Curso Profissional de Técnico de Auxiliar de Saúde 2019/2020 Disciplina – Biologia Renovação Celular Módulo A4 – (18h) Professora: Patrícia Lopes Natureza química e estrutura do ADN ADN -Trata-se de uma macro molécula longa, formada pela junção de um grande número de nucleótidos. Constitui uma espécie de código e é o portador da informação genética de geração em geração. Gene - Segmento de ADN com um determinado número de nucleótidos e com uma ordem própria constituem uma unidade de linguagem química. Cromossoma - Pequeno corpo, formado principalmente por ADN e proteínas (histonas), que se encontra no núcleo das células e em cuja estrutura se encontram os genes. Genoma - toda a informação hereditária de um organismo que está codificada no seu ADN. A Descoberta do ADN 1869 - O Médico Suíço Friedrich Miescher retirou de uma ligadura alguns glóbulos brancos e fez uma grande descoberta. Descobriu que o núcleo da célula continha uma substância desconhecida. Mais tarde, substâncias semelhantes foram encontradas em várias células diferentes, desde a célula de um animal à de um fungo. A este composto químico deu-se o nome de ácido nucleico. 1929 - Descobriu-se que na constituição dos ácidos nucleicos intervêm dois açucares: a ribose e a desoxirribose. 1953 - James Watson e Francis Crick, descobriram a A Dupla Hélice do ADN Universalidade e Variabilidade do ADN Natureza química e estrutura do ADN Nucleótido - unidade básica de repetição na fita de DNA Açúcar + Base Nitrogenada + Grupo Fosfato Pentose (tipo desoxirribose) c/ radical hidroxila OH- no carbono 2 Base nitrogenada: adenina (A) guanina (G) Purinas: (2 anéis de carbono e nitrogénio) Adenina (A) timina (T) Citosina (C) Pirimidinas (1 anel de carbono e nitrogénio) Natureza química e estrutura do ADN Watson e Crick descobriram que o ADN tinha dois lados, ou filamentos, e que esses filamentos estavam torcidos juntos, como uma escada em caracol - a dupla hélice. Os lados da escada compreendem as porções fosfato-açúcar. O fosfato de um nucleótido é ligado ao açúcar do próximo nucleótido. – ligação fosfodiéster. As ligações de hidrogénio entre os fosfatos fazem o filamento do ADN torcer-se. As bases de nitrogénio apontam para dentro da escada e formam pares com bases no outro lado, como degraus. Cada par de bases é formado por dois nucleótidos complementares (purina com pirimidina) presos juntos por ligações de hidrogénio. Os pares de base no ADN são adenina com timina e citosina com guanina. Natureza química e estrutura do ARN ARN – (ácido ribonucleico ) – É uma molécula que apresenta uma estrutura primária semelhante à do ADN, uma vez que é também constituído por nucleótidos. A diferença entre os nucleótidos de um e de outro é que no caso do ARN o açúcar é a ribose e não a desoxirribose e o ARN possui uma cadeia simples. Natureza química e estrutura do ARN O material genético representado pelo ADN contém uma mensagem em código que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais actuarão nas reacções metabólicas da célula. A mensagem contida no ADN deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. RNA mensageiro (mRNA) - Contém a informação para a síntese de proteínas, e encontra-se no núcleo e no citoplasma. RNA ribossómico (rRNA) - Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomas. RNA transferência (tRNA) - Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas, e encontra-se no citoplasma. Replicação do ADN O ADN consegue duplicar-se, assegurando a transmissão e manutenção do património genético ao longo de gerações. Hipótese conservativa Admitia que a molécula de ADN progenitora se mantinha íntegra, servindo de molde para a formação da molécula-filha, a qual seria formada por duas novas cadeias de nucleótidos. Hipótese dispersiva Admitia que cada molécula-filha seria formada por porções da molécula inicial e por regiões sintetizadas de novo, a partir dos nucleótidos existentes na célula. Replicação do ADN Hipótese semi-conservativa - As duas cadeias da dupla hélice de ADN, na presença de enzimas específicas, a DNA helicase, separam-se por ruptura das pontes de hidrogénio. Cada cadeia serve de molde à formação de uma cadeia complementar a partir de nucleótidos livres no nucleoplasma