Metabolismo celular

O nome da substância misteriosa que é produzida por todas aquelas pequenas usinas de energia (mitocôndrias) e que serve de moeda de troca energética para a célula é Adenosina tri fosfato mais conhecida como ATP. 

1) Mas que substância é mesmo esse ATP? Essa substância é um nucleotídeo constituído por uma base nitrogenada (a adenina), por um açúcar (a ribose) e por três grupamentos fosfato, por isso e chamada tri fosfato. A adenina ao se unir a ribose forma a adenosina. Se apenas um fosfato se ligar a adenosina, teremos então o monofosfato de adenosina: AMP (que é super importante para o sistema nervoso dos organismos!); a ligação a um segundo fosfato vai originar o difosfato de adenosina (ADP) e, ao ligar-se a um terceiro fosfato teremos o famoso trifosfato de adenosina ou ATP (a sigla vêm do inglês Adenosine Triphosphate).

2) Por que o ATP é um bom armazenador de energia? Isso têm a ver com os 3 fosfatos que ele carrega? Boa pergunta! Sim, a característica do ATP ser um ótimo armazenador de energia tem tudo a ver com os fosfatos. As ligações dos fosfatos (entre eles) são ligações de alta energia, permitindo acumulá-la em grande quantidade. Outra coisa muito importante é que o ATP pode “ceder” essa energia à maioria dos processos vitais realizados pela célula, ou seja, ela não somente armazena como principalmente transfere de maneira eficaz, a energia acumulada. 

O papel do ATP como “moeda energética” da célula. As reações catabólicas liberam energia, que é armazenada nas moléculas de ATP. A célula utiliza essa energia armazenada para realizar trabalho, por exemplo para a união de aminoácidos, para a fabricação das proteínas, no transporte de substâncias através da membrana plasmática, na contração muscular etc.

3) Será que a energia que o nosso corpo precisa para realizar todas as muitas atividades que realiza provêm dos alimentos? Sim, sem dúvida, os alimentos que ingerimos fornecem a energia necessária para que as nossas células, e o nosso organismo possam realizar as suas funções. 

4) Isso ocorre com todos os alimentos? Mesmo com a alface que a mãe obriga a comer? Sim, todos os alimentos fornecem energia ao nosso organismo em forma de ATP, incluindo o alface, o jiló, o quiabo e por aí vai. Existem alimentos mais e outros menos energéticos, mas vamos por parte.

Em princípio TODOS os alimentos que ingerimos devem ser degradados em moléculas mais simples a serem utilizadas pelas células, utilizando reações exotérmicas (exo=exterior e térmica vem de calor: energia), ou seja, reações que produzem energia. Dito de uma outra forma, todos os alimentos que ingerimos estão reduzidos, isto é, possuem elétrons que podem ser doados, e precisam ser transformados (os alimentos) em substâncias bem mais simples que sejam capazes de receber elétrons (substâncias oxidadas). Lembre-se: quando acontece uma reação química em que moléculas são degradadas, os átomos se reassociam formando outras moléculas. Então para que os nutrientes que ingerimos sejam oxidados, estes precisam reagir com o gás oxigênio (O2 ), liberando energia. Parte dessa energia é armazenada no ATP, que você já conhece muito bem! Para ser utilizada nos processos celulares.

5) Até aqui tudo bem, mas estamos falando de nutrientes e de O2 . O oxigênio será utilizado na respiração celular (que ocorre na mitocôndria); e quando comemos aquela alface ou aquela batatinha frita estamos ingerindo glicose que é um carboidrato, entre outros nutrientes. Logo falaremos desses outros nutrientes. Quando uma molécula de glicose reage com 6 moléculas de oxigênio, formam-se 6 moléculas de gás carbônico (CO2 ) e 6 de água (H2 O). A energia liberada nesse processo é suficiente para a fabricação de cerca de 38 moléculas de ATP: isto ocorre a partir de 38 moléculas de ADP e 38 fosfatos. TODO esse processo a partir dos nutrientes, utilizando O2 para obter energia em forma de ATP e produzir CO2 e H2 O é chamado de respiração celular ou respiração aeróbica por utilizar o oxigênio atmosférico.

