Biologia Celular e genética Ana Fernandes 2012

Biologia Celular e genética
Ana Fernandes
2012-2013
Átomo: consideram-se as partículas mais pequenas que constituem a matéria apesar de
serem ainda formados por subpartículas (protões, neutrões e electrões).
Estrutura do átomo:
- Núcleo – Cargas positivas (protões) e cargas neutras (neutrões)
- Nuvem – Cargas negativas (orbitais)
Esta divisão é importantíssima dado que, em princípio, o que está dentro do núcleo
não entra em contacto com o exterior.
Nº protões = Nº electrões = Nº neutrões
Assim sendo, o átomo é neutro porque tem tantas cargas positivas como negativas.
Massa atómica = Nº de protões + Nº de neutrões (não se soma o nº de electrões
porque esses tem um peso mínimo)
Número atómico = Nº de protões
O número atómico é o que caracteriza o átomo de um determinado elemento.
Tabela periódica:
Os elementos estão organizados por:
- O número que está na tabela periódica porque corresponde o número que identifica
o ´tomo através do número atómico (independentemente do que acontece ao átomo o nº
atómico mantém-se o mesmo)
Isótopos – Átomos de um elemento qualquer que tem diferente número de massa atómica e
diferente número de neutrões.
Electrões:
Os electrões são a parte mais importante do átomo, são os que estão na periferia do
átomo e que interagem com os outros átomos. Os electrões não estão todos na mesma orbita,
estão desigualmente distribuídos, as órbitas correspondem a um determinado nível de
energia. A energia aumenta à medida que as camadas se afastam do núcleo, sendo que o
número de protões também aumenta a energia para poder puxar os electrões para si.
A primeira camada fica totalmente preenchida com 2 electrões, a segunda com 8
electrões e a terceira com 8 electrões. O objectivo dos átomos é ter a última camada completa
para se estarem mais estáveis (regra do octeto).O átomo que tenha já por si a ultima camada
completa diz-se Nobre, Ex: Argon.
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Iões
Um átomo com carga (ser ser neutro) é um ião.
Se ganhou electrões ficou mais negativo – Anião
Se perdeu electrões ficou mais positivo – Catião – Ex. Ferrugem que oxidou
(
)
Partilhar electrões com outros átomos
Molécula – É um conjunto de átomos iguais ou diferentes ligados entre si por ligações
covalentes
Composto – Tem de ser constituído por átomos diferentes. Podem estar ligados por uma
ligação química covalente ou iónica.
Ligações químicas:
As ligações químicas são importantes para entendermos o que são moléculas e o que
são compostos.
Nível
de
energia
Covalentes (partilha de electrões entre átomos)
Polares
Apolares
Iónicas (partilha de carga eléctrica)
Pontes de Hidrogénio
São ligações intermoleculares
Forças de Van Der Walls (apolares)
Reacções REDOX:
Ocorrência de dois fenómenos (oxidação e redução) ao mesmo tempo. (É o mais
provável)
Oxidação – Processo em que um átomo perde um electrão (oxida-se)
Redução – Processo em que um átomo ganha um electrão (reduz-se)
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Ligações covalentes
Estabelecem-se
entre
átomos,
iguais
ou
diferentes, por partilha de
pares
de
electrões
formando-se moléculas. A
ligação diz-se covalente
apolar quando os dois
átomos
envolvidos
na
ligação são iguais (exemplo
O2) ou então sendo
diferentes partilham os
electrões com intensidade
semelhante, no caso das
ligações C – H. Nestas
ligações ambos os átomos
se atraem a si os electrões
compartilhados com força
semelhante, ficando estes a
gravitar em torno de ambos
os núcleos, mantendo-os
assim unidos no espaço.
Certos átomos são mais
electronegativos. Quando
se ligam covalente entre si
os pares de electrões ficam
dispostos assimetricamente
em torno dos dois núcleos
mais perto de um do que de
outro. Neste caso a ligação
diz-se covalente polar
porque gera polaridade
eléctrica entre os dois
átomos. O átomo que atrai
mais electrões fica com
carga negativa em excesso
e o outro com excesso de
carga positiva.
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Ligações iónicas
Neste caso os átomos
envolvidos
trocam
electrões.
Um
recebe
electrões e ou outro cede.
Sendo que aquele que cede
fica positivo e o que recebe
negativo. Esta atracção
entre cargas de sinal
contrário
permite
a
estabilidade. As substâncias
iónicas
são
altamente
polares
dissolvendo-se
bastante bem em água.
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Pontes de hidrogénio
São
ligações
intermoleculares.
Associação de moléculas.
São essenciais na estrutura
e função das biomoléculas
como as proteínas.
