Síntese de proteínas

 

As proteínas que podem ser enzimas, hormônios, pigmentos, anticorpos, realizam atividades específicas no metabolismo dos seres vivos. São produzidas sob o comando do DNA.

Observe o exemplo abaixo:

Proteínas	Funções
Pepsina	Degração de proteínas
DNA- polimerase	Síntese de DNA
Hemoglobina	Transporte de oxigênio
Miosina	Contração muscular
Insulina	Controle da glicose

O albino não produz melanina, porque o seu gene apresenta algumas diferenças em relação ao gene das pessoas normais.

O gene determina o fenótipo do ser vivo, através da síntese de proteínas específicas.

A informação para a síntese das proteínas está codificada no DNA; o código empregado  nessa linguagem é conhecido por código genético.

No código genético, cada palavra é uma sequência de 3 bases nitrogenadas – códon – que corresponde a um aminoácido. O código do DNA abaixo é transmitido para o RNA, conforme a tabela abaixo:

Código no DNA	Código no RNA	Aminoácidos	Abreviação do aminoácido
AAA	UUU	Fenilalanina	(Phe)
AAC, GAG	UUG, CUC	Leucina	(Leu)
CAA	GUU	Valina	(Val)
CCG, CCT	GGC,GGA	Glicina	(Gly)
CTT	GAA	Ácido glutâmico	(Glu)
GTA	CAU	Histidina	(His)
TGT	ACA	Treonina	(Thr)
AGG	UCC	Serina	(Ser)
GGG	CCC	Prolina	(Pro)

Vários códigos podem codificar o mesmo aminoácidos (degenerado) e os mesmos aminoácidos são codificados pelos mesmos códons em todos os seres vivos (universal).

Etapas da síntese proteica

Transcrição ‡ formação do  RNAm->  núcleo

Ativação           ligação dos dos      ‡ aminoácidos  ‡ citoplasma aminoácidos       ao RNAt

Tradução ‡ encadeamento dos                     aminoácidos       ‡ ribossomos                     formando a                       proteína

Transcrição

O RNAm sai do núcleo levando a mensagem do DNA para o citoplasma, onde se liga aos ribossomos.

Ativação dos aminoácidos

O RNAt captura aminoácidos dissolvidos no citoplasma e leva-os até os ribossomos. Em uma das extremidades do RNAt, aparece uma trinca de bases, chamada anticódon, que especifica o aminoácido.

Tradução

Nos ribossomos ocorre a entrada do RNAm, o primeiro códon ligase ao sítio um do ribossomo; em seguida, ocorre a ligação do anticódon do RNAt carregando o aminoácido correspondente, ocorrendo o encadeamento de vários aminoácidos, formando a proteína.

Ácidos nucléicos

 

Os ácidos nucléicos – DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico) – são substâncias essenciais para os seres vivos, pois mantêm a informação genética que controla a atividade celular e a hereditariedade.

Eles aparecem em todos os seres vivos, exceto nos vírus que apresentam DNA ou RNA, mas nunca os dois.

Os ácidos nucléicos são formados por um grande número de unidades chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por três tipos de moléculas: açúcar, base nitrogenada e fosfato.

A ligação entre os nucleotídeos da mesma cadeia é feita entre o fosfato de um nucleotídeo com a pentose de outro nucleotídeo, enquanto que a ligação entre os nucleotídeos das cadeias diferentes é feita pelas pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.

No DNA, devido à afinidade molecular, a base nitrogenada adenina somente se liga à timina, e a citosina sempre se liga à guanina.

A – T

C - G

Existem vírus com DNA formado por apenas uma cadeia  incompleta.

O RNA é formado por uma cadeia única de nucleotídeos. Os nucleotídeos do RNA apresentam fosfato, açúcar – ribose (pentose) e as bases nitrogenadas; adenina, guanina, citosina e uracila.

Tipos de RNA e suas funções:

Mensageiro (RNAm): copia a mensagem genética do DNA

Transportador (RNAt): transporta os aminoácidos do hialoplasma para os ribossomos.

Ribossômico (RNAr): componente estrutural dos ribossomos.