Para obter a energia da batatinha frita (que está reduzida) o organismo precisa oxidá-la completamente, para finalmente obter a energia em forma de ATP. Esse processo todo chama-se respiração celular e ocorre principalmente dentro das mitocôndrias (as pequenas usinas) da célula. 

O processo de respiração celular têm três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa. Bom, em primeiro lugar, a glicose é degradada através de várias enzimas específicas num total de 10 reações a duas moléculas menores o ácido pirúvico ou piruvato. Este processo chamado glicólise ocorre no citoplasma celular (especificamente no citosol ou líquido citoplasmático). Para que a glicose possa ser ativada a célula gasta 2 ATP, esse “investimento” é pago com juros, pois a cada molécula de glicose são produzidos pela glicólise 4 ATPs. Isto significa que o rendimento total da glicólise são 2 ATP (Produz 4, mas gasta 2, o “saldo” são 2 ATPs). Na glicólise também são liberados elétrons energizados e íons H+.

Os ácidos pirúvicos e os íons H+ produzidos durante a glicólise são conduzidos para dentro da mitocôndria, onde libertarão sua energia restante. O ácido pirúvico libera uma molécula de gás carbônico e uma de acetil. A molécula de acetil inicia uma série de oito reações (lembra que estamos dentro da mitocôndria) chamada de ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. Os produtos finais do ciclo de Krebs são 2 CO2 além de mais elétrons energizados e íons H+ . 6) Os elétrons energizados e íons H+ devem ser muito importantes, pois são produzidos tanto na glicólise como no ciclo de Krebs. Isto é verdade? Por quê?

Sim, é verdade, estes elétrons energizados e íons H+ passam por substâncias transportadoras que ficam literalmente “enfileiradas” na membrana interna da mitocôndria formando a chamada cadeia respiratória ou cadeia de transporte de elétrons. Este transporte de elétrons permite que eles liberem gradativamente o excesso de energia. Essa energia é utilizada para forçar os íons H+ para o espaço entre as duas membranas mitocondriais. Os íons H+ acumulados nesse espaço são difundidos de novo para dentro da matriz mitocondrial. Essa passagem de íons H+ produz muita energia, pois fosforila ADP para formar ATP, esse processo é chamado de fosforilação oxidativa.

Muitos fungos e bactérias vivem em ambientes pobres em O2 , a obtenção de energia se dá pela degradação parcial de moléculas orgânicas a moléculas menores. Este processo é a fermentação. As células do nosso corpo também podem realizar a fermentação quando falta O2 para a respiração celular. Este processo também começa com a degradação da glicose, a glicólise produzindo 2 ácidos pirúvicos, e liberando energia para um “saldo” de 2 ATP. Em seguida o ácido pirúvico pode-se transformam em ácido lático ou etanol e CO2 .

Como você já deve ter ouvido falar, os esportistas podem acumular ácido lático nos seus músculos. Este processo é denominado de fermentação lática, e além das células musculares pode ser realizado por algumas bactérias, por exemplo, as bactérias que fermentam o leite. Em outra situação o ácido pirúvico proveniente da glicólise transforma-se em etanol (álcool etílico) e CO2 , este processo de fermentação alcoólica é realizado por alguns fungos, como o fermento de pão ou o fungo de padaria Saccharomyces cerevisiae. Há milênios a humanidade utiliza as leveduras para produzir bebidas alcoólicas e na produção de pão.

Continuando, nós sabemos que você não ingere somente glicose na sua alimentação! Então vamos estudar quais substâncias estão presentes nas células, e consequentemente, nos alimentos.