Água
Propriedades da água
Substância essencial à vida. Frequente na natureza e nos seres vivos.
Todas as reacções celulares ocorrem em meio aquoso razão da necessidade absoluta
de água para qualquer célula.
Os seres vivos surgiram na água, evoluíram na água e podem ser considerados
sistemas aquosos.
Desempenha nos organismos as mais diversas funções: transporte, regulação térmica,
digestão... Actua como solvente de várias substâncias e é o veículo de transporte de materiais
intra e extracelular.
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As suas moléculas são neutras embora sejam polares.
Solvente biológico.
As substâncias apolares não são solúveis em água.
No estado sólido a água torna-se menos densa, por isso flutua.
A forma como as propriedades da molécula da água interferem com as propriedades da água
que nós conhecemos é:
O facto de ter os três estados (sólido, líquido e gasoso)
Bom solvente (Boa para dissolver algumas coisas)
O facto de as moléculas terem muita coesão entre elas.
Polaridade da molécula da água:
Permite a atracção de outras moléculas.
Forma pontes de hidrogénio:
Atracção fraca
Instáveis (Em estado sólido fica mais estável)
Capacidade calorífica – Capacidade de fornecer energia a um grama de água para elevarmos a
temperatura um grau. (isoladamente as pontes de hidrogénio são muito mais fracas
comparadas com as covalentes… Mas no topo do rio, é esta característica físico-química que é
responsável pela vida como conhecemos.
Coesão – As pontes de hidrogénio mantém as moléculas de água juntas (tensão superficial da
água, por isso é que existem animais ex. alfaiates, que andam por cima da água).
Água como solvente:
A água é o solvente universal pois dependendo da energia que utilizamos conseguimos
dissolver quase tudo.
Solução – Mistura homogénea de substâncias
Solvente – Substância presente em maior quantidade (que dissolve)
Soluto – Substância que se dissolve no solvente
Água e as moléculas apolares:
Não se formam pontes de hidrogénio – Devido as pontes de hidrogénio se basearem
em cargas e as moléculas serem apolares não tem cargas.
Não se dissolvem na água – As moléculas apolares vão se juntas umas as outras, e não
vão deixar a água partir as suas ligações.
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CÉLULAS
Unidade básica da vida. A célula constitui um laboratório microscópio dentro do qual
se processam fenómenos químicos complexos e dirigidos para algum propósito superior às
necessidades da própria célula. É formada principalmente por água, sais, glícidos, lípidos,
proteínas, vitaminas e ácidos nucleicos.
O vírus é um ser vivo?
Uma célula tem a capacidade de deixar cópias de ela própria, o vírus é um parasita que
entra dentro da célula e que a obriga a fazer cópias deste. Logo, os vírus não são seres vivos.
Teoria Celular
Todos os seres vivos são constituídos por células, sendo que a célula é a mais pequena
unidade de estrutura e função de todos os organismos. Todas as células surgem de células préexistentes.
Tamanho das células
Quando nós pensamos no tamanho, podem existir vários tamanhos em relação ao tipo
de características da própria célula.
As células mais simples são na generalidade mais pequenas do que as outras células.
A membrana é importante pois, por um lado, é aqui que acontecem todas as reacções
químicas e, por outro, é aqui que existe a entrada e saída de substâncias na célula. Quanto
mais membrana que a célula tenha mais pode crescer.
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Organismos unicelulares
São organismos constituídos por uma célula (unicelulares)
Bactérias - Procariontes
Protozoários – Eucariontes (Esta célula tem boca, um vacúolo digestivo, um núcleo,
vacúolo de acumulação de água)
Características da célula:
Todas as células têm estas características.
Protoplasma = Citoplasma (o plasma da célula) conteúdo líquido que existe dentro da
célula.
Organelos = pequenos órgãos, são determinadas estruturas que estão presentes
dentro das células. Todas as células têm um centro de controlo com ADN, a controlar todo o
funcionamento da célula.
Tipos de células:
Procarióticas (vem do grego, pro carion, sem núcleo; não tem um núcleo
individualizado, ex: bactérias) Não têm organelos membranares apenas ribossomas,
tendo material genético muito mais simples.
Eucarióticas (vem do grego, eu carian, com núcleo, normalmente são muito
estruturadas e são maiores que as procarióticas) – Têm mais organelos.
Células procarióticas
A principal característica comum a todas as células procarióticas é não terem núcleo: o
seu cromossoma não está encerrado num espaço delimitado, como acontece em
muitas outras células.
Todas estas células possuem uma membrana plasmática. É ela que delimita o espaço
vital e lhe confere individualidade.