	DNA	RNA
	Desoxirribose	Ribose
Pentose
Bases pirimídicas	Citosina e timina	Citosina e uracila
	Duas	Uma
Cadeias
Localização	Principalmente no	Núcleo e
	núcleo	citoplasma
	Hereditariedade e controle da atividade celular	Síntese de proteínas
Função

Replicação

Replicação ou duplicação do DNA é chamada semi – conservativa, ou seja cada molécula–filha conserva metade da molécula–mãe, observe a figura abaixo:

Reaplicação do DNA   ..

Ocorre o rompimento das pontes de hidrogênio que ligam as bases nitrogenadas: as duas fitas afastam-se.

Os nucleotídeos de DNA livres, encaixam –se nas duas fitas que se afastaram. As cadeias – mãe servem de molde para a formação de duas novas cadeias de DNA, lembrando que o processo é ativado pela enzima DNA – polimerase.

Transcrição

Transcrição é o processo em que o RNA é sintetizado pelo DNA; a enzima atuante é a RNA – polimerase.

Ocorre a separação das fitas do DNA, devido ao rompimento das pontes de hidrogênio; em seguida, os nucleotídeos livres de RNA se encaixam em uma das cadeias de DNA, chamada cadeia ativa.

A molécula de RNA (fita única) desprende-se do DNA e reestabelece as pontes de hidrogênio entre as duas cadeias do DNA.

ORGANIZAÇÃO CELULAR DOS SERES VIVOS

 

Apesar  da diversidade entre os seres vivos, todos guardam  muitas semelhanças, pois apresentam material genético (DNA) em que são encontradas todas as informações  que controlam a  arquitetura e o funcionamento dos seres vivos.

O DNA é encontrado no interior  da unidade dos seres vivos,  conhecida como célula; com exceção dos vírus, todos os seres vivos são formados por células. No  interior das células, ocorrem todas as reações químicas dos seres vivos.  As células organizadas formam os tecidos, que se reúnem  para formar o s órgãos. A reunião de vários órgãos que funcionam em conjunto constitui um sistema ou aparelho. Os vários sistemas ou aparelhos - como o circulatório, o respiratório,  o esquelético, etc. -  constituem o organismo.  São organismos: um pé de alface, uma laranjeira, um lobo ou uma ameba. No caso da ameba, que é unicelular, não encontraremos todos os níveis de organização, visto que, não  existem tecidos, órgãos ou sistemas.

Os seres vivos celulares têm o corpo formado por um ou mais tipos de células.

Vocês já pararam para pensar: “quais as diferenças entre uma célula bacteriana  e uma célula  animal?”

 O estudo das  células permitiu conhecermos dois padrões celulares fundamentais: a célula procariótica e a célula eucariótica.

Os seres vivos que  possuem células procarióticas são chamados procariontes. Estas células mais simples  são encontradas em bactérias e cianobactérias.

A maioria dos seres vivos, desde uma ameba (protozoário) até os vegetais e animais, possuem células eucarióticas e são chamados eucariontes.

CÉLULA PROCARIÓTICA

As células procarióticas apresentam:

Parede celular – envoltório protetor

Membrana Plasmática – envoltório protetor

Nucleóide – formado por DNA, onde encontramos as informações genéticas da célula.

Citoplasma – composto por material gelatinoso, no qual encontramos os ribossomos , os únicos organoides da célula.

Ribossomos – realizam a síntese das proteínas das células.

A principal característica da célula procariótica é a ausência de um núcleo organizado.

CÉLULA EUCARIÓTICA

As células eucarióticas apresentam: membrana plasmática, citoplasma e núcleo.

A  membrana plasmática é  um envoltório protetor da célula, apresenta uma propriedade importante que é a permeabilidade seletiva: controla a entrada e saída  das substâncias.

No  citoplasma, encontramos vários organóides: as mitocôndrias responsáveis pela produção de energia, os ribossomos que sintetizam as proteínas das células, os lisossomos que realizam a digestão intracelular,  o complexo de Golgi que armazena e secreta substâncias, o retículo  endoplasmático que transporta e sintetiza substâncias, e outras estruturas que estudaremos posteriormente.

