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Engenharia Biomédica FML/IST Cadeira de Histologia e Anatomia Visão Geral da Célula Teresa Carvalho Set 2007 Biologia Molecular da Célula Instituto de Medicina Molecular A Célula Organização Celular Célula eucariota http//spacebio.net Célula procariota www.biology.ucsc.edu A Célula Eucariota -Limitadas por uma membrana fosfolipídica. -Citoplasma compartimentado: -Núcleo - Compartimentos ou domínios morfo-funcionais, os organitos. A Célula Eucariota Núcleo Poro Nuclear Env. Nuclear • Envelope Nuclear • Dupla membrana • Lamina • Poro Nuclear • Cromatina vs cromossomas • Nucléolo • Nucleoplasma Eucromatina Nucléolo Heterocromatina Comp. Granular Comp. Fibrilhar Centro Fibrilhar RE Rugoso A Célula Animal Compartimentos Citoplasmáticos Organização interna da Célula Eucariota Síntese de ribossomas Replicação, transcrição Comunicação, adesão Síntese de proteínas Degradação de resíduos celulares Produção de energia Glicosilação e Distribuição de proteínas http://ntri.kamut.edu/cell A Célula 75% a 80% -água, iões, (açucares, vitaminas e ácidos gordos). 25% a 20% -macromoléculas: polissacáridos e ácidos nucleicos. proteínas, Macromoléculas: •moléculas características dos sistemas vivos •produzidas pelas células •polímeros A Célula Macromoléculas - Proteínas: •Abundantes, versáteis •Funções: - Catalíticas (enzimas) - Transportadoras - Estruturais •Dirigem a sua própria síntese e a de outras macromoléculas. •São constituídas por 20 tipos diferentes de aminoácidos. A Célula Macromoléculas - Acidos Nucleicos (DNA e RNA) São polímeros constituídos por 4 tipos diferentes de monómeros – os nucleótidos Macromoléculas – DNA A T G C Estrutura em dupla hélice (Watson e Crick, 1953): •duas cadeias polinucleotídicas enroladas sobre si próprias (anti-paralelas). •O esqueleto de cada cadeia é formado pela alternância de desoxirriboses e grupos fosfato. •As bases azotadas de cada nucleótido projectam-se em direcção ao eixo da hélice. •As bases azotadas emparelham com as da cadeia complementar segundo um código. DNA-Replicação Processo semi conservativo •as duas semi-cadeias separam-se (helicases) •sintese de 2 novas cadeias (DNA pol) DNA polimerase •Adiciona um dNTP sp à extremidade 3’ da cadeia em crescimento •Segue as regras da complementariedade DNA-Replicação DNA polimerase •Adiciona um dNTP sp à extremidade 3’ •Segue as regras da complementariedade Okazaki fragments Como se conseguem replicar simultaneamente duas cadeias antiparalelas? •primase •fragmentos de Okazaki •ligase http://www.blc.arizona.edu DNA-Código Genético •Cada base T, A, C ou G de uma cadeia de DNA pode ser considerada uma letra de um alfabeto que é usado para escrever mensagens biológicas. Num sistema linguístico o Código Genético. AG T C C T AAGT T AG T AC A T C AGGA T TC AAT C AT GT Mensagem Biológica Expressão Genética Código Genético Alfabeto – 4 letras A T G C. Palavra- sequência linear de três letras (tripletos): codões Há 64 tripletos possíveis: - start signal (ATG) - stop signals (TAA,TGA,TAG) - 21 a.a específicos O código genético é redundante degenerado http://www.broklin.curry.edu Código Genético Mensagem Genética GENE•Unidade funcional e física da hereditariedade. •Sequência de DNA necessária para produzir uma proteína ou uma molécula de RNA funcional. GENOMA•Toda a informação genética existente numa célula ou organismo. •Genoma humano: 23 pares de cromossomas •3x109 bp (pares de bases) A Célula Macromoléculas – RNA A G UC C UA A G U UAG UA C A •Estrutura em cadeia simples •4 tipos diferentes de