Células eucarióticas
As células eucarióticas animais são extremamente complexas quando comparadas às
células procarióticas, e distinguem-se destas facilmente pelo facto de possuírem todo o seu
material genético armazenado no núcleo (ausente nas células procarióticas). Estão separadas
do meio exterior pela membrana celular, no interior da qual se encontra o citoplasma e os
diversos organitos.
Além das células eucarióticas animais, existem também as células eucarióticas vegetais
e também fungos, protozoários, etc.
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Célula animal
A quantidade de organelos e o tipo que tem depende da função da célula.
Muita energia necessária = muitos organelos de mitocôndria.
Nas células animais só existe uma coisa que não existe nas células vegetais que são
centríolos. (Não é preciso decorar o aspecto e nunca vamos identificar nada em esquemas)
Célula vegetal
Existem estruturas que não existem nas células animais:
Parede celular - Existem também nas bactérias mas não são a mesma coisa (nas
plantas são paredes de celulose);
Vacúolo - Nos animais existe mas são muito pequenos e tem alguns conteúdos mas
não são vacúolos de armazenamento, nas plantas serve para armazenar nutrientes e agua;
Cloroplastos - Permite as plantas realizar a fotossíntese.
Teoria endossimbiótica
Uma célula come outra com o propósito de se alimentar mas em vez de digerir deixa a
viver no seu interior.
Caso dos cloroplastos - célula que aprendeu a alimentar-se só pela fotossíntese. O
cloroplasto ganha protecção e em troca oferece alimento.
Outro exemplo é a mitocôndria.
Cloroplastos e mitocôndrias - teoria endossimbiótica, bactérias comidas que começam
a viver junto com a célula que as comeu.
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Factos que apoiam esta teoria:
1. Tanto os cloroplastos como as mitocôndrias se assemelham, pela forma e pelas
dimensões, a bactérias; possuem uma molécula de DNA circular e reproduzem-se por
divisão binária semi autonomamente;
2. Os ribossomas das mitocôndrias e dos cloroplastos assemelham-se mais, pelas suas
dimensões, aos das células procarióticas do que aos das eucarióticas;
3. As sequências de genes dos RNA ribossómico e de transferência são mais
semelhantes às sequências equivalentes de bactérias do que de células eucarióticas;
4. Mitocôndrias e cloroplastos apresentam duas membranas.
Núcleo
Centro de controlo da célula.
Dupla camada de poros.
Contém:
- Cromossomas (DNA + proteínas)
- Nucléolo (2 ou mais por célula)
Membrana plasmática
Com uma bicamada de fosfolípidos, proteínas; delimita o espaço ocupado pelos
constituintes da célula; a sua principal função é o transporte transmembranar. Tem
permeabilidade selectiva. Tem igualmente a capacidade de desenvolver vilosidades e aumenta
assim a superfície de absorção. É formada por uma dupla camada de fosfolípidos bem como
proteínas espaçadas e que podem atravessar de um lado ao outro da membrana. A membrana
apresenta duas regiões distintas uma polar (carregada electricamente) e outra apolar (não
apresenta nenhuma carga eléctrica).
Delimita o espaço da célula, selecciona o que entra e o que sai, ajuda a manter o formato
celular, ajuda na locomoção.
Cromossomas
Estruturas supramoleculares constituídas por DNA rodeado de proteínas.
Nucléolos
Estruturas compostas por DNA, RNA e proteínas, onde se sintetiza o RNA.
Citoplasma
Plasma da célula.
Fluído onde estão a boiar os organelos.
Retículo endoplasmático
Funciona como sistema circulatório, actua como transportador e armazenador de
substâncias. Pode ser:
Liso, está dedicado à produção de lípidos e glícidos (tem enzimas próprias para isto).
Rugoso, zona (muitos ribossomas) muito dedicada a produção de proteínas.
Aparelho ou Complexo de Golgi
São estruturas membranosas e achatadas, cuja função é elaborar e armazenar
proteínas vindas do retículo endoplasmático; podem também eliminar substâncias produzidas
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pela célula, mas que irão actuar fora da estrutura celular que originou (enzimas por exemplo).
Produzem ainda os lisossomas (suco digestivo celular). É responsável pela formação do
acrossoma dos espermatozóides.
Finalização e distribuição de substâncias na célula.
Lisossomas
Funções:
- Renovação celular
- Degradação de conteúdos celulares desactivados.
- Digestão de invasores
Estrutura que apresenta enzimas digestivas capazes de digerir um grande número de
produtos orgânicos. Realiza a digestão intracelular. É importante nos glóbulos brancos e de
modo geral para a célula já que digere as partes desta (autofagia) que serão substituídas por
outras mais novas, o que ocorre com frequência em nossas células. Realiza também a autólise
e histólise (destruição de um tecido) como o que pode ser observado na regressão da cauda
dos girinos. Origina-se no Complexo de Golgi. Está envolvido na apoptose (morte celular
programada).
