Crescimento e renovação celular

As células são unidades estruturais e funcionais dos organismos. Este mecanismo serve para a produção de moleculas específicas que premite o crescimento e renovação celular.

O que é o DNA?

Video 1: Explicação do que é o DNA

ADN é uma sigla para ácido desoxirribonucléico, que é um composto organico cujo as moleculas contem as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seres vivos e de alguns vírus. O principal papel do ADN é armazenar informações necessárias para a construção da sintese proteica e produção de RNA.O ADN é o material genético que se encontra nos organismos celulares, no interior dos cromossomas, que contém os genes.
O DNA é o responsável pela transmissão das características genéticas entre seres vivos, como por exemplo,cor dos olhos, pele, cabelo, entre outros caracteres.

Molecula de DNA e respectivos constituintes:

Proposta de um modelo em Dupla helice para a estrutura do DNA efectuada por Watson e Crick é uma das maiores conquistas científicas da segunda metade do seculo XX.

Figura 1: Modelo em Dupla Élice do DNA

Constituintes do DNA:

A formação da olecula de DNA é composta por quatro partes distintas, chamadas nucleotídeos. Essas quatro partes vão se repetindo, em diferentes sequências.

Grupo fosfato: Que adquere a molecula características ácidas
Açucar: Pentose-Desoxiribose
Bases Azotadas: Adenina e Temina (Ligadas por duas ligações de hidrogenio); Guanina e a Citosina

(ligadas por duas ligações de hidrogénio).

Figura 2:Constutintes do DNA

Aminoácido, esta contido num gene, e é um um conjunto de 3 bases azotadas que logo vão ter um determinado nome , de acordo com a correspondncia entre bases,que vamos verificar mais a frente.

DNA,RNA e Síntese Proteíca

A mensagem do DNA é passada para RNA,o material genético representado pelo DNA contém o seu código genético, que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição.

Figura 4: Transcrição de DNA para RNA

Associação dos diferentes nucleotídeos da resultado á formação das macromoléculas dos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido ribonucléico (RNA) e o ácido desoxirribonucléico (DNA). A sua designação foi desiganda em função dos açúcar presente em suas moléculas: O RNA contém o açúcar ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.

Entre as moléculas de DNA e a de RNA as bases azotadas são ligeiramente diferentes, enquanto que no DNA, as bases são citosina, guanina, adenina e timina, no RNA, no lugar da timina encontra-se a uracilio. A importância e o funcionamento dos ácidos nucléicos.

Figura 3: Diferença química entre acídos nucleicos

Video 2: DNA e RNA

Replicação do DNA

Antes das células se dividirem ocorre duplicavam do DNA, assegurando deste modo a conservação do património genético ao longo das gerações.
A replicação da molécula de DNA, duplicação ou polimerização, é um fenômeno genético que assegura a autoduplicação das informações contidas nos cromossomas. A replicação das moléculas de DNA disse semiconservatica, visto que ocorre uma separação das cadeias, deste modo existe uma corruptura entre as pontes de hidrogenio que ligam as bases azotadas, deste modo,á uma conservação sempre de uma das cadeias de DNA, a qual serve de base a cadeia complementar, as ezimas são as principais responsáveis da replicação do DNA.

Figura 5: Replicação do DNA

Video 3: Replicação do DNA

Composição e estrutura do DNA

Existem 3 tipos de RNA, cada um com características estruturais e funcionais próprias:

RNA Ribossômico (RNAr)

É encontrado associação a várias proteínas diferentes, na estrutura dos ribossomos (organelas responsáveis pela síntese protéica e corresponde a até 80% do total de RNA da célula).

RNA de Transferência (RNAt):

Está ligado de forma específica a cada um dos 20 aminoácidos encontrados nas proteínas (corresponde a 15% do RNA total da célula). Fazem extenso pareamento de bases intracadeia, e atua no posicionamento dos aminoácidos na seqüência prevista pelo código genético, no momento da síntese protéica.

RNA Mensageiro (RNAm):

É responsável pelo transporte da informação genética do núcleo da célula eucariótica para onde ocorrerá a síntese protéica.(corresponde a apenas 5% do total de RNA da célula)

Figura 6: Tipos de RNA e suas funcionalidades

Transcrição do DNA

Figura 7:Transcrição de DNA para RNA

A transcrição é o processo de síntese de uma molécula de RNA usando como molde a sequência de uma cadeia de DNA de um gene.
De acordo com a imagem verifica-se que, para que ocorra a síntese de RNA é necessária a enzima polimerase de RNA, nucleótidos e energia (sob a forma de ATP). O processo de transcrição contém algumas semelhanças à replicação do DNA, ocorre em três etapas: iniciação, alongamento e terminação das cadeias polinucleotídicas de RNA sintetizado. A transcrição inicia-se com a abertura e separação de uma pequena porção das duas cadeias de DNA. Uma das cadeias de DNA irá servir de molde à síntese da molécula de RNA. Tal como na replicação do DNA, a sequências de nucleótidos na cadeia de RNA é determinada pela complementaridade no emparelhamento das bases entre os novos nucleótidos e a cadeia de DNA molde. Cada nucleótido acrescentado à cadeia ribonucleótida liga-se covalentemente ao último nucleótido da nova cadeia de RNA, sendo este processo catalisado por uma enzima, a polimerase de RNA.