monómeros- ribonucleótidos •Transcrição Mensagem p/ síntese de proteínas Síntese de um RNA funcional. Expressão Genética O código genético é universal Os mecs básicos da expressão genética são conservados Expressão Genética Transcrição do DNA Processamento e Tradução do RNA Transcrição: •síntese no sentido 5’- 3’, regras da complementaridade •RNA polimerase e factores de transcrição •promotor •sinal de terminação Expressão Genética Eucariotas DNA - Gene PROMOTOR EXAO 1 INTRAO 1 EXAO 2 INTRAO 2 EXAO 3 Processamento do pre-m RNA: •Splicing •Capping •Clivagem e Poliadenilação Transporte do RNA maduro http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages Expressão Genética Eucariotas Processamento do pre-m RNA: “ZEBEDEUXXCORRIAZZCOMOXXUMZZTOUROXXLOUCO” “ZEBEDEUXXCORRIAZZCOMOXXUMZZTOUROXXLOUCO” “ZEBEDEU CORRIA COMO UM TOURO LOUCO” “ZEBEDEUXXCORRIAZZCOMOXXUMZZTOUROXXLOUCO” “ZEBEDEU CORRIA COMO UM LOUCO” “ZEBEDEUXXCORRIAZZCOMOXXUMZZTOUROXXLOUCO” “EU RIA COMO UM LOUCO” Expressão Genética Eucariotas Tradução •tRNA •Transporta um AA específico (aminoacil –tRNA) 5’GCU 3’ codão Alanina •Anti-codão complementar do codão que codifica o AA específico. •Ribossoma •Grande (Large subunit) 60S (rRNA 28S 5,8S e 5S + proteínas) •Pequena (Small subunit) 40S (rRNA18S + proteínas) 5’AGC 3’ anti-codão 5’GCU 3’ codão Destino das proteínas na Célula Eucariota Ribossoma: livre RE- polipeptido c/ sequência sinal Ribossomas livres: citoplasma- citosqueleto, glicólise núcleo- NLS mitocondria- sinais característicos peroxissomas- PTS Retículo Endoplásmico Rugoso: são transportadas para o S.Golgi lisossoma- sinal específico (M6P) vesículas- na membrana / no interior membrana plasmática / exocitose-proteína de secreção Como se estudam as células 1. Análise morfológica 2. Análise bioquímica e Fraccionamento Celular 3. Análise funcional: - Cultura de Células, técnicas “in vitro” -Traçadores e Marcadores de moléculas intracelulares - Tecnologia do DNA recombinante Como se estudam as células 1. Análise morfológica Célula animal típica 10 a 20μm de diametro Microscópios Técnicas de fixação/coloração e inclusão Limite de resolução MO~ 0,2 μm ME ~ 2nm Como se estudam as células 2. Cultura de Células Tecidos Células Proliferação in vitro Nutrientes Factores de crescimento pH Temperatura Grandes quantidades de um tipo celular particular Como se estudam as células 3. Traçadores, Marcadores de moléculas intracelulares. •Dinâmica do metabolismo celular Resposta a estímulos intracelulares e extracelulares Seguir moléculas dentro da célula radioisótopos anticorpos Como se estudam as células 3.1 Radioisótopos -Estudo de via metabólica. (Grd sensibilidade) Exp. Pulso e caça -precursor radiactivo (traçador) durante um curto Δt, pulso -O precursor marcado é incorporado -Os compostos que incorporaram o traçador são detectados pela emissão radioactiva em amostras de material colhidas em Δt sucessivos. -Precursores modificados bioq. (alternativa) Como se estudam as células 3.2 Anticorpos Sist. Imunitário dos vertebrados Grd especificidade a alvos- Ags Ferramentas major em biologia Localização intracelular Identificação e/ou Isolamento em extractos celulares. Fluorocromos MF Ouro coloidal ME Imagens de Microscopia de Fluorescência http://www.olympusmicro.com/galleries Como se estudam as células 4. Tecnologia do DNA recombinante Código genético é universal Gene humano Biologia Ensaios funcionais Medicina Fármacos recombinantes Vacinas recombinantes Terapia Genética Bactéria Proteína Humana recombinante Transfecções (genes recombinantes) T: pEGFP-spn1 wt T: pEGFP-spn1 Δ 1−65