Morte celular programada – Suicídio por libertação dos lisossomas na célula.
Ribossomas
A função dos ribossomas é a síntese proteica pela união de aminoácidos, em processo
controlado pelo DNA. O RNA descreve a sequência dos aminoácidos da proteína. Eles realizam
essa função estando no hialoplasma ou preso à membrana do retículo endoplasmático.
Quando os ribossomas se encontram no hialoplasma, unidos pelo RNAm, e só assim
são funcionais, denominam-se POLISSOMAS. As proteínas produzidas por esses organelos são
distribuídas para outras partes do organismo onde sejam necessários.
Mitocôndrias
Organelo citoplasmático formado por duas membranas lipoproteínas, sendo a interna
formada por pregas. O interior é preenchido por um líquido denso, denominada matriz
mitocondrial. Dentro delas realiza-se o processo de extracção de energia dos alimentos
(respiração celular) que será armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato). É o ATP
que fornece energia necessária para as reacções químicas celulares. Assim pode parecer que o
ATP apresenta forma de bastonete ou esférica. Possuem DNA, RNA e ribossomas próprios,
tendo assim capacidade de Auto duplicar-se. Quanto maior a actividade metabólica da célula,
maior será quantidade de mitocôndrias em seu interior. Apresentam capacidade de
movimentação, concentrando-se assim nas regiões da célula com maior necessidade
energética. Alguns cientistas acreditam terem sido "procariontes" (bactérias) que passaram a
viver simbioticamente no interior das células no início evolutivo da vida (células fornecendo
açúcares e outras substâncias e bactérias fornecendo energia).
Centríolos
Estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares. Dão origem a cílios e flagelos
(menos os das bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular - formando
o fuso acromático que é observado durante a divisão celular. É uma estrutura muito pequena.
Citoesqueleto
Função de sustentação de estruturas e organitos e a sua ligação à membrana
plasmática.
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Transporte transmembranal
Transporte Passivo (sem gasto de energia)
Difusão
Difusão facilitada
Osmose
Transporte Activo (com gasto de energia)
Endocitose
Exocitose
Transporte passivo - O processo executa-se de forma passiva contudo a membrana actua com
alguma selectividade não passando qualquer tipo de moléculas. O transporte aqui é sempre
feito a favor do gradiente de concentração. São exemplos de moléculas transportadas desta
forma oxigénio, etanol, ácidos gordos... Não exige consumo de energia no nível da membrana.
A membrana, nesse caso, permite a livre passagem de substâncias, não apresenta carácter
selectivo. Por outras palavras, o fluxo de partículas é espontâneo.
Difusão - Quando um pequeno cubo de açúcar é mergulhado num copo de água, vai
diminuindo de tamanho até desaparecer, tornando a água igualmente açucarada em todos os
pontos. Isto ocorre porque as partículas (moléculas) de açúcar tendem a ocupar todo espaço
disponível movimentando-se de onde estão em maior concentração (cubo) para onde sua
concentração é menor (líquido). As partículas de água também se movimentam penetrando no
espaço ocupado pelo cubo e auxiliando a dissolução do açúcar.
O processo através do qual um soluto (açúcar no caso) dissolve-se no solvente (água,
no caso) é chamado de difusão.
Difusão facilitada - além de ser um transporte a favor do gradiente de concentração,
tem o auxílio de proteínas transportadoras ou carregadoras chamadas de permeases. As
glicoses são pouco solúveis em lípidos. Em condições normais, no entanto, atravessam a matriz
lipídica com relativa facilidade. Isso se deve à presença de carregadores.
O processo executa-se de forma passiva contudo a membrana actua com alguma
selectividade não passando qualquer tipo de moléculas. O transporte aqui é sempre feito a
favor do gradiente de concentração. São exemplos de moléculas transportadas desta forma
oxigénio, etanol, ácidos gordos... Não exige consumo de energia no nível da membrana. A
membrana, nesse caso, permite a livre passagem de substâncias, não apresenta carácter
selectivo. Por outras palavras, o fluxo de partículas é espontâneo. São exemplos de transporte
passivo a difusão, a difusão facilitada e a osmose.
Osmose - Quando a membrana é permeável à água e não ao soluto, ocorre um tipo
especial de difusão, chamada osmose. Ocorrerá quando duas soluções, de concentrações
diferentes, são separadas por uma membrana semipermeável. Este fenómeno pode ser
observado quando os glóbulos vermelhos (hemácias) do sangue são colocados em soluções
açucaradas de diferentes concentrações.