7) Os átomos que formam a matéria componente dos seres vivos são diferentes daqueles que formam a matéria não viva? Não, embora na matéria viva predominem certos tipos de átomos. Eles são idênticos aos encontrados na matéria não viva. Os átomos são unidades que compõem as moléculas. Uma molécula pode ser formada por dois, três ou milhares de átomos, por exemplo, a molécula de água é formada por dois átomos de H (hidrogênio) e um átomo de O (oxigênio), já a molécula de DNA (que você tem ouvido falar muito) têm milhares de átomos de C (carbono) entre milhares de átomos de outros elementos químicos. Quando a matéria viva é analisada em relação aos átomos que a formam, os mais abundantes são: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S).

8) Então se os átomos da matéria não viva são os mesmos da matéria viva, existe algum deles que faça a diferença? A matéria viva está formada por moléculas orgânicas, e o átomo de carbono (C) forma a estrutura básica de todas elas. Nestas moléculas há carbonos unidos em sequência formando cadeias carbônicas. O carbono pode formar ligações com outros átomos e dessa forma originar diferentes moléculas orgânicas.

Os átomos quase nunca se encontram sozinhos, eles estão unidos a outros átomos por ligações. A ligação covalente ocorre na camada mais externa do átomo (entre os elétrons mais externos) e é muito firme e estável. O átomo de H, pode realizar apenas uma ligação covalente, o átomo de oxigênio, duas; o átomo de nitrogênio, três; e o átomo de carbono pode realizar quatro ligações covalentes! Será por isso que o átomo de carbono forma esqueletos carbônicos nas moléculas orgânicas?

 As proteínas são formadas pelos ribossomos da célula, estas, uma vez desligadas dos ribossomos, entram no retículo endoplasmático rugoso (RER) onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Nesta “viagem” pelo RER e pelo Golgi as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pequenas bolsas membranosas podendo atuar dentro da própria célula ou no meio externo.

– O retículo endoplasmático rugoso (RER) e o aparelho de Golgi funcionam de modo integrado. Proteínas produzidas pelos ribossomos penetram no RER, de onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Neste, as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pequenas bolsas membranosas, que podem atuar dentro da própria célula ou no meio externo. A fotomicrografia eletrônica mostra a região apical de uma célula animal, repleta de grãos de secreção prontos para ser eliminados (aumento ≅ 6.600 vezes).

10) As proteínas são de fato as moléculas orgânicas mais abundantes nos seres vivos. E quanto às outras? Voltando a nossa conversa sobre a composição da matéria viva, em segundo lugar (em termos de abundância) estão as gorduras: 

A principal característica das gorduras ou lipídios é que são insolúveis em água e há três tipos principais: 

a) Glicerídeos: são os óleos e as gorduras, sendo todos eles formados por uma molécula de glicerol (um álcool de três carbonos) e ácidos graxos. Os glicerídeos são usados como reserva de energia. 

b) Ceras: longas moléculas de ácidos graxos unidas a moléculas de álcool de cadeia longa. São altamente insolúveis e impermeabilizam a superfície das folhas das plantas, reduzindo a perda de água pela transpiração. 

c) Esteroides: constituem uma categoria “especial” de lipídeos. São compostos de quatro anéis de carbono, interligados com átomos de hidrogênio (H) e oxigênio (O). O vilão colesterol é um esteroide. Se você lembra, a membrana celular é formada por um tipo especial de lipídeo (um tipo de glicerídeo) os fosfolipídeos que são constituídos por duas cadeias de ácidos graxos e um átomo de fósforo.

Os ácidos nucléicos formam o DNA, a molécula que carrega toda as informações genéticas dos seres vivos! O nome deriva deles terem sido encontrados no núcleo das células.

Existem dois tipos de ácidos nucléicos: o DNA (ácido desoxiribonucléico) e o RNA (ácido ribonucléico). Ambos possuem uma estrutura básica chamada nucleotídeo, constituída por uma base nitrogenada, um açúcar, e pelo ácido fosfórico. Os açúcares são a desoxirribose para o DNA e a ribose para o RNA. As bases adenina e guanina são púricas e as bases citosina e timina são pirimídicas.

