas genéticos separados – um na organela e um no núcleo celular.
 → a maioria das proteínas mitocondriais – incluindo aquelas necessárias para formar a RNA-polimerase mitocondrial, as proteínas ribossomais e todas as enzimas do ciclo do ácido cítrico – é produzida a partir de genes nucleares, e essas proteínas devem, portanto, ser importadas pelas mitocôndrias a partir do citosol, onde são produzidas.
 → assim como a mitocôndria, o cloroplasto possui muito dos seus próprios genes, bem como sistemas completos de transcrição e tradução que são necessários para produzir proteínas a partir desses genes.
► A fosforilação oxidativa deve ter fornecido uma vantagem evolutiva às antigas bactérias.
- as primeiras células vivas da Terra – tanto procariotos quanto eucariotos primitivos – muito provavelmente consumiam moléculas orgânicas produzidas geoquimicamente e geravam ATP pela fermentação.
- a excreção de ácidos orgânicos provavelmente baixou o pH do ambiente, favorecendo a sobrevivência de células que tivessem desenvolvimento proteínas transmembrânicas capazes de bombear H+ para fora do citosol, protegendo a célula de tornar-se ácida demais.
- uma dessas bombas pode ter usado a energia disponível da hidrólise de ATP para ejetar H+ da célula; tal bomba proteica poderia ter sido o ancestral da ATP- sintase.
- os organismos que podiam encontrar um meio de bombear H+ sem consumir ATP estariam em vantagem: eles poderiam armazenar a pequena quantidade de ATP derivada da fermentação de nutrientes para prover outras atividades celulares importantes.
- algumas bactérias teriam desenvolvido sistemas transportadores de elétrons bombeadores de H+, os quais seriam tão eficientes que poderiam captar mais energia redox do que a necessária para manter seu pH interno.
- essas células muito provavelmente geravam grandes gradientes eletroquímicos de prótons, os quais poderiam então ser usados para produzir ATP. Os prótons poderiam escoar de volta para o interior da célula por meio de bombas de H+ promovidas por ATP.
► As bactérias fotossintetizantes exigiriam ainda menos dos seus ambientes.
- o maior avanço evolutivo em metabolismo energético, no entanto, foi provavelmente a formação de centros de reação fotoquímica que podiam usar energia da luz solar para produzir moléculas como a NADH. Acredita-se que esse desenvolvimento ocorreu no começo do processo de evolução celular.
- a evolução de organismos capazes de utilizar a água como fonte de elétrons para a fotossíntese. Isso acarretou a evolução de uma enzima que quebra a água e a adição de um segundo fotossistema, agindo em tandem com o primeiro, para superar a enorme diferença em potencial redox entre H2O e NADPH.
- a disponibilidade de O2 tornou possível o desenvolvimento de bactérias que dependem do metabolismo aeróbio para produzir ATP.
- as mitocôndrias surgiram, provavelmente, quando uma células eucariótica primitiva endocitou uma dessas bactérias dependentes de respiração. E as plantas surgiram um pouco mais tarde, quando um descendente desses eucariotos aeróbios primitivos capturou uma bactéria fotossintetizante, a qual se tornou o precursor dos cloroplastos.
► O estilo de vida do Methanococcus sugere o acoplamento quimiosmótico seja um processo antigo.
- os organismos modernos que aparentam ser os mais próximos a essas células hipotéticas das quais toda a vida evoluiu vivem a altas temperaturas.
- as células primitivas podem ter usado o transporte de elétrons para obter sua energia e suas moléculas de carbono de materiais inorgânicos que eram abundantemente disponíveis na quente Terra primitiva.
- os Methanococcus depende do gás N2, como sua fonte de energia para moléculas como aminoácidos. O organismo reduz N2 à amônia (NH3) pela adição de hidrogênio, um processo chamado de fixação de nitrogênio. A fixação de nitrogênio requer uma grande quantidade de energia, assim como o processo de fixação de carbono quando a bactéria precisa converter CO2 em açúcares. 
- a maior parte da energia requerida para ambos os processos é derivado da transferência de elétrons do H2 para o CO2, com liberação de grandes quantidades de metano (CH4) como substrato.
- o fato de tal acoplamento quimiosmótico existir em um organismo tão primitivo como o Methanococcus sugere que o armazenamento de energia derivado do transporte de elétrons em um gradiente de H+ é um processo extremamente antigo. Assim, acredita-se que o acoplamento quimiomótico tenha sustentado a evolução de quase todas as formas de vida na Terra.
CÉLULA VEGETAL: CLOROPLASTO E CONVERSÃO DE ENERGIA.
A parede celular é um tipo de matriz extracelular rígido responsável por características funcionais dos vegetais.
 → os tecidos vegetais apresentam uma forma especializada de matriz que forma uma estrutura mais espessa, rígida e forte que envolve as suas células. Esta estrutura, a parede celular, tira a maior parte da motilidade possível dos vegetais e é responsável pelas características especiais de crescimento, nutrição, reprodução e defesa presentes nos vegetais.