da célula que são acrescentados às cadeias através da enzima DNA polimerase. As cadeias complementares desenvolvem-se em direcção antiparalela à que lhes serve de molde, no sentido 5’3’. No final do processo de replicação formam-se duas moléculas de ADN, idênticas entre si e à molécula original. O código genético A mensagem genética contida no ADN é formada por um alfabeto de quatro letras que correspondem aos quatro nucleotídeos: A, T, C e G. Com essas quatros letras é preciso formar “palavras” que possuem o significado de “aminoácidos”. Cada proteína corresponde a uma “frase” formada pelas “palavras”, que são os aminoácidos. Este código descodifica a linguagem nucleotídica numa linguagem proteica, ou seja, traduz a informação dos nucleotídeos para fabricar proteínas. O código genético é lido em grupos de três bases, assim, um codão é um conjunto de três nucleotídeos que tem a mais pequena informação necessária para codificar um aminoácido Transcrição da informação genética A síntese de RNA mensageiro inicia-se com a separação das duas fitas de ADN. Apenas uma das fitas do ADN serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do ADN e a produção do ARN. Imaginando um segmento hipotético de um filamento de ADN com a sequência de bases: ADN- ATGCCGAAATTTGCG O segmento de RNAm formado na transcrição terá a sequência de bases: ARN- UACGGCUUUAAACGC Transcrição da informação genética O ARNm destaca-se do seu molde e sofre um processo de maturação em que os intrões (sequências de nucleotídeos sem significado na síntese proteica), são removidos e os exões (sequências de nucleotídeos que especificam aminoácidos) são ligados entre si. Com o fim da transcrição, as duas fitas de ADN unem-se novamente, refazendo-se a dupla hélice. O ARNm abandona o núcleo em direcção ao citoplasma, onde se dará a síntese proteica. blog Tradução da informação genética Cada codão do ARNm e o respectivo aminoácido são incapazes de se “reconhecer” mutuamente, sendo necessário um “adaptador” que possibilite esse reconhecimento. Esta função de “adaptador” é então executada por moléculas de ARNt que servem de ponte entre os aminoácidos e o ARNm, de forma a ser permitida a tradução da informação codificada no ARNm, em proteína nos ribossomas. A informação presente no ARNm é organizada em codões (conjunto de 3 nucleótidos), é reconhecida pelos anticodões presentes nos tRNA’s que transportam os resíduos de aminoácidos. Tradução da informação genética A tradução ocorre em três etapas - iniciação, alongamento e terminação. Iniciação O processo de síntese proteica é iniciado em geral pelo codão AUG (codão de iniciação) que específica, o aminoácido metionina. Todas as proteínas recém-sintetizadas contêm metionina como primeiro aminoácido, que é frequentemente clivado pouco depois por uma amino-peptidase. A tradução é iniciada com a formação de um complexo de iniciação ao nível do codão de iniciação (AUG), que consiste na cadeia de ARNm, num ARNt com o anticodão complementar (UAC) e carregado com o primeiro aminoácido (metionina). Tradução da informação genética Alongamento Tem início quando o anticodão do segundo ARNt encontra o local complementar do codão do ARNm existente nesta posição. Simultaneamente, o primeiro ARNt é libertado. Seguidamente, o ribossoma desloca-se a uma distância equivalente a um tripleto, em relação ao ARNm, o que expõe o codão seguinte e permite a aceitação de um novo ARNt . Tradução da informação genética A terminação da síntese da cadeia peptídica ocorre quando, surge um dos codões de terminação (UAA, UAG e UGA). Para cada um dos referidos 3 codões não existe correspondência para nenhum dos aminoácidos e a síntese proteica é bloqueada. A proteína é libertada e as duas subunidades do ribossoma separam-se. Síntese proteica Mutações génicas As alterações físicas ou químicas da sequência de nucleotídeos que podem levar a mudanças nas características dos indivíduos chamam-se mutações. Causas das mutações: ocasionais devendo-se às pequenas probabilidades de erro que existem no momento da duplicação do ADN; provocadas por agentes mutagénicos que actuam sobre as células e provocam alterações na molécula de ADN, que não são reparadas no momento da replicação e passam