Resumindo, o metabolismo celular é o conjunto de todas as reações químicas ocorridas nas células dos seres vivos, é o que lhes permite crescer, manter a sua identidade e se reproduzir.

11) Por que a Teoria Celular é uma ideia unificadora dentro da Biologia? Porque ela permitiu vislumbrar um princípio básico em meio a toda a diversidade dos seres vivos: apesar de variarem em uma série de aspectos, TODOS os seres vivos são formados por células. A Teoria Celular foi estabelecida entre os anos de 1938 e 1939 por dois pesquisadores Matthias Schleiden e Theodor Schwann, baseados nas próprias observações e na de vários outros cientistas: “Todos os seres vivos – animais, vegetais ou protozoários – são compostos por células e por produtos dessas células”.

DNA

Durante a evolução da célula formou-se uma molécula, que hoje sabemos ser o ácido desoxirribonucléico (DNA ou ADN): molécula longa, formada pela junção de um grande número de nucleotídeos, e que contém a informação genética codificada.

O DNA constitui uma espécie de código que determina o que uma célula tem. Além disso, o DNA é capaz de produzir uma cópia dele mesmo.

Antes de entrarmos no estudo do DNA propriamente dito, faz-se necessária a compreensão de alguns conceitos sobre relação entre cromossomos e DNA.

Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA (ácido desoxirribonucléico). Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração.

O material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias está representado nas células pelos cromossomos.

Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucléico, denominado ácido desoxirribonucléico, o DNA.

Nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínas básicas. É na molécula de DNA que estão contidos os genes, responsáveis pelo comando da atividade celular e pelas características hereditárias. Cada molécula de DNA contém vários genes dispostos linearmente ao longo da molécula. Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos denominados ribonucléicos, que comandarão a síntese de proteínas.

Nas células procarióticas, os cromossomos encontram-se imersos no próprio citoplasma formando uma estrutura denominada nuclóide. Nas células eucarióticas os cromossomos encontram-se separados dos citoplasma pela membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada núcleo. A presença de carioteca é uma característica típica das células eucarióticas, que as distingue das procarióticas. Além disso, as células procarióticas não apresentam organelas membranosas, como ocorre com as eucarióticas.

A molécula de DNA é constituída por uma seqüência de nucleotídeos, que por sua vez é formado por três diferentes tipos de moléculas:

- um açúcar (pentose)

- um grupo fosfato

- uma base nitrogenada

               O Nucleotídeo:

              A orientação das ligações entre as três moléculas constituintes dos nucleotídeos é essencial para se determinar o sentido da dupla fita de DNA.

                           A ligação entre a base nitrogenada e a pentose

Esta ligação é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose.             

                            A ligação entre o grupo fosfato e a pentose

Esta ligação é feita através de uma ligação fosfoéster com a hidroxila ligada ao carbono-5 da pentose.

Para a formação da molécula de DNA é necessário que ocorra a ligação entre os nucleotídeos.

Os nucleotídeos estão ligados covalentemente por ligações fosfodiéster formando entre si pontes de fosfato.

O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo através de uma ligação fosfodiéster.

Devido a esta formação a cadeia de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose.

 Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3'

 Sabendo-se como são feitas as ligações entre os nucleotídeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a estrutura tridimensional do DNA.

James Watson e Francis Crick postularam um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difração de raio-X.

O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de sentido rotacional à direita.

 Ainda com base nestes estudos, concluiu-se que na dupla hélice as duas fitas de DNA estão em direção opostas, isto significa que são anti-paralelas. O termo anti-paralelas deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua síntese (5'---3') enquanto que a outra está invertida (3'----5').

Esta conformação em fitas anti-paralelas levará à necessidade de mecanismos especiais para a replicação do DNA.

 Com base na estrutura de dupla hélice do DNA e nas características de hidrofobicidade das moléculas, a estrutura do DNA fica da seguinte forma:

O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) - estão localizados na parte externa da molécula.

As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) - estão localizadas na parte interna da molécula.

A relação espacial entre as duas fitas cria um sulco principal e um sulco secundário.