Como a membrana do glóbulo é permeável a água mas não ao sal, apenas a água se
difunde, deformando a célula.
Se a célula não se deforma quando colocada numa solução, é porque a concentração
desta solução é igual à do conteúdo celular. Esta solução é dita isotónica em relação do
conteúdo celular. De forma geral, chama-se hipotónica à solução menos concentrada de soluto
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e hipertónica à mais concentrada. O solvente caminha sempre da solução hipotónica para a
hipertónica.
Transporte activo - É um processo que consome energia e se efectua contra o gradiente de
concentração, ou seja, as moléculas fluem da região menos concentrada para a mais
concentrada. No mecanismo da bomba de Na+ e K+ encontramos glóbulos vermelhos com
concentração de potássio muito maior (dentro da célula) do que no plasma sanguíneo,
ocorrendo o inverso com o sódio. Este fenómeno só pode ser explicado por um tipo de
transporte no qual há bombeamento constante de potássio para dentro e sódio para fora da
célula. Este transporte é chamado activo e só pode ser realizado com gasto de energia. Supõese que haja uma substância que funcione como "carregador" de Na+ para fora e K+ para
dentro da célula.
Endocitose – Entrada de grandes substâncias na célula (sólidos e líquidos)
Fagocitose - é o englobamento de partículas sólidas pela célula e é um processo típico
de amibas e glóbulos brancos.
Pinocitose - é o englobamento de líquido pela célula.
Exocitose – Saída de substâncias da célula.
BIOMOLÉCULAS
1. Glícidos
2. Lípidos
3. Proteínas
4. Ácidos nucleicos
1. Glícidos
Também denominados glícidos, açúcares ou hidratos de carbono.
As biomoléculas mais abundantes na natureza.
Funções: fonte de energia, reserva de energia, estrutura, matéria-prima para a
biossíntese de outras biomoléculas. Fornece energia à célula.
Compostos terciários: constituídos por carbono, hidrogénio e oxigénio.
Geralmente substâncias polares.
Molécula unitária: monossacarídeos ou monossacáridos (são monómeros). As
pentoses (5 carbonos) mais importantes são a ribose e a desoxirribose, são utilizadas na
síntese de ácidos nucleicos.
Os polissacarídeos são os polímeros. O mais comum é o glicogénio (animais) – muito
semelhante ao amido – polissacarídeo de reserva da célula vegetal - e a celulose – mais
abundante na natureza - (ambos de origem vegetal). O glicogénio e o amido em ambos a
função de reserva energética. A celulose é o principal constituinte da parede celular dos
vegetais. O amido é a principal fonte de glúcidos da nossa espécie
2. Lípidos
Também são conhecidos por gorduras.
Substâncias apolares.
Desempenham importantes funções: reserva de energia, combustível celular,
componente estrutural das membranas biológicas, isolamento e protecção de órgãos.
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Podem ser: lípidos complexos – por apresentarem ácidos gordos - e lípidos simples –
por não apresentarem ácidos gordos.
Nunca apresentam polímeros pois não têm uma unidade molecular.
Glicéridos: são as verdadeiras gorduras. Todos eles formados por uma molécula de glicerol –
álcool com três grupos OH - e um, dois ou três ácidos gordos. A principal função dos
triglicéridos é a reserva de energia.
Fosfolípidos: diglicerídeo mais um ácido fosfórico o qual e liga a um álcool normalmente
azotado. Desempenham importante função na estrutura e função das membranas biológicas.
Esteróides: Lípidos simples. O colesterol é um exemplo de um esteróide. Em doses elevadas
pode ser prejudicial à saúde (problemas cardiovasculares). É um esteróide importante na
estrutura das membranas biológicas.
Não possuem ácidos gordos na sua estrutura.
3. Proteínas
As mais complexas moléculas biológicas.
Funções: transporte, crescimento, defesa, catálise de reacções, estrutura.
Molécula unitária: aminoácido. Existem 20. São polimerizados durante o processo de
síntese de proteínas (tradução) nas ribossomas.
Os aminoácidos são compostos por um grupo ácido, um grupo aminas.
A ligação peptídica é uma ligação covalente que se estabelece em consequência do
grupo ácido de um aminoácido e o grupo amina de outro obtendo-se um dipéptido e uma
molécula de água (síntese por desidratação).
Podem apresentar estrutura primária, secundária, terciária ou quaternária.
Constituição das proteínas
As proteínas são constituídas por 20 aminoácidos diferentes.