O núcleo é organizado devido à presença de um envoltório nuclear que envolve o material genético da célula, o DNA.  Encontramos também no núcleo, o nucléolo, corpúsculo onde ocorre a montagem dos ribossomos e o suco nuclear ou carioplasma.

Seres acelulares

Os vírus não apresentam estrutura celular verdadeira, são considerados parasitas obrigatórios, isto é, somente se reproduzem e são ativos quando estão no interior de outras células vivas. Os vírus são constituídos por uma cápsula de proteína, chamada capsídeo, que envolve um filamento de ácido nucléico, denominado DNA ou RNA. Observe a estrutura viral abaixo:

CITOGENÉTICA HUMANA

1. INTRODUÇÃO

    Esta página trata da citogenética humana, abordando conceitos e definições sobre o tema. Tem como objetivo mostrar e esclarecer ao leitor alguns tópicos que, por acaso, permaneçam como dúvidas. O estudo dos cromossomos humanos é tão recente que suas primeiras descobertas não têm meio século, por isso, é um ramo da biologia que tende a crescer, explorar novas áreas e servir de veículo para o auxílio para vários fenômenos que acontecem nos cromossomos.

2. CITOGENÉTICA HUMANA

2.1 CONCEITOS
    Para um melhor entendimento do assunto aqui abordado, faz-se necessário um conhecimento prévio dos termos aqui utilizados.
    Cariótipo: conjunto de cromossomos característicos de uma espécie.
    Cromossomos: longa molécula de DNA associada com proteínas (histona).
    Cromossomos Autossomos: são os cromossomos que equivalem nos indivíduos masculinos e femininos. (22 pares)
    Cromossomos Sexuais ou Heterossomos: são os cromossomos que se diferem nos indivíduos masculinos e femininos (1 par X e Y).
    Aberração Cromossômica: qualquer modificação no cariótipo, podem ser numéricas ou estruturais.

2.2 CARIÓTIPO HUMANO NORMAL
    Tjio e Levan estabeleceram, em 1956, que o número diploide correto de cromossomos do cariótipo humano era 46, sendo composto de 23 pares de cromossomos homólogos: 22 pares autossomas + XY (no sexo masculino) ou XX (no sexo feminino). Três anos mais tarde, foi descoberta uma alteração no cariótipo normal, era um trissomia em indivíduos portadores da síndrome de Down (comentada a seguir), descoberta por Lejeune.
    Foi a partir de então que foi possível explicar aproximadamente 12 síndromes congênitas humanas e demonstrar que cerca de 5 entre 1000 recém-nascidos apresentam algum tipo de aberração cromossômica.

2.3 TÉCNICAS DE CARIOTIPAGEM
    Diversas técnicas são usadas no estudo do cariótipo humano, são empregadas culturas de fibroblastos de medula óssea, sangue periférico e pele. As mitoses são bloqueadas com colchicina (substância que bloqueia a formação dos microtúbulos do fuso) durante a metáfase. O cariótipo é habitualmente obtido através de fotomicrografia.
    Cada cromossomo é recortado e alinhado com o seu homólogo em uma ordem decrescente de tamanho. Esta técnica é facilitada pela determinação do índice centromérico, razão entre os comprimentos dos braços longos e curtos do cromossomo.
    É possível a obtenção de células para cariotipagem e diagnóstico de aberrações cromossômicas mesmo antes do nascimento da criança. Isto é possível através da amniocentese, ou seja, punção da parede uterina com uma agulha para obtenção do fluido amniótico, que é analisado para determinar se o feto possui alguma aberração e até mesmo o sexo deste.

2.4 CROMOSSOMAS SEXUAIS
    Um dos sexos possui um par de cromossomos sexuais idênticos (XX), no caso do ser humano é o sexo feminino; o outro pode ter um único cromossoma sexual, que pode encontrar-se não-pareado (XO) ou pareado com um cromossoma Y (XY), no caso do ser humano é o sexo masculino.
    Os gametas humanos não são idênticos no que diz respeito aos crimissimas sexuais. Os indivíduos do sexo masculino (XY) produzem 50% de gametas que transportam o cromossoma X e 50% gametas que transportam o cromossoma Y, enquanto os indivíduos do sexo feminino (XX) só produzem gametas que transportam o cromossoma X, por esta razão, os indivíduos do sexo masculino são chamados de sexo heterogamético e eles que determinam o sexo da prole.