O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente: adenina com timina e citosina com guanina.

A proximidade destas bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes de hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina.

A dupla hélice é mantida unida por duas forças:

Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares

Por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.

Estudos recentes mostram que existem duas formas de DNA com a hélice girando para a direita, chamadas A-DNA e B-DNA, e uma forma que gira para a esquerda chamada Z-DNA. A diferença entre as duas formas que giram para a direita está na distância necessária para fazer uma volta completa da hélice e no ângulo que as bases fazem com o eixo da hélice.

    B-DNA: Tem a dupla hélice mais longa e mais fina. Para completar uma volta na hélice são necessários 10 pares de bases.

      A-DNA: Tem a forma mais curta e mais grossa. Para completar uma volta na hélice são necessários 11 pares de bases.

Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a conformação A-DNA.

Existe uma terceira forma de DNA que difere das duas anteriores, pois seu sentido de rotação é para a esquerda, este tipo de DNA é chamado de Z-DNA. Esta conformação é mais alongada e mais fina do que o B-DNA. Para completar uma volta na hélice são necessários 12 pares de bases. O DNA, em solução com altas concentrações de cátions, assume a conformação Z-DNA.

Em eucariotos o DNA tende a assumir a conformação Z-DNA devido a metilação do DNA.

Soluções de DNA, em pH = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente viscosas;

A altas temperaturas ou pH extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de bases. Esta desnaturação faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA;

Durante a desnaturação nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando, portanto, as duas fitas de DNA separadas;

Quando o pH e a temperatura voltar ao normal, as duas fitas de DNA espontaneamente se enrolam formando novamente o DNA dupla fita. Este processo envolve duas etapas:

A primeira é mais lenta pois envolve o encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice.

A segunda etapa é mais rápida e envolve a formação das pontes de hidrogênio entre as bases complementares reconstruindo a conformação tridimension

Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações.

 Duas teorias tentaram explicar a replicação do DNA:

Teoria conservativa: Cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando num novo DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais" (fita nova com fita nova formam uma dupla hélice e fita velha com fita velha formam a outra dupla fita).

 Teoria semi-conservativa: Cada fita do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a fita velha pareia com a fita nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formam-se duas outras iguais a ela. Cada DNA recém-formado possui uma das cadeias da molécula mãe, por isso o nome semi-conservativa.

A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos.

 

Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada DNA ligase vai ligando um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.

 Além da capacidade de duplicação o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucléico muito importante para a célula: o ácido ribonucléico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são polinucleotídeos.

Em 1941, os pesquisadores Beadle e Tatum, fazendo experiências com um tipo de bolor de pão, a Neurospora sp, observaram que nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito. O bolor crescia num meio de cultura contendo açúcar e diversos sais inorgânicos. Seus esporos eram submetidos a raios X e alguns deles passavam depois a produzir bolores com novas características. Por exemplo, alguns perdiam a capacidade de fabricar lisina e só conseguiam sobreviver quando aquele aminoácido era acrescentado ao meio de cultura. Essa incapacidade foi relaciona com a falta de uma enzima necessária para a síntese de lisina. Concluíram, então, que os raios X teriam danificado a formação daquele tipo específico de enzima.

Como a produção de uma enzima depende de informação codificada no DNA, a conclusão daqueles pesquisadores ficou conhecida como a relação "um gene - uma enzima". Atualmente, fala-se, com maior precisão, na relação "um gene - uma cadeia polipeptídica".

A modificação genética induzida através dos raios X é conhecida como mutação. As mutações podem resultar de uma alteração na seqüência dos nucleotídeos, ou de quebras e mudanças de posição dos fragmentos da molécula de DNA. Portanto são mutações as alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, que persistem através das autoduplicações, transmitindo-se às células-filhas. Existem também erros que ocorrem no RNA, no momento das transcrições ou das traduções, e afetam somente a própria célula.

As mutações são produzidas por agentes mutagênicos, que compreendem principalmente vários tipos de radiação, dentre os quais os raios ultravioleta, os raios X e substâncias que interferem na autoduplicação do DNA ou na transcrição do RNAm, determinando erros nas seqüências dos nucleotídeos.

 A lista das substâncias mutagênicas tem aumentado muito nos últimos anos, sendo bastante conhecidos o gás mostarda, o ácido nitroso, a bromouracila, o formaldeído, a nicotina. Vários tipos de câncer podem ser produzidos por alterações ocorridas nos ácido nucléicos; por isso os mesmos agentes mutagênicos podem ser também cancerígenos.

O RNA (ácido ribonucléico) é o ácido nucléico formado a partir de um modelo de DNA.

O DNA não é molde direto da síntese de proteínas. Os moldes para síntese de proteínas são moléculas de RNA. Os vários tipos de RNA transcritos do DNA são responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma.

 Existem três tipos de RNAs:

      •RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas.

 Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total.

      •RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.

 Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores.

     •RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos.

 Os RNAr correspondem a 85 % do RNA total da célula, e são encontrados nos ribossomos (local onde ocorre a síntese protéica).

  Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que obtêm informações em moldes de DNA.

 O RNAr é produzido pelo DNA da região organizadora do nucléolo e, associado a proteínas, vai constituir os nucléolos. Depois passa ao citoplasma para formar os ribossomos.

 O RNAm leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. Existe um tipo de RNAm para cada tipo de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma proteína. O RNAm transporta a informação genética na forma de códons, copiados do DNA; um códon consiste em uma seqüência de três nucleotídeos.

O RNAt move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e deslocando-se até os ribossomos. Apresenta regiões com pareamento de bases, que lhe conferem um aspecto de "trevo de três folhas".

Cada molécula de RNAt apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma região com uma sequência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com um dos códons do RNAm.

Os vários tipos de RNA, transcritos do DNA, que vão participar da síntese de proteínas, deslocam-se do núcleo para o citoplasma.

O RNAr, inicialmente armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma e, associado a proteínas, forma os ribossomos, que se prendem às membranas do retículo endoplasmático. Os ribossomos dispõem-se enfileirados, constituindo os polirribossomos ou polissomos, junto dos quais as proteínas vão ser sintetizadas. Cada polissomo é também denominado unidade de tradução, pois permite a síntese de um tipo de polipeptídeo.

O RNAm move-se para o citoplasma e vai ligar-se aos polirribossomos. Ele é formado por uma sequência de trios de nucleotídeos, que correspondem a diferentes aminoácidos. Cada trio é um códon, e os diferentes códons determinam o tipo, o número e a posição dos aminoácidos na cadeia polipeptídica.

O RNAt desloca-se para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, deslocando-os até pontos de síntese proteica. Numa determinada região, a molécula de RNAt apresenta um trio especial de nucleotídeos, o anticódon, correspondente a um códon do RNAm. Uma das extremidades da molécula de RNAt só se liga a um tipo de aminoácido.

Sistema circulatório

A função do sistema circulatório é de transportar substâncias pelo corpo. O oxigênio e a glicose para os tecidos, pra que aja a produção de energia, e o gás carbônico e outras excretas são eliminados pelas células e transportados para o sistema respiratório e urinário são exemplos da importância do sistema circulatório no corpo humano. 

Esse sistema é formado pelo coração, artérias e veias. As duas últimas se ramificam tornando-se bem finas formando os capilares sanguíneos. A circulação do sangue no corpo pode ser dividida em duas etapas: a pequena circulação, aonde o sangue venoso (rico em gás carbônico e pobre em oxigênio) vai do coração até o pulmão, eliminando o CO2 e sendo oxigenado passando a ser chamado sangue arterial (rico em O2 pobre em CO2), e a grande circulação onde o sangue arterial é levado para todo corpo e traz de volta pro coração o sangue venoso. 

Na maior parte do sistema circulatório veias transportam sangue venoso e artéria sangue arterial. Mas nem sempre sangue isso acontece, pois na pequena circulação o sangue venoso é levado até o pulmão pela artéria pulmonar e ao sair do pulmão, o sangue arterial vai até o coração pela veia pulmonar.

Para fazer circular um líquido dentro de um sistema de tubos, é necessária uma bomba. Essa bomba é, no sistema circulatório humano, o coração. Uma das características mais notáveis do coração como bomba é a sua capacidade de ajuste às necessidades do corpo.

Cada vez que o coração bate, a pressão do sangue sobe, principalmente perto do coração, e cai na medida em que o coração relaxa. O ciclo se repete, dando lugar às conhecidas pressões máxima (durante a contração do ventrículo esquerdo) e mínima (durante a fase de relaxamento do ventrículo esquerdo), que podem ser medidas, por exemplo, em uma artéria no braço. Claro que a pressão não é igual em todo o sistema circulatório. Ela é maior no coração e nas grandes artérias, e bem mais baixa nas veias.

O seu coração trabalha por si próprio, você não o regula conscientemente. Lembra da relação com atividade física? O primeiro ponto para esclarecer como o coração funciona é entender que o coração é um músculo do tipo esquelético, que tem a sua atuação modificada por estímulos nervosos e endócrinos, mas não depende deles para se contrair. Este fato é conhecido há muito tempo, pois corações de vertebrados (incluindo de humanos), quando isolados, continuam batendo durante um tempo. Um coração de rã mantido em solução fisiológica oxigenada pode continuar batendo durante horas! Células especializadas, chamadas marcapasso, determinam o ritmo dos batimentos. Essas células estão concentradas em uma região específica na aurícula direita e enviam um sinal elétrico que se propaga muito rapidamente por todo o coração, fazendo-o contrair de maneira organizada, primeiro os átrios e depois os ventrículos.

Mitose e Meiose

Todas as células de qualquer planta ou animal surgiram a partir de uma única célula inicial - o óvulo fecundado - por um processo de divisão. O óvulo fecundado divide-se e forma duas células-filhas idênticas, cada uma das quais contém um jogo de cromossomos igual ao da célula parental. Depois, cada uma das células-filhas volta a se dividir, e assim continua o processo. 

Nesta divisão, chamada de mitose, duplica-se o número de cromossomos (ou seja, o ADN) e cada um dos jogos duplicados constituirá a dotação cromossômica de cada uma das duas células-filhas em formação. A mitose nos seres pluricelulares é responsável pelo crescimento, devido ao aumento do número de células e reposição das células mortas, por exemplo, a epiderme é renovada a cada 28 dias.

Na formação dos gametas, acontece uma divisão celular especial das células germinais, chamada de meiose, na qual se reduz à metade sua dotação cromossômica; só se transmite a cada célula nova um cromossomo de cada um dos pares da célula original.

A divisão celular é composta por duas grandes etapas ou fases: a interfase e a mitose. A interfase é composta por três fases. (a) Fase G1: é a fase de crescimento geral e produção de organelas citoplasmáticas; (b) Fase S: é a fase durante a qual o material genético, o ADN, é duplicado; (c) Fase G2: é a fase durante a qual formam-se as estruturas que vão fazer parte da etapa seguinte, a mitose. A interfase ocupa cerca de 90% a 95% do ciclo celular.

A fase seguinte, a mitose, exige de 5% a 10% do tempo de duração do ciclo celular. A mitose é dividida em quatro subfases. 

Prófase: Durante a prófase, ocorre duplicação dos centríolos, a formação de ásteres ao redor dos mesmos e formação do fuso mitótico.

Enquanto os cromossomos iniciam a sua condensação, o nucléolo e a carioteca desintegram-se até desaparecer, e os cromossomos ligam-se ao fuso mitótico através do centrômero.

Anáfase: Separação das cromátides irmãs, que passam a formar cromossomos simples (fita única). Fibras do fuso tracionam os cromossomos para os polos.

Telófase: Ocorre a citocinese, divisão do citoplasma.

Os cromossomos descondensam-se e desaparece o fuso mitótico.