A estrutura dos aminoácidos é uma estrutura simples amino (azoto/nitrogénio) ácido
ligados por um carbono central por um lado tem hidrogénio e por outro R (radical - que pode
ser qualquer coisa que esta em azul)
É o R que vai conferir o componente químico.
A proteína é um conjunto de aminoácidos
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A síntese dos aminoácidos (a ligação dos aminoácidos por ligações covalentes) é
sempre por desidratação. Quando estamos a separar aminoácidos é preciso entrar agua.
Hidrolise.
Estrutura da proteína:
É o que condiciona a função da proteína.
Pode ser:
Estrutura primária
Estrutura secundária
Estrutura terciária
Estrutura quaternária
Estrutura primária: Toda a proteína depois de sintetizada começa por apresentar estrutura
primária. Sequência e aminoácidos numa cadeia simples com ligações peptídicas. É o nível
estrutural mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da
molécula. É destruída por hidrólise.
Estrutura secundária: pode ser em hélice ou em folha. É mantida por inúmeras pontes de
hidrogénio entre o grupo C=O e o grupo N-H. É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos
próximos entre si na sequência primária da proteína.
Estrutura terciária: É responsável pelo aspecto arredondado das proteínas. Essencial às
funções biológicas das proteínas. É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos distantes entre
si na sequência polipeptídica. É a forma tridimensional como a proteína se “enrola”.
Estrutura quaternária: As mais complexas que se conhecem. Ligações fracas. Desempenham
algumas das mais importantes funções biológicas como a regulação enzimática.
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Desnaturação: consiste na perda, total ou parcial, da estrutura terciária e ou quaternária (por
quebra das ligações entre aminoácidos) com a respectiva diminuição ou anulação das
propriedades biológicas. É um processo irreversível.
Enzimas: são proteínas com função de biocatalisador, isto é, aceleram a velocidade das
transformações bioquímicas de modo absolutamente determinante. Praticamente todas as
reacções que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. Têm a
capacidade de acelerar a velocidade de uma reacção sem no entanto participar nela como
reagente ou produto. São portanto unidades funcionais do metabolismo celular.
4. Ácidos nucleicos (polinómio)
Estão nos núcleos das células mas também fora deles.
Desempenham funções informativas. Estão encarregadas de transmitir toda a
informação genética. Controlam o fluxo de informação genética de uma geração para outra
através das células sexuais.
Molécula unitária: nucleótido (monómero). Este é constituído por uma molécula de
ácido fosfórico, uma pentose e uma base azotada.
Bases azotadas: adenina, timina, citosina, guanina e uracilo.
Dois tipos principais de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido
ribonucleico (RNA).
Fosfolípidos
Um dos ácidos gordos é substituído por grupo fosfato.
Principal componente da membrana celular.
Proteínas da membrana
Quando falamos da membrana temos de falar dos componentes da membrana.
Do ponto de vista da membrana, existem vários grupos de proteínas.
Canais ou transportadoras:
Movimentam moléculas numa direcção
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Receptores:
Reconhecem determinados químicos, que estão na membrana e reconhecem
determinados químicos, os receptores são importantes porque estão na base do
funcionamento das hormonas.
Hormona - substancia química produzida em pequenas quantidades numa determinada
glândula e vai actual em órgãos/tecido alvo (aqueles que tem os receptores para essa
substância) para produzir uma determinada consequência.
União de moléculas: síntese por desidratação
Monómero vs Polímero
Ideia:
Polímeros -colar de missangas
Monómeros - aminoácidos – missangas
Os polímeros dividem-se em monómeros: Hidrólise
Metabolismo alimentar:
Constantemente se processam reacções que podem precisar de energia ou gastar
energia para se realizarem.
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Reacções endergónicas: precisam de energia, há mais energia nos produtos,
diminuição da entropia.
Reacções exergónicas: gastam energia, há menos energia nos produtos, são reacções
de simplificação, aumento da entropia.
ATP – Trifosfato de adenosina
É o transportador biológico de energia.
É composto por uma base azotada + ribose + trifosfato
Não há vida sem ATP
Metabolismo alimentar - transformação do que comemos para energia.
Energia - capacidade de realizar trabalho.
Energia química
Eléctrica
Nuclear
Calorífica - Unidade de energia calorifica (Caloria)
1000 Calorias = 1 kcal - unidade utilizada por fisiologistas, por nutricionistas
Como as kcal se relaciona com a energia nas moléculas de ATP que vão dar ADP?
Leis da termodinâmica
Se um organismo estiver em repouso, estável sem crescer = taxa metabólica
(é uma medida das necessidades energéticas do organismo)
Há um mínimo de calorias, varia de pessoa para pessoa, de país para país. Os critérios
mínimos (OMS) mulheres, normalmente mais pequena, taxa metabólica basal, necessária
param respirarmos e vivermos, 1300 a 1500 kcal diárias, enquanto os homens, 1600 a
1800kcal.