A parede celular é constituída por fibras de celulose embebidas em compostos polissacarídeos e glicoproteínas ambas hidrofílicas.
 → a parede é formada basicamente por fibrilas rígidas de celulose embebidas em uma substância hidrofílica por hemicelulose, pectina ácida e neutra e glicoproteínas em proporções variáveis de acordo com a fase de evolução da planta e o tecido vegetal analisado.
 → as células recém-formadas secretam uma parede celular chamada primária que poderá espessar-se e permanecer como tal na célula adulta ou então, em certos casos, deposita-se outra camada mais rígida de composição diferente, denominada parede secundária.
 → os compostos hidrofílicos (pectina, glicoproteína e hemicelulose) servem de ponte de associação entre as fibrilas de celulose, formando uma rede tridimensional hidrofílica responsável pela permeabilidade da parede celular, que permite, em maior ou menor intensidade, a troca de nutrientes e catabólitos entre as células e o meio ambiente e também a ação de sinais químicos (hormônios).
 → as pectinas são polissacarídeos complexos altamente ramificados e hidrófilos, ricos em ácido galaacturônico.
 → a hemicelulose é constituída por um grupo heterogêneo de polissacarídeos que se ligam fortemente às fibrilas de celulose, revestindo-as e prendendo-as entre si, graças à formação de pontes de hidrogênio, estabelecendo também pontes com as pectinas e glicoproteínas.
 → graças a esta alta hidrofilia da parede celular, que pode conter em célulasjovens até 60% de água, moléculas pequenas como íons, água, sacarose, etc. passam livremente pela parede).
 → nas células adultas a parede secundária poderá ter uma ou mais camadas mais rígidas que a parede primária, nas quais se depositarão materiais de natureza variada de acordo com as funções das células em questão.
 → as células de revestimento externo das folhas geralmente reforçam a sua superfície em contato com o ar com uma espessa camada constituída por polímeros de ácidos graxos de cadeia longa (cutina) revestida externamente por ceras de constituição complexa.
 → forma-se assim uma camada altamente hidrofóbica que protege a planta de uma perda excessiva de água, permitindo disciplinar a evaporação de água, processo este importante para circulação da seiva. A parede secundária das plantas é o principal responsável pelo seu suporte e o gerador de madeira e o seu derivado, o papel.
 → as paredes celulares protegem as células vegetais contra quedas da pressão osmótica do meio externo, impedindo que as células arrebentem em meio hipoosmótico de maneira parecida a uma câmara de ar que não arrebenta devido à presença de um pseumático.
As células vegetais também se comunicam e interagem como ocorre com as células animais.
 → a interação celular é feita principalmente por mecanismos hormonais e por comunicações intercelulares, que se processam através de canais cilíndricos que atravessam paredes de células vizinhas comunicando os seus citoplasmas. Estas estruturas, chamadas de plasmodesmos, são abundantes e são geradas simultaneamente com a parede celular primária recém-formada durante a divisão celular.
Os vacúolos são organelas importantes nas plantas.
 → além do cloroplasto, a organela mais evidente na célula vegetal é o vacúolo, estrutura que ocupa em média 50% do seu volume. Trata-se de um espaço cheio de líquido e envolto por uma membrana.
 → os vacúolos desempenham inúmeras funções, pois além de transportar e acumular nutrientes, metabólitos e catabólitos, servem de depósito de substâncias específicas como proteínas, ópio, látex e também de várias substâncias venenosas ou de mau gosto ou inibidores da digestão que protegem a planta contra os seus predadores.
 → existem vacúolos distintos que acumulam enzimas hidrolíticas desempenhando função lisossômica.
 → os vacúolos são estruturas que graças a mecanismos de transporte ativo presentes em sua membrana mantêm o turgor celular que aperta o citoplasma contra a parede como o ar aperta a câmera de ar contra o pneu, impedindo que a célula se rompa em meio hipotônico.
 → as células vegetais desenvolveram um processo que gera correntes citoplasmáticas – a ciclose – que se baseia na interação entre a actina e a miosina presentes no citoplasma e que é responsável pelo transporte intracitoplasmático.
Com uma exceção, os processos gerais de síntese na célula vegetal são intracelulares e seguem o esquema analisado na célula animal.
 → a celulose na maioria das células vegetais, é sintetizada por um complexo enzimático preso à superfície externa da membrana plasmática e as moléculas de celulose recém-formadas se polimerizam em situação extracelular, gerando microfibrilas que se integram à parede celular em formação.
Importância do citoesqueleto nas atividades das células vegetais.
 → além da sua presença no fuso mitótico, as células vegetais apresentam a maioria dos seus microtúbulos citoplasmáticos dispostos formando uma camada logo abaixo da membrana plasmática com orientação paralela à disposição das fibrilas de celulose na parede celular. Quando devido ao crescimento das células ocorre a necessidade de mudar a orientação das fibrilas, 
observa-se rearranjo correspondente aos microtúbulos. Quando se despolimerizam os microtúbulos submembranosos com o uso de colchicina, continua a produção de celulose, mas a célula fica impossibilitada de reorientar a direção desta disposição.