No final da telófase, temos duas células - filhas idênticas entre si e idênticas à célula - mãe.

Importante: Os vegetais superiores não possuem centríolo (mitose acêntrica), e, portanto, não formam ásteres (mitose anastral).

A citocinese nos vegetais é chamada centrífuga devido à formação de vesículas no centro da célula, que se dividem para periferia. Ocorre a fusão das mesmas, formando uma placa que separa as duas células filhas.

CITOCINESE: É o processo de clivagem e separação do citoplasma. A citocinese tem inicio na anáfase e termina após a telófase com a formação das células filhas.

Após a mitose as células - filhas entram em grande atividade metabólica – interfase.

Durante a interfase, ocorre intensa síntese de RNA e proteínas nos períodos G1 e G2, e duplicação do DNA no período S.

               

Durante o ciclo celular, ocorrem modificações na quantidade de DNA, mas não no número dos cromossomos.  Ocorrem também modificações na estrutura dos cromossomos, observe as mudanças abaixo:

Meiose

A meiose é o processo de divisão celular responsável pela formação dos gametas (nos animais) e esporos (nos vegetais). Todas as células somáticas contêm um número diploide de cromossomos (46 ou 23 pares), mas os gametas contêm um número haploide de cromossomos, 23. Esse número, característico das células germinativas masculinas e femininas, é obtido por meio de um processo especial chamado meiose, que consiste de duas divisões celulares. Há muitas semelhanças entre a mitose e a meiose. Entretanto, há três diferenças cruciais entre os dois processos:

- a meiose ocorre em duas etapas que implicam em duas divisões sucessivas e como resultado temos quatro núcleos novos e não dois como na mitose simples; 

- os núcleos resultantes da meiose não são necessariamente idênticos, ao contrário do que acontece na mitose simples. Os quatro núcleos têm cada um a metade dos cromossomos do núcleo-pai; 

- no início da meiose os cromossomos formam pares homólogos, isto é: cada cromossomo forma par com outro cromossomo que tem a mesma forma e tamanho.

Através desse processo, a espécie mantém constante o seu número de cromossomos (devido e redução) e aumento da variabilidade genética (crossing – over).

Na meiose, ocorrem duas divisões celulares consecutivas; observe abaixo o esquema geral da meiose:

Fase da meiose

Meiose I

Prófase I : A prófase I é de longa duração e muito complexa. Os cromossomos homólogos se associam formando pares, ocorrendo permuta ( crossing-over) de material genético entre eles. Vários estágios são definidos durante esta fase: Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno e Diacenese.

Leptóteno: os cromossomos duplicados começam a se condensar-se.

Zigóteno: ocorre o pareamento dos homólogos (sinápse)

Paquíteno: ocorre a permutação ou crossing – over, ou seja rocas de fragmentos entre as cromátides dos cromossomos homólogos.

Diplóteno: os cromossomos homólogos começam a afastar-se um do outro.

Nas regiões onde ocorrem as permutações, aparece uma figura em X, denominada quiasma.

Diacenese: terminalização dos quiasmas.

Os centríolos migram para os polos opostos, surgindo os ásteres e o fuso, desaparecem a carioteca e o núcleo.

Metáfase I: os cromossomos homólogos estão pareados, ocupando a faixa equatorial.

Anáfase I: separação dos cromossomos homólogos, são arrastados para os polos opostos da célula.

Telófase I: Ocorre a citocinese (divisão do citoplasma) com a formação de duas células filhas haploides (n). Reaparecem o nucléolo e a carioteca desaparece o fuso acromático e os cromossomos descondensam-se parcialmente.

Meiose II

Prófase II: desaparecem os nucléolos e a carioteca; os centríolos duplicam-se, caminham para os polos, surgindo o fuso acromático.

Metáfase II: Os cromossomos, condensados, ocupam a região equatorial.

Anáfase II: Separação das cromátides – irmãs, que são puxadas para os polos opostos, duplicação dos centrômeros.

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.