Para uma pessoa sedentária 30% das calorias é que acabam por ir para o músculo.
Para pessoa activa 95%
O que gera energia:
Hidratos de carbono (açucares amido) - massa pão arroz - 4,2 cal/g
Proteína - 4,1 cal por grama
Gordura - 9,5 cal por grama
Os hidratos de carbono vão ser partidos em açúcares (glucose) - glicólise (com oxigénio
disponível) – é maioritariamente na cadeia respiratória que se produz o ATP. A glicólise
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também forma açúcares mais pequenos que são usados para o metabolismo da célula.
Normalmente são armazenados no fígado ou no músculo (glicogénio)
As proteínas são utilizadas para a parte esquelética, para a estrutura das células ou dos
tecidos. Os aminoácidos vão formar mais proteínas necessárias para o nosso organismo e
outra vez o outro processo de cima. Normalmente não são armazenadas, energia como ultimo
recurso.
Lípidos - São os que nos dão mais energia, no entanto, não são a 1º coisa para ser
utilizada na célula (pela forma como têm que ser processado lentamente, de 2 em 2 carbonos
pelo ciclo de Krebs), serve para armazenar energia (moléculas apolares, não se dissolvem na
agua).
Em caso de ma nutrição, o corpo alimenta-se de si próprio, consome por completo de
hidratos de carbono, lípidos e proteínas. Quando chega ao ponto de ir as proteínas a massa
muscular vai-se e depois vão aos órgãos.
Vida e Energia
A vida envolve um fluxo constante de energia. Sendo esta energia a capacidade de
produzir trabalho.
Leis da termodinâmica
Primeira lei – A energia não pode ser criada ou destruída, só modificada.
Segunda lei – Num sistema fechado a desordem (entropia) tende a aumentar. Ex: Para
manter o corpo organizado, desorganizamos a energia. Desorganizamos os alimentos para
organizar o nosso organismo.
Entropia
É uma medida de desordem, é preciso contrariar a entropia, sendo assim, os
organismos de uma constante input de energia para continuarem a funcionar.
Energia e reacções químicas
As reacções químicas libertam e armazenam a energia.
Na célula temos dois tipos de reacções:
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Ana Fernandes
2012-2013
Reacções que libertam energia
Outras que precisam de energia.
Precisamos de uma molécula que vá buscar energia onde a mais e levar onde é necessário. Ai
aparece o ATP.
Reacções endógenas
Necessitam de energia, ocorre a formação de moléculas, reacções anabólicas (de
construção) pensar nos esteróides anabolisantes (criam músculos).
Para que os processos celulares funcionam, estas duas reacções tem de ser emparelhadas.
Energia das exergónicas dão energia as endergónicas.
ATP
O ATP é que vai buscar a umas para dar a outras.
Uma pilha daquelas recarregáveis, ATP é uma pilha carregada. A pilha descarregada é ADP.
Ribose faz parte da estrutura do RNA.
Base azotada - neste caso a adenina
Adenosina = ribose + adenina
Neste terceiro fosfato esta guardada energia.
Liberta o fosfato quando entra uma molécula de H2O.
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Fosforilação
É a energia transferida junto com o fosfato.
Hidrólise do ATP.
ATP carregada, vem uma molécula de água, quando se separa o ultimo ATP é libertada a
energia contida, ganha agua.
Ciclo ADP para ATP
Respiração Celular
Este processo, respiração celular, chama-se respiração porque, implica entrada de
oxigénio e saída de hidróxido de carbono. Este processo, basicamente é como se fosse uma
fábrica e estes processos três são como se fossem a desmontagem de uma molécula.
Começamos na mais simples glucose, toda a energia que nos conseguimos para fazer
ATP.
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O partir da molécula de glucose, agarrar toda a energia das ligações covalentes,
carregar ADP para dar ATP.
Uma molécula de açúcar na presença de oxigénio vai dar origem em dióxido de
carbono e agua. Mas neste processo consegue transformar 36ADP em 36ATP. Na presença de
oxigénio.
Este processo permite carregar 36 pilhas.
A imagem mostra que a linha de desmontagem:
- Glicólise
- Ciclo de Krebs
- Cadeia de transporte de electrões.
Glicólise ocorre no citoplasma da célula. Não é dentro de organelo nenhum.
Ciclo de Krebs e a cadeia ocorre na mitocôndria.
Glicólise
Isto é uma cadeia de desmontagem.
Queremos partir a glucose.