de uma geração à outra. Estes agentes podem ser físicos (ex. raios X, raios UV, químicos (ex. algumas substâncias do fumo do tabaco), ou biológicos (ex. vírus, bactérias). induzidas em laboratório com uso intencional dos agentes mutagénicos sobre organismos. Mutações génicas Mutações provocam evolução? As mutações podem também conduzir à formação de proteínas com novas capacidades que poderão ser extremamente úteis. Por exemplo, é por causa das mutações que existe uma tão grande diversidade de genes no mundo vivo, a qual permite a evolução das espécies. Crescimento dos seres vivos Ciclo Celular Intensa actividade de síntese de proteínas, enzimas e RNA e formação de organelos celulares. Síntese de biomoléculas. Os centríolos encontramse já duplicados, existindo por isso 2 pares. Mitose 1) Profase Condensação da cromatina – formação dos cromossomas (dois cromatídios irmãos unidos pelo centrómero. Afastamento dos centríolos para os pólos – formação do fuso acromático Desaparecimento dos nucléolos e início da ruptura da membrana nuclear. As fibras do fuso acromático entram em contacto com os cromossomas. Mitose 2) Metafase Cromossomas dispostos no plano equatorial da célula – placa equatorial. As fibras do fuso acromático contactam com os centrómeros dos cromossomas. Mitose 3) Anafase Clivagem dos centrómeros Afastamento dos cromatídeos (cromossomas-filhos) para os pólos- ascensão polar Aumento da distância entre os pólos da célula. A célula começa a adquirir forma ovóide. Mitose 4) Telofase Cromossomas-filhos atingem os pólos; Desaparecimento do fuso mitótico; Reorganização da membrana nuclear; Descondensação dos cromossomas; Reaparecimento dos nucléolos. Mitose Citocinese Divisão citoplasmática. Formam-se duas células distintas. Ciclo Celular Renovação e Regeneração de tecidos Renovação celular – processo em que nos tecidos as células “velhas” são substituídas por outras. Regeneração – restituição da integridade anatómica e funcional do tecido Diferenciação celular Actividade génica variável nas diferentes células origina a especialização das mesmas o que implica a síntese de algumas proteínas específicas. Anticorpos produzidos por leucócitos Hemoglobina produzida por eritrócitos Quanto mais diferenciada for uma célula menor a sua capacidade de se multiplicar e regenerar. Neurónio Diferenciação celular Em determinadas situações as células podem perder a sua diferenciação, transformandose em células indiferenciadas que mais tarde podem readquirir a capacidade de originar novos tecidos – Totipotência. Células capazes de originar qualquer tipos de célula. Células semelhantes entre si e semelhantes à célula original que lhe deu origem . Células numa função. especializadas determinada Diferenciação celular Células estaminais - Células não-diferenciadas que se podem diferenciar em células de vários tecidos. Embrionárias São extraídas dos embriões e acredita-se que se podem transformar em qualquer outra célula, mas apresentam ainda grande risco de rejeição. Adultas Podem ser encontradas nos mais variados tecidos do corpo, sendo as da medula óssea, placenta e cordão umbilical as mais utilizadas. São mais limitadas que as embrionárias, pois podem apenas gerar tecidos específicos, mas apresentam menos risco de rejeição. Clonagem Os indivíduos resultantes são gerados de outro pré existente, e portanto terão as mesmas características genéticas cromossómicas do “dador”. Ocorre naturalmente unicelulares e plantas. em organismos Em seres humanos, isso só acontece no caso de gémeos univitelinos. Clonagem em animais Clonagem em animais Vantagens Obtenção de células tronco a fim de restaurar a função de um órgãos ou tecido. A clonagem "terapêutica" teria a vantagem de não oferecer riscos de rejeição se o doador fosse a própria pessoa. Diminuição ou fim do tráfico clandestino de órgãos . Clonagem em animais Problemas A clonagem parece acelerar o envelhecimento por se usarem células adultas. Especialistas apontam sérias dificuldades atuais para a obtenção de verdadeiros clones humanos ou clones humanos isentos de importantes deficiências genéticas. Questões éticas: “Com que fundamento moral se podem produzir seres para servirem de material genético para outros seres “.