 → o alongamento dos tubos polínicos que ocorre na reprodução das plantas contêm muitos microtúbulos dispostos paralelamente ao seu maior eixo, orientando o seu direcionamento.
 → as células vegetais são capazes de regular a quantidade de luz que recebem espalhando os seus cloroplastos uniformemente no citoplasma, quando há pouca luz, ou agrupando-os quando há excesso de luz, ou orientando os cloroplastos como folhas de veneziana de acordo com a luminosidade. Há evidência de que este processo ocorre devido à participação da actina no transporte dos cloroplastos.
Os plastos são estruturas características das células vegetais, dos quais os mais importantes são os cloroplastos.
 → convencionou-se classificar os plastos de acordo com a sua cor, e distinguem-se os cromoplastos (coloridos) e os leucoplastos, sem cor. Os primeiros podem conter essencialmente pigmento vermelho (carotenoides) ou verde, constituindo os cloroplastos, de importância fundamental na economia da célula vegetal.
 → os leucoplastos geralmente acumulam compostos sintetizados e compreendem os amiloplastos, oleoplastos e proteoplastos, que acumulaam amido, lipídeos e proteínas no seu interior.
Os cloroplastos são estruturas especializadas na transdução da energia solar em energia química que será acumulada em alimentos.
 → os cloroplastos tenham-se originado dos organismos procariontes fotossintéticos que se instalaram em células eucariontes anaeróbias. 
 → a produção de energia ocorre principalmente durante o dia devido à fotossíntese, ao passo que à noite a célula depende só das mitocôndrias para gerar energia utilizável pela célula a partir da energia química acumulada em alimentos durante o dia.
Os cloroplastos diferem das mitocôndrias essencialmente por conter estruturas membranosas no seu interior não presas à membrana interna e contendo clorofila.
 → o cloroplasto apresenta o seu interior preenchindo por um estroma amorfo, rica em enzimas solúveis, e por um sistema de membranas chamado de tilacóide, que não se comunica com a sua membrana interna.
 → o tilacóide, por sua vez, é constituído por um sistema de longas vesículas achatadas sobre as quais se empilham vesículas mais curtas. É importante acentuar que o tilacóide não se continua com a membrana interna do cloroplasto.
 → o conjunto de componentes do tilacóide é intercomunicante, limitando um espaço dentro do estroma, o espaço tilacóide, que é limitado por membrana impermeável aos íons e onde se encontram os corpúsculos elementares que contêm a ATP-sintetase presente também na membrana interna das mitocôndrias.
 → as vesículas mais curtas que se empilham no tilacóide recebem o nome de grana (plural de granum) e contêm, fazendo parte integral das suas membranas, a clorofila associada a vários outros pigmentos que potenciam o efeito da luz sobre a clorofila.
 → basicamente os fótons absorvidos pela clorofila e outros pigmentos presentes neste sistema forossensível levam a um deslocamento de elétrons nas órbitas dos átomos, induzindo a um estado de excitação dos elétrons com elevação no seu nível energético. Esta energia é que vai ser utilizada no processo de fotossíntese. 
Como funciona os cloroplastos na fotossíntese.
 → basicamente a fotossíntese ocorre devido à transferência de energia solar a elétrons da clorofila que são ativados (aumento da sua capacidade energética) e à transferência destes elétrons a uma cadeia transportadora de elétrons parecida com a existente nas mitocôndrias. 
 → esta energia promove a oxidação da água (também chamada de fotólise da água) com transformação de NADP em NADPH e liberação de O2. Este processo é dependente de luz e as reações que ai ocorrem são chamados de reações fotodependentes. Em uma segunda etapa ATP e NADPH formados são utilizados para a síntese de alimentos com utilização de CO2 atimosférico (fixação de CO2). Estas reações são fotoindependentes.
Biologia molecular do DNA dos cloroplastos.
 → os cloroplastos têm uma quantidade muito maior de DNA do que as mitocôndrias.
 → a produçãode enzimas utilizadas para a síntese de lipídeos que são de origem do genoma do cloroplasto, o que não ocorre nas mitocôndrias.
 → em dois terços das plantas os cloroplastos não existem no zigoto (pólen), razão pela qual o genoma dos cloroplastos nestas plantas é de origem materna, sendo portanto de transmissão materna.
 → no outro um terço o pólen tem cloroplasto e a herança é mista. Uma larga fração do DNA dos cloroplastos não codifica para a tradução de proteínas e é de função desconhecida.
A divisão celular na célula vegetal apresenta características diferentes desse processo na célula animal.
 → a maior parte das mitoses nos vegetais ocorre nos meristemas, regiões presentes principalmente na extremidade das raízes e galhos que contêm células com intensa atividade mitótica responsáveis pelo crescimento nestas regiões.
 → a mitose celular é diferente na célula vegetal, pois estas células não apresentam centríolos e a polimerização dos túbulos ocorre em uma região predeterminada não-visível (organizador dos microtúbulos).
 → o movimento cromossômico é semelhante à célula animal com a migração cromossômica para os dois polos.
 → o processo de divisão celular se inicia por um alongamento celular que ocorre principalmente devido à expansão dos seus vacúolos, que aumenta assim a pressão intracelular (turgor), que por sua vez pressiona a parede celular alongado a célula. Este processo é possível devido ao amolecimento da parede celular causado pelo hormônio auxina. Ai então ocorre a mitose.
 → uma vez reconstruídos os dois núcleos, o complexo de Golgi entra em intensa atividade sintética, produzindo material que se alinham na linha média entre os dois núcleos, constituindo o fragmoplasto. Esta estrutura se espessa, formando a parede celular.
 → a situação da parede celular parece controlada por uma faixa circular de microtúbulos que aparece no equador da célula durante a prófase e onde mais tarde aparece o fragmoplasto. Durante a deposição do fragmoplasto formam-se os plasmodesmos.
Os hormônios vegetais são moléculas e em menor número que os hormônios animais.
 → os hormônios vegetais pertencem a apenas cinco classes. As auxinas, giberelinas, citoquininas, ácido abásico e o gás etileno.
 → a ação combinada (simultânea) de vários hormônios em proporções variáveis diversifica a sua ação, que pode ainda mais diversificada pela sua ação combinada com pequenas moléculas. Por exemplo, quando a auxina age simultaneamente com a citoquinina, acelera o crescimento de brotos e galhos; já a ação da auxina em presença de sacarose determina a diferenciação dos vasos vegetais (floema e xilema).
► Diferenciação nas células vegetais.
- a sua diferenciação é um processo reversível.
- os genes das plantas não são inativados permanentemente durante a diferenciação, permitindo obter um número praticamente ilimitado de plantas com as mesmas características genéticas da planta mãe, isto é, um clone.
- para isolar células vegetais elas devem ser separadas mecanicamente após tratamento prévio por enzimas que diferem sua parede celular, formando células chamadas de protoplastos. 
Matriz Extracelular e Tecido Conectivo
 → as plantas e os animais evoluíram sua organização multicelular de forma independente, e seus tecidos são construídos em diferentes princípios.
 → os animais matam outros seres vivos para si alimentarem, e, para isso, eles devem ser fortes e ágeis. Eles devem possuir tecidos capazes de movimentos rápidos, e as células que formam esses tecidos devem ser capazes de gerar e transmitir força e mudar de forma rapidamente.
 → as plantas, por outro lado, são sedentárias, e seus tecidos são mais ou menos rígidos, e suas células são fracas e frágeis se isoladas do seu tecido de sustentação.
 → a força do tecido vegetal vem da parede celular, formada como caixas que cercam, protegem e restringem a forma de cada uma de suas células.
 → a parede celular é um tipo de matriz extracelular que a célula vegetal secreta ao redor de si mesma. A célula controla a composição de seu material. Ela pode ser grossa e dura, como na madeira, ou fina e flexível, como na folha.
 → em alguns tecidos dos animais, como o osso ou tendão, a matriz extracelular é abundante e essencial. Em outros tecidos, como o músculo ou a epiderme, a matriz extracelular é escassa, e os próprios citoesqueletos das células suportam a carga mecânica.
► As células vegetais possuem paredes externas resistentes. 
- uma célula vegetal nua, cuja parede foi artificialmente retirada, é delicadamente e vulnerável.
- seu citoesqueleto não possui os filamentos intermediários que resistem à tensão, como os encontrados nas células animais, e praticamente não apresenta resistência elástica. Portanto, a parede externa é essencial.
- a parede celular vegetal deve ser resistente, mas não necessariamente rígida. O intumescimento osmótico da célula, limitado pela resistência da parede celular, pode manter a parede distendida, e uma massa dessas câmaras intumescidas unidas formam um tecido semirrígido.
- a maioria das células recém-formadas, em um vegetal multicelular, produz inicialmente uma fina parede celular primária capaz de expandir lentamente para acomodar o crescimento celular subsequente.
- uma vez que o crescimento cessa e a parede celular não precisa mais expandir, uma parede celular secundária é frequentemente produzida pelo espessamento da parede primária ou pela deposição de novas camadas mais antigas. Quando as células vegetais se tornam especializadas, elas em geral produzem tipos de parede especialmente adaptados.
► As microfibrilas de celulose conferem a resistência à tração da parede celular das células vegetais.
- a parede celular dos vegetais obtêm sua força elástica das longas fibras orientadas ao longo das linhas de estresse.
- as longas fibras são geralmente compostas pelo polissacarídeo celulose, a macromolécula orgânica mais abundante no planeta. Essas microfibrilas de celulose, são entrelaçados com outros polissacarídeos e algumas proteínas estruturais, todas unidas para formar uma estrutura complexa que resiste à compressão e tensão.
- uma rede de lignina (que não é um polissacarídeo ou uma proteína, mas um polímero diferente) é depositado dentro da matriz para torná-la mais rígida e à prova de água.
- para que a célula vegetal cresça ou mude sua forma, a parede celular tem de esticar ou deformar. Em virtude da resistência ao estiramento das microfibrilas de celulose, sua orientação governa a direção na qual a célula em crescimento irá aumentar.
- controlando a forma como sua parede é depositada, a célula vegetal controla sua própria forma e assim a direção do crescimento do tecido ao qual pertence.
- a celulose é produzida de forma radicalmente diferente da maioria das outras macromoléculas extracelulares. Em vez de serem produzidas no interior das células e depois exportadas por exocitose, a celulose é sintetizada na superfície externa da célula por um complexo enzimático embebido na membrana plasmática.
- logo abaixo da membrana plasmática, os microtúbulos estão alinhados exatamente como as microfibrilas de celulose do lado externo da célula. Acredita-se que esses microtúbulos sirvam como caminho para guiar o movimento dos complexos enzimáticos. Nessa forma curiosamente indireta, o citoesqueleto controla a forma da célula vegetal e a modelagem dos tecidos vegetais.
→ talvez as mais importantes moléculas combustíveis sejam os açúcares. As plantas produzem seu próprios açúcares de CO2 pela fotossíntese. 
→ as células que formam o organismo obtêm energia útil a partir da energia das ligações químicas contidas nos açúcares quando a molécula de açúcar é quebrada e oxidada a dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Essa energia é armazenada na forma de ligações químicas de “alta energia” – ligações covalentes que liberam grandes quantidades de energia quando hidrolisadas – em moléculas carreadoras ativadas, como ATP e NADPH. Essas moléculas carreadoras, porsua vez, servem de fontes portáteis de grupos químicos e elétrons necessários para a biossíntese.
→ outras moléculas, como ácidos graxos e proteínas, também podem servir de fonte de energia se forem convergidas pelas vias enzimáticas apropriadas.
→ várias moléculas geradas a partir da quebra dos açúcares e gorduras podem ser utilizadas para construir as macromoléculas nas células.
→ as células regulam seu metabolismo e armazenam moléculas de alimento para suas necessidades metabólicas futuras.
A Quebra e a Utilização de Açúcares e Gorduras.
 → células vivas utilizam enzimas para conduzir a oxidação dos açúcares em uma série de reações rigorosamente controladas.
 → a molécula de glicose é degradada passo a passo, despendendo energia em pequenos pacotes para ativar moléculas carreadoras por meio de reações acopladas. Dessa forma, grande parte da energia liberada pela oxidação da glicose é preservada, em ligações de alta energia de ATP e outras moléculas carreadoras ativadas, e disponibilizada para exercer trabalho útil para a célula.
 → a maior parte da síntese de ATP ocorre na mitocôndria e utiliza a energia de moléculas carreadoras ativadas para conduzir a produção de ATP; esse processo envolve a membrana mitocondrial.
 → a primeira sequência de reações pela qual as moléculas de alimento são oxidadas – tanto no citosol como no interior das mitocôndrias. Essas reações produzem tanto ATP quanto as moléculas carreadoras ativadas que conduzirão a produção de quantidades muito maiores de ATP nas membranas das mitocôndrias. 
► As moléculas de alimento são quebradas em três estágios.
- o processo de quebra – que utiliza enzimas para degradar moléculas complexas em moléculas mais simples – é chamado de catabolismo. 
- o catabolismo deve agir sobre alimentos vindos do exterior, porém não sobre as macromoléculas do interior de nossas próprias células. 
- o estágio 1 da quebra enzimática de moléculas de alimento – a digestão – ocorre ou no exterior celular (no nosso intestino) ou em uma organela especializada dentro das células chamada de lisossomo.
- após a digestão, as pequenas moléculas orgânicas derivadas do alimento entram no citosol da célula, onde sua oxidação gradual inicia.
- no estágio 2 do catabolismo celular, uma cadeia de reações chamada de glicólise converte cada molécula de glicose em duas moléculas menores de piruvato. Outros açúcares que não a glicose também podem ser utilizados depois de serem primeiro convertidos a um dos açúcares intermediários dessas via glicolítica.
- durante a formação do piruvato, dois tipos de moléculas carreadoras ativadas são produzidos – ATP e NADH.
- o piruvato é então transportado do citosol para o compartimento interno, ou matriz, da mitocôndria. Lá, um complexo enzimático gigante converte cada molécula de piruvato em CO2 mais acetil-CoA, outra das moléculas carreadoras ativadas.
- o grupo acetila em acetil-CoA é transferido para uma molécula denominada oxalacetato para formar citrato, que entra em uma série de reações chamadas de ciclo do ácido cítrico. O grupo acetila transferido é oxidado a CO2 nessas reações, e grande quantidade do carreador de elétrons de alta energia NADH é gerada. Finalmente, os elétrons de alta energia de NADH são passados ao longo de uma série de enzimas dentro da membrana mitocondrial interna chamada de cadeia transportadora de elétrons, onde a energia liberada pela sua transferência é utilizada para conduzir o processo que produz ATP e consome oxigênio molecular (gás O2).
- são nessas etapas finais que a maior parte da energia liberada pela oxidação é aproveitada para produzir a maior parte de ATP celular.
- por meio da produção de ATP, a energia derivada da quebra de açúcares e gorduras é redistribuída como pacotes de energia química em uma longa conveniente para utilização na célula.
► A glicólise é uma via central de produção de ATP.
- o mais importante processo do estágio 2 da quebra de moléculas de alimento é a degradação da glicose na sequência de reações conhecidas como glicólise.
- a glicólise produz ATP sem o envolvimento de O2. Ela ocorre no citosol da maioria das células, incluindo muitos organismos anaeróbios. 
- durante a glicólise, uma molécula de glicose, com seis átomos de carbono é clivada em duas moléculas de piruvato, cada uma das quais contendo três átomos de carbono. Para cada molécula de glicose, duas moléculas de ATP são consumidas para prover energia para conduzir as etapas iniciais, porém quatro moléculas de ATP são produzidas nas etapas finais.
- embora o oxigênio molecular não esteja envolvido na glicólise, a oxidação ocorre: elétrons são removidos de alguns carbonos derivados da molécula de glicose pela NAD+, produzindo NADH.
- a natureza gradual do processo permite que a energia de oxidação seja liberada em pacotes pequenos de forma que grande quantidade dela possa ser armazenada em moléculas carreadoras, em vez de ser liberada na forma de calor.
- a síntese de ATP na glicólise é conhecida como fosforilação em nível de substrato, pois ocorre pela transferência de um grupo fosfato diretamente a partir de uma molécula de substrato – um intermediário de açúcar – até ATP. O restante da energia obtida durante a glicólise é armazenada nos elétrons em NADH.
► As fermentações possibilitam a produção de ATP na ausência de oxigênio.
- o piruvato e o NADH permanece no citosol. O piruvato é convertido em produtos que são excretados pela célula: em lactato no músculo, por exemplo, ou em etanol e CO2 nas leveduras usadas na preparação de bebidas fermentadas e de pães.
- a NADH doa seus elétrons e é convertida novamente em NAD+ é necessária para manter as reações de glicólise.
- vias anaeróbias produtoras de energia como essas são chamadas de fermentações.
- muitas bactérias e archaeas também podem gerar ATP na ausência de oxigênio por respiração anaeróbia, um processo que utiliza uma molécula diferente de oxigênio como aceptora final de elétrons. A respiração anaeróbia difere da fermentação, uma vez que envolve uma cadeia transportadora de elétrons embebida na membrana.
► A glicólise ilustra como as enzimas acoplam a oxidação à conservação de energia.
- as células obtêm energia útil a partir da oxidação de moléculas orgânicas pelo acoplamento de uma energeticamente favorável.
- a reação total libera energia livre suficiente para converter a molécula de ADP em ATP e para transferir dois elétrons do aldeído para NAD+ formando NADH enquanto ainda libera calor suficiente no ambiente para fazer a reação total energeticamente favorável.
- a primeira enzima forma uma ligação covalente de curta duração com o aldeído por meio de um grupo –SH reativo na enzima e catalisa sua oxidação nesse estado vinculado. A ligação reativa enzima-substrato é então substituída por um íon fosfato inorgânico para produzir um fosfato intermediário de alta energia, o qual é liberado da enzima.
- o intermediário se liga à segunda enzima (fosfoglicerato-cinase). Essa enzima então catalisa a transferência energeticamente favorável do fosfato de alta energia intermediário para o ADP, formando ATP e completando o processo de oxidação de um aldeído a um ácido carboxílico.
- o ATP pode ser formado prontamente a partir de ADP quando intermediários das reações são formados com ligações fosfatos de energia mais alta do que aquelas em ATP. A energia das ligações fosfato pode ser ordenada pela determinação da variação-padrão de energia livre (ΔG°) para a quebra de cada ligação por hidrólise.
- ligações como de “alta energia” apenas no sentido de que sua hidrólise é, em particular, favorável energeticamente.
► Os açúcares e as gorduras são degradados em acetil-CoA nas mitocôndrias.
- no metabolismo aeróbio das células eucarióticas, o piruvato produzido pela glicólise é bombeado ativamente para dentro da matriz mitocondrial, o principal compartimento interno dessa organela. Lá ele é rapidamente descarboxilado por um complexo gigande de três enzimas, chamado de complexo piruvato-desidrogenase.
- osácidos graxos, derivados da gorduras, são um combustível alternativo para os açúcares para geração de energia. Assim como o piruvato derivado da glicólise, os ácidos graxos são convertidos em acetil-CoA na mitocôndria. 
- nos eucariotos, o ciclo do ácido cítrico ocorre nas mitocôndrias, as organelas para as quais o piruvato e os ácidos graxos são direcionados para a produção de acetil-CoA.
- além do piruvato e ácidos graxos, alguns aminoácidos são transportados do citosol para dentro das mitocôndrias, onde também são convertidos em acetil-CoA ou um dos intermediários do ciclo do ácido cítrico.
- a mitocôndria é o local central para o qual todos os processos geradores de energia conduzem, independentemente de iniciarem com açúcares, gorduras ou proteínas.
► O ciclo do ácido cítrico gera NADH pela oxidação de grupos acetila a CO2. 
- o terceiro e o último estágio na quebra oxidativa de moléculas de alimento para gerar energia requer O2 abundante. 
- na ausência de ar (condições anaeróbias), as células produzem ácido lático (no músculo, por exemplo) ou etanol (em leveduras, por exemplo), e, na presença de ar (condições aeróbias), as células consomem O2 e produzem CO2 e H2O.
- o ciclo do ácido cítrico é responsável por cerca de dois terços da oxidação total de compostos de carbono na maioria das células, e seus principais produtos finais são CO2 e elétrons de alta energia na forma de NADH.
- o CO2 é liberado como produto de refugo, e os elétrons de alta energia da NADH são passados para uma série de enzimas ligadas à membrana coletivamente conhecidas como cadeia transportadora de elétrons.
- embora o ciclo do ácido cítrico propriamente dito não utilize O2 para proceder, pois a cadeia transportadora de elétrons permite que NADH se livre dos seus elétrons e, dessa forma, regenere a NAD+ necessária para manter o ciclo em andamento.
- o ciclo do ácido cítrico, o qual ocorre dentro da matriz mitocondrial, catalisa a oxidação completa dos átomos de carbono do grupo acetila em acetil-CoA, convertendo-os em CO2.
- em adição às três moléculas de NADH, cada volta do ciclo também produz uma molécula de FADH2 a partir de FAD e uma molécula do ribonucleotídeo GTP a partir GDP.
- o GTP é um parente próximo do ATP, e a transferência de seu grupo fosfato terminal ao ADP produz uma molécula de ATP em cada ciclo.
- como a NADH, a FADH2 é uma carreadora de elétrons de alta energia e de hidrogênio.
- a energia que é armazenada nos elétrons de alta energia prontamente transferíveis de NADH e FADH2 será subsequentemente utilizada para produzir ATP pelo processo de fosforilação oxidativa, que ocorre na membrana mitocondrial. A fosforilação oxidativa é a única etapa no catabolismo oxidativo do alimento que requer diretamente O2 a partir da atmosfera.
- os átomos de oxigênio necessários para produzir CO2 a partir dos grupos acetila entrando no ciclo do ácido cítrico são supridos não por O2, mas por água.
► Muitas vias biossintéticas são iniciadas com a glicólise ou com o ciclo do ácido cítrico.
- as reações catabólicas, como as da glicólise e do ciclo do ácido cítrico, produzem tanto energia para a célula como para os precursores a partir dos quais muitas outras moléculas da célula são construídas.
- muitos dos intermediários formados na glicólise e no ciclo do ácido cítrico são desviados para outras vias biossintéticas, ou anabólicas, onde são convertidos por uma série de reações catalisadas por enzimas em aminoácidos, nucleotídeos, lipídeos e outras moléculas orgânicas pequenas de que a célula necessita.
► O transporte de elétrons impulsiona a síntese da maior parte do ATP na maioria das células.
- nesse processo final, os carreadores de elétrons NADH e FADH2 transferem os elétrons que ganharam ao oxidar outras moléculas para a cadeia transportadora de elétrons.
- a energia liberada nesse processo é utilizada para impulsionar íons H+ (prótons) através da membrana, do compartimento interno da mitocôndria para o exterior. Isso gera um gradiente transmembrana de íons H+ que serve como fonte de energia que pode ser exportada para conduzir uma variedade de reações que requerem energia. Na mitocôndria, a mais promeniente dessas reações é a fosforilação de ADP para gerar ATP.
- no final da cadeia de transporte, os elétrons são adicionados a moléculas de O2 que difundiram para dentro das mitocôndrias; as moléculas de O2 reduzidas resultantes combinam simultaneamente com prótons (H+) a partir da solução circundante para produzir água.
- os elétrons alcançaram seu nível baixo de energia, e toda a energia disponível foi extraída das moléculas de alimento sendo oxidadas. A geração de ATP que requer oxigênio é chamada fosforilação oxidativa.
Regulação do Metabolismo
 → muitos grupos de reações precisam ser cuidadosamente controlados. Por exemplo, para manter a ordem dentro de suas células, todos os organismos precisam restaurar constantemente seus reservatórios de ATP por meio da oxidação do açúcar ou das gorduras.
 → uma célula deve controlar seus metabólitos-chave que serão direcionados para vias anabólicas ou catabólicas – em outras palavras, se eles serão encarregados na construção de outras moléculas ou queimados para prover energia imediata. 
► As reações catabólicas e anabólicas são organizadas e reguladas.
- o balanço metabólico de uma célula é surpreendentemente estável. Sempre que o balanço é perturbado, a célula reage de forma a restaurar o estado inicial: as células podem adaptar-se e continuar a funcionar durante a inanição ou a doença. Essa elasticidade é possível em função de uma rede elaborada de mecanismos de controle que agem nas enzimas para regular e coordenar as taxas de muitas reações metabólicas na célula.
- a atividade das enzimas pode ser controlada de várias formas diferentes. Muitas proteínas são ligadas e desligadas por modificações covalentes, como a adição ou a remoção de um grupo fosfato.
- suas atividades podem ser controladas pela ligação de uma pequena molécula reguladora – muitas vezes um metabolito – a uma enzima alostérica. Tal regulação pode ser positiva, aumento a atividade da enzima, ou negativa, ou inibindo-a.
- ambos os tipos de regulação – positiva ou negativa – controlam a atividade de enzimas-chaves envolvidas na glicólise.
► A regulação de retroalimentação permite que as células troquem de degradação de glicose.
- o corpo necessita de um suprimento constante de glicose para atingir suas necessidades metabólicas.
- uma maneira de repor a glicose do sangue é sintetizá-la a partir de pequenos moléculas orgânicas, que não são carboidrato, lactato, piruvato ou aminoácidos em um processo denominado gliconeogênese. Um padrão confuso da regulação por retroalimentação permite que as células troquem de quebra da glicose pela glicólise para síntese de glicose pela gliconeogênese.
- a maioria das reações envolvidas na quebra da glicose em piruvato é prontamente reversível.
- é a ampla mudança na energia livre negativa que ocorre nessas reações que normalmente direciona a quebra da glicose.
- as reações que sintetizam a molécula de glicose na gliconeogênese requerem a hidrólise de quatro moléculas de ATP e duas de GTP, comparada com a geração geral de duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose consumida durante a glicólise.
- a gliconeogênese ocorre principalmente nas células hepáticas, que podem manter a corrente sanguínea suprida de glicose pelo uso de várias moléculas diferentes como ponto de início.
- o equilíbrio entre glicólise e gliconeogênese deve ser bastante regulado, de modo que a glicose seja quebrada rapidamente quando as reservas de energia baixarem, mas seja sintetizada e exportada para outros tecidos quando a célula hepática tiver reservas de energia suficientes na forma de piruvato, citrato ou ATP.
- a fosfofrutocinase é ativada alostericamente por AMP, ADP ou fosfato inorgânico – os subprodutos de hidrólise de ATP; ela é inibida alostericamente por ATP, citrato e combustíveis alternativos pela respiração, como ácidosgraxos, que podem ser liberados da gordura armazenada quando a glicose não estiver disponível. Assim, quando as reservas de energia estiverem baixas e os produtos da hidrolise de ATP acumularem, a fosfofrutocinase é ativada e a glicólise inicia.
- quando o ATP ou fontrs de combustível – representadas por citrato ou ácidos graxos – forem abundantes, a fosfofrutocinase é desativada, favorecendo a gliconeogênese e, por último, o armazenamento de moléculas de alimento.
- tal mecanismo regulador coordenado permite à célula responder rapidamente às alterações ddas condições ambientais e ajustar seu metabolismo de acordo.
► As células armazenam moléculas de alimento em reservatórios especiais para se preparar para períodos de necessidade.
- a gliconeogênese é um processo caro que requer quantidades substanciais de energia a partir da hidrólise de ATP e GTP.
- para compensar os longos períodos de ausência de alimento, os animais estocam reservas de alimento dentro das células. A glicose é estocada como subunidades de um grande polissacarídeo ramificado, o glicogênio.
- a síntese e a degradação do glicogênio ocorrem por vias metabólicas bastante separadas, que podem ser reguladas rápida e coordenadamente de acordo com a necessidade.
- o equilíbrio entre a síntese e a quebra de glicogênio também é regulado por vias de sinalização intracelular que são controladas pelos hormônios insulina, adrenalina e glucagon.
- a gordura é uma forma de armazenagem muito mais importante do que o glicogênio, em parte porque a oxidação de uma grama de gordura libera cerca de duas vezes mais energia do que a oxidação de uma grama de glicogênio.
- as plantas convertem uma parte dos açúcares que produzem pela fotossíntese durante o dia em gorduras e amido, um polímero ramificado de glicose análogo ao glicogênio dos animais. 
- os embriões no interior das sementes das plantas devem viver das fontes de energia estocadas por um período prolongado, até que germinem para produzir folhas que possam aproveitar a energia da luz solar. O embrião utiliza essas reservas como fonte de energia e de pequenas moléculas para construir suas paredes celulares e sintetizar muitas outras moléculas biológicas à medida que se desenvolvem.
- nas plantas, as gorduras e o amido são estocados no cloroplasto – uma organela especializada que realiza a fotossíntese nas células vegetais. Lá servem de reservatórios de alimento que podem ser mobilizados para produzir ATP durante os períodos de escuridão.