Podemos verificar na imagem que:

Se a cadeia de DNA é constituida pelos seguintes nuclóticos: ATGACGGTCAGCCGCAA

Então o RNA transcrito será constituído nos seguintes nucleóticos:UACUGCCAGUCGGCGUU

Video4: Transcrição de DNA

Código Genético

O código genético o conjunto de regras através das quais a informação contida no material genético (DNA e RNA) é traduzida em proteínas, estabelecendo-se a correspondência entre sequências de 3 nucleótidos de RNA (codões) e um determinado aminoácido.

Características do código genético
1ºComo o código genético se forma a partir de uma cadeia molde de DNA, cada codão do mRNA é complementar de uma sequência de três nucleótidos de DNA, designada codogenese, e que está presente na cadeia de DNA transcrita.O código genético apresenta as seguintes características:- Cada aminoácido é codificado por um tripleto de nucleótidos do mRNA – codão.
2º Universalidade: a um determinado codão corresponde o mesmo aminoácido na maioria dos organismos. Existem algumas excepções quando se consideram reinos diferentes de seres vivos.- 3ºRedundância: existem vários codões que podem codificar o mesmo aminoácido (ver tabela) (as combinações de 3X3 geram 6 aminoácidos possíveis)
4º Não ambiguidade: um determinado codão não codifica dois aminoácidos diferentes-
5ºCodões de finalização: os tripletos UAA, UAG e UGA quando ‘lidos’ pelo complexo de tradução indicam a interrupção do processo, e a proteína é libertada. Nenhum destes codões codifica um aminoácido.- Codão de iniciação: o codão AUG que codifica o aminoácido metionina, é responsável pelo sinal de início da tradução.
6ºO terceiro nucleótido de cada codão é menos especifico que os dois primeiros.

Figura 8: Tabela do Código Genético

Apartir da imagem podesmos verificar que por exemplo o codão UGG de acordo com a tabela é designado pelo aminoácido Tripofato. E e acordo com a sequencia de nucleóticos na cadeia vai correponder um codãoa um aminoácido.

Figura 9:Correspondencia entre unidades de DNA a RNA e os aminoácidos das proteinas a serem sentetizados

Alterações no Material Genético

Mutações: É uma mudança permanente do DNA, podendo ocorrer tanto em células da linhagem germinativa como em células somáticas e envolvem as mutações gênicas e as mutações cromossômicas. As mutações gênicas são as alterações que ocorrem na sequência de bases na molécula de DNA constituinte dos genes, que sofrem uma mudança em sua estrutura.

Mutações génicas: Nas mutações poderá existir alterações no número ou no arranjo dos genes mantendo-se o número de cromossomas dando-se assim o nome de mutações estruturais em que poderá ser por deleção, que é quando é eliminado um segmento de um cromossoma homólogo, por duplicação que é quando repetesse um segmento de um cromossoma homólogo, por inversão que é quando há uma nova posição de um segmento e por fim por translocação que é quando há a transferência de um segmento de um cromossoma homólogo.

Figura 10: Mutações génicas

Mutações cromossómicas: podem afectar uma determinada região do cromossoma, um cromossoma inteiro ou todo o complemento cromossómico de um indivíduo, traduzindo-se na alteração da estrutura ou do número de cromossomas.

Figura 11: Mutações a nível dos cromossomas

O albinismo é causado por uma mutação genética. Diversos genes podem estar envolvidos nas causas da doença, sendo que cada um destes fornece instruções específicas para a produção de várias proteínas envolvidas na produção de melanina.

A melanina é produzida por células chamadas melanócitos, que são encontrados em na pele, no cabelo e nos olhos. A mutação genética pode resultar na ausência total de melanina ou em uma diminuição significativa na quantidade de melanina produzida pelo corpo, levando aos sinais e sintomas clássicos do albinismo. Atingue todos os seres vivos.

Figura 12: Albinismo ascentuado Figura 13: Exemplo de Albinismo em animais

Hemofilia: É uma anomalia resultante da alteração de um gene que regula a síntese de uma proteína sanguínea necessária á sequência de reações que ocorrem na coagulação do sangue. Esta doença tem efeitos patológicos graves, pois um pequeno traumatismo ou ferimento de vasos sanguíneos pode ser perigoso.

Consequências das mutações

Ciclo Celular

O Ciclo celular é definido como a sequência de acontecimentos que levam ao o crescimento e a divisão da célula, de forma contínua e repetitiva. Considera-se, assim, que o ciclo celular compreende a mitose e o tempo que decorre entre duas mitoses, a interfase.

Figura 14: A imagem representa a mitose e a Interfase(G1(G0), S, G2)

Figura 15:Ciclo celuar e seus respectivos parÂmetros

Bibliografias

A interfase é um período relativamente longo quando comparado com a mitose, podendo demorar horas, anos ou até perpetuar-se até à morte da célula, sem que nova divisão ocorra (ex. maioria das células nervosas e musculares). Durante este período ocorre a síntese de diversos constituintes que conduzem ao crescimento e à maturação celulares, para que a célula esteja preparada se ocorrer uma nova divisão.

À interfase correspondem três períodos: G1, S e G2 (alguns organismos unicelulares, como a levedura não possuem G2).

Período G1: É um período de intensa actividade bioquímica, no qual a célula cresce em volume, ocorre a síntese de RNA no sentido de a célula sintetizar (fabricar) proteínas, lípidos e glícidos.

Período S: Dá-se a replicação do DNA. Às novas moléculas de DNA associam-se proteínas básicas, formando-se cromossomas, constituídos por dois cromatídeos ligados pelo centrómero.

Período G2: Síntese de mais proteínas e produção de estruturas membranares que serão utilizadas nas células-filhas resultantes da mitose.

A fase mitótica embora varie em aspectos mínimos de uns organismos para os outros, é basicamente semelhante na maior parte das células eucarióticas. Esta fase em que uma célula se divide em duas células-filhas, podem ser considerada 2 processos consecutivos: a Mitose propriamente dita ou a Cariocinese (divisão do núcleo) e a Citocinese (divisão do citoplasma).

A mitose pode ser dividida em quatro fases embora seja um processo contínuo: profase, metafase, anafase e telofase. Neste processo, associado à divisão de células somáticas, o material genético sintetizado no período S da interfase é dividido igualmente por dois núcleos resultantes.

Nas células animais e vegetais a diferença no processo de mitose é a ausência de centrómeros nas células vegetais e, por consequência, a formação do fusos multipolares.

Fases da Mitose:

Profase: É a etapa mais longa da mitose. Nesta fase a cromatina condensa-se gradualmente em cromossomas bem definidos, sendo por vezes visível que são compostos por dois cromatídeos enrolados um no outro. Os centrossomas (dois pares de centríolos) afastam-se para pólos opostos, formando entre eles o fuso acromático (em plantas os fusos são multipolares por ausência de centrómeros). As fibras do fuso acromático são feixes de microtúbulos ligados a complexos proteicos especializados. O nucléolo desintegra-se determinando o final da etapa e o invólucro nuclear desagrega-se.

Metafase: Os cromossomas atingem a sua máxima condensação. Os cromossomas no centro do fuso, alinham-se no plano equatorial da célula, formando a chamada placa equatorial. Os dois cromatídeos de cada cromossoma estão em posição oposta, permitindo que se separem na fase seguinte.

Anafase: Diivisão pelo centrómero e separação simultânea de todos os cromatídeos (cada cromatídeo passa agora a ser designado por cromossoma). Os cromossomas iniciam a ascensão polar ao longo dos feixes de microtúbos. No final da Anafase dois conjuntos idênticos de cromossomas encontram-se em cada pólo da célula.

Telofase: Inicia-se a organização dos núcleos das células-filhas. Forma-se o invólucro nuclear em torno dos cromossomas, a partir do retículo endoplasmático rugoso. As fibras do fuso acromático desorganizam-se, os cromossomas começam a descondensar, tornando-se novamente indistintos. O nucléolo é reconstituído e cada célula-filha entra na interfase novamente.

Terminada a divisão nuclear (cariocinese) geralmente inicia-se a divisão citoplasmática (citocinese), completando-se desta forma a divisão celular que originará duas células-filhas. Nas células animais (sem parede celular) o início da citocinese é marcado pelo surgimento de uma constrição da membrana citoplasmástica na zona equatorial da célula. Este estrangulamento resulta da contracção de um conjunto de filamentos proteicos localizados juntos da membrana plasmática. O resultado é a criação atráves da célula mãe em duas células-filhas.

Video 5: Ciclo celular e respectivas Fases