2.4.1 CROMATINA X
    Em 1949, Barr e Bertram descobriram que no núcleo interfásico de células de indivíduos do sexo feminino existe um pequeno corpúsculo de cromatina que não aparece nas células do sexo masculino. Este corpúsculo foi chamado de cromatina sexual ou corpúsculo de Barr e a partir da confer6encia de Paris, cromatina X. A cromatina X pode ser encontrada em diferentes posições no núcleo, ela deriva de um dos cromossomas X presentes na célula, o número de cromatina X é dado por: nX - 1, ou seja, número de cromossomas X menos uma unidade. Por exemplo, um indivíduo normal do sexo feminino (XX) possui apenas 1 cromatina X. nX = 2.

2.4.2 CROMATINA Y
    Estudos realizados com cromossomos Y revelaram que grande parte do cromossomo Y é heterocromático, e aparece na interfase como um um corpúsculo altamente fluorescente, denominado cromatina Y. O número de cromatina Y é igual ao número de cromossomos Y, por exemplo um indivíduo XYY tem 2 cromatina Y.

2.5 ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS
    O funcionamento normal do sistema genético depende da estabilidade do material genético contido nos cromossomas. O cariótipo pode modificar-se levando a alterações genéticas, tais alterações podem ser no número de cromossomas quanto na sua estrutura.
    As alterações no número de cromossomos pode levar a euploidia ou aneuploidia. A euploidia é uma modificação onde todos os cromossomos do cariótipo estão aumentados ou diminuídos. E a aneuploidia é uma alteração no fato da presença de números anormais de um ou mais cromossomos do cariótipo.
    A aneuploidia pode ser resultado de uma falha na separação de um par de cromossomas¹ durante a meiose. Nos indivíduos ditos monossômicos, um dos cromossomos do par não chegou ao polo da célula; e nos trissômicos, existe um cromossoma a mais, existindo 3 cromossomas do mesmo tipo. Quando a não-disjunção ocorre na meiose, todas as células ficam comprometidas, ou seja, todas as células apresentam o mesmo cariótipo, cariótipo anormal. Caso a não-disjunção ocorra na mitose, somente certas células somáticas são anormais.

2.5.1 ALTERAÇÕES NO NÚMERO DE CROMOSSOMAS

• Síndrome de Down
      A síndrome de Down é uma anomalia cromossômica ligada à presença de um cromossomo idêntico aos do par 21, por esta razão a S. Down é chamada de trissomia do 21. É a mais frequente das anomalias cromossômicas.
      O portador da S. Down apresenta um fenótipo característico: fenda palpebral oblíqua, baixa estatura, cabelos lisos e macios, retardo no desenvolvimento e mental e outras.
  
  

• Síndrome de Klinefelter
      A síndrome de Klinefelter é causada pela constituição genética anômala. O cariótipo mais frequente é do tipo 47, XXY. Os indivíduos portadores desta síndrome apresentam pênis normal ou diminuído, testículos sempre pequenos e duros, são estéreis.
  
  

• Síndrome de Turner
      Caracterizada pela falta total ou parcial de um cromossomo X O cariótipo é do tipo 45,XO, fenotipicamente são fêmeas. Os portadores apresentam estatura retardada, ovários rudimentares, não apresentam menstruação e não apresentam características sexuais secundárias.

  2.5.2 ALTERAÇÕES NA ESTRUTURA DOS CROMOSSOMAS
      A aberração cromossômica é uma desorganização na estrutura cromossômica que pode ser observada ao microscópio. Quando ocorre uma mutação gênica, ocorre alteração na sequência de bases do DNA; tais alterações podem ser observadas através da expressão do gene, e podem ser intra ou intercromossômicas.
      As principais aberrações cromossômicas são:    

• Deleção ou deficiência: envolve a perda de material cromossômico;

• Duplicação: um segmento do cromossoma é representado duas ou mais vezes, se o fragmento duplicado incluir o centrômero ele pode ser incorporado ao cariótipo como um cromossoma extra;

• Inversão: envolve a inversão de 180° de um segmento cromossômico.

FOTOSSÍNTESE

 

As plantas são seres autótrofos. Graças à presença de clorofila em suas folhas, elas são capazes de captar energia luminosa do sol e utilizá-la na síntese de moléculas orgânicas, que lhes servirão de alimento. Esse processo, que será explicado a seguir, é chamado de fotossíntese. 6CO₂ + 12H₂O ® C6H12O6 + 6H₂O + 6O₂

Os Cloroplastos

     Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vida dos animais: a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmente discoidais. Sua cor é verde devido a presença de clorofila. No seu interior existe um conjunto bem organizado de membranas, as quais formam pilhas unidas entre si, que são chamadas de grana. Cada elemento da pilha, que tem o formato de uma moeda, é chamado de tilacóide. Todo esse conjunto de membranas encontra-se mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto, chamado de estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculas de clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupos, formando estruturas chamadas de “complexos de antena”.

Fase clara
     A fotossíntese é dividida em duas fases: clara e escura. A fase clara, também chamada de fotoquímica, consiste na incidência da luz solar sob a clorofila A. Elétrons são liberados e recebidos pela plastoquinona (aceptor primário de elétrons). Estes elétrons passam por uma cadeia transportadora liberando energia utilizada na produção de ATP. Os elétrons com menos energia entram na molécula de clorofila A repondo os liberados pela ação da luz. A molécula de clorofila absorve energia luminosa. Este energia é acumulada em elétrons que, por este fato, escapam da molécula sendo recolhidos por substâncias transportadoras de elétrons. A partir daí, estes irão realizar a fotofosforilação, que, dependendo da substância transportadora, poderá ser cíclica ou acíclica. Em todos os dois processos, os elétrons cedem energia, que é utilizada para a síntese de ATP através de fosforilação (processo em que adiciona um fosfato rico em energia no ADP).

Fotofosforilação acíclica
     Esta relacionada basicamente com a fotólise da água Fotofosforilação cíclica: O elétron sai da clorofila A, é captado pela ferrodoxina e passa por transportadores de eletrons, havendo nos cloroplastos. liberação de energia, que será utilizada na síntese de ATP. É importante citar que estes processos acontecem simultaneamente nos cloropastos.

Fase escura
     Ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um composto de 5 carbonos, a ribulose difosfato (RDP), que funciona como “suporte” para a incorporação do CO₂.

Ciclo de Calvin
     A molécula de CO₂ se liga ao suporte de RDP desencadeiando um ciclo de reações no qual se formam vários compostos de carbono. Para formação de uma molécula de glicose é necessário que ocorram 6 ciclos destes. Os átomos de Hidrogênio da água são adicionados a compostos de carbonos, obtidos a partir de CO₂, havendo uma redução de gás, com produção de glicose.

Plantas C4
     O mecanismo de fixação do CO₂ não representa o único, descoberto por Calvin, utilizado pelas plantas verdes para fixar este elemento. Em 1960, foram encontradas evidências de que o primeiro produto fotossintético da cana de açúcar não era o PGA de 3 carbonos, mas um composto de 4 carbonos. Este aspecto se distingue das plantas C 3 nas quais o produto intermediário da fotossíntese é um composto de 3 carbonos, o PGA.

Plantas Canr
     Um terceiro modo de fixação, a fotossíntese com metabolismo ácido, evoluiu independentemente em muitas plantas como os cactos. Utiliza-se também moléculas de 4 carbonos. Nestas plantas, os ácidos málicos e isocítrico acumulam-se nas plantas durante a noite e são novamente convertidos em gás carbônico na presença de luz. Este processo é claramente favorável em condições de alta luminosidade e escassez de água. Estas plantas dependem muito deste processo, pelo fato de seus estômatos estarem fechados durante o dia a fim de retardar a perda de água. As células estomáticas são as únicas células epidérmicas que fazem fotossíntese e produzem glicose.

Fatores que afetam a fotossíntese
     A fotossíntese é afetada por vários fatores, tais como a intensidade luminosa, a temperatura e a concentração de gás carbônico no ar. Por exemplo: em uma planta mantida em um ambiente com temperatura e concentração de CO₂ constantes, a quantidade de fotossíntese realizada passa a depender exclusivamente da luminosidade.