Glicólise - Quebra da glucose.
Entra a glicólise, tem 6 carbonos e saem duas moléculas,
cada uma com três carbonos. Rende 2 ácidos pirúvicos, e 2 ATP
Ocorre fora da mitocôndria, dentro do citoplasma.
Tenho uma molecular de açúcar, partir ligações, a molécula
parte-se em dois, arranjos, e consigo arranjar 2ATP por arranjo.
Ela rende uns NAD+ que passa a NADH ela vão apanhar os
electrões, nesta quebra em dois, a electrões que estão libertados e
vão estes carregadores apanha-los para utilizar mais a frente.
Como ocorre fora da mitocôndria ela não precisa de
oxigénio. Com ou sem oxigénio é garantida.
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No fim aparecem os piruvatos, que têm energia, 3 carbonos com montes de electrões. Temos
de desmontar mais.
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs ocorre dentro da mitocôndria é preciso oxigénio, o piruvato não consegue entrar
tendo de ser transformado em Acetyl-Coa através de alterações (que não precisamos de saber)
Cadeia de transporte de electrões:
Os carregadores vão todos parar aqui, todos os electrões que foram das moléculas partidas nos
outros processos, tanto da glicólise como no ciclo de krebs.
Aqui vão ser produzidos os ATP a partir deles todos.
Os electrões que chegam todos dos carregadores e nessa membrana vão estar uma data de
proteínas, os electrões vão ser despachados nestas proteínas, as proteínas vão permitir que os electrões
saltem de proteína em proteína, perdendo a carga eléctrica, e é essa energia que é libertada, permite
que o ADP passe a ATP.
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Onde está o O2?
Quando os electrões já saltaram tudo o que tinham a saltar, são aceites para o oxigénio aceita
os electrões e juntam-se para fazer água.
Porque a cadeira de electrões e o ciclo de krebs, não funcionam se não houver oxigénio. Se o
oxigénio não estiver aqui para receber o hidrogénio, as proteínas não conseguem fazer os electrões
saltar, os transportadores não os conseguem libertar e todo o processo pára (excepto a glicólise que
pode decorrer na ausência do oxigénio).
Fermentação
A glicólise mesmo só rendendo 2 ATP’s é importante. Na ausência de oxigénio, os
produtos da glicólise não podem progredir.
Isso acontece nas leveduras, que não tem mitocôndrias, e nos bolores e algumas
bactérias.
1 imagem, os carregadores libertam os electrões - fermentação alcoólica.
2 imagem, quando uma pessoa faz exercício, ocorrendo acido láctico.
Resumo da respiração celular
DNA, genes e cromossomas
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Ácidos nucleicos:
Constituídos por nucleótidos (monómeros)
tanto de DNA como RNA.
Armazenam informação
DNA
Dupla hélice
Estrutura dos nucleótidos
Componentes:
- Grupo fosfato
- Base azotada (1 de 4)
- Açúcar com cinco carbonos (pentose)
De RNA para DNA muda a pentose e uma base azotada U - T
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Bases azotadas
Guanina – Citosina (DNA e RNA)
Adenina – Timina (DNA)
Adenina – Uracilo (RNA)
Esqueleto da dupla cadeia (Parte azul) é o açúcar (ribose) e fosfatos
As cores do meio são as bases azotadas, que formam as duplas hélices de DNA e que ligam
ambas as cadeias.
Cromossomas
Autossomas - 22 cromossomas, chamam-se assim
porque não estão relacionados com a determinação do
género. São diplóides pois para cada cromossoma temos
informação do lado da mãe e outro do pai.
No que diz respeito ao par sexual, isso não se
verifica, raparigas (x da mãe e x do pai, um fechado,
completamente um deles inactivo) no caso dos rapazes (x
e y)
É possível ser x0 não tem atraso cognitivo, mas
não é possível ter uma pessoa yo.
Os homens são mais sujeitos a doenças
relacionado com o x. Regras da recessividade.
Quando fazemos o diagnóstico do cariotipo, só se consegue ver doenças que afectam
número e na estrutura do mesmo.
As trissonomias existem, e pode ser diagnosticado através do cariotipo.
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DNA auto-replica-se:
Como ocorre a replicação do DNA:
Quando uma célula se vai dividir para formar duas,
precisa de ter tudo a dobrar, antes da célula se dividir.
O processo pelo qual isso acontece, é um processo
de replicação semiconservativa
1º PASSO - quebra das ligações entre as bases. Em vários
sítios ao longo da cadeia de DNA, as cadeias vão se abrir
(bolhas de replicação)
2º PASSO - Aparecem novas cadeias, devido a uma enzima
que se chama DNA polimerase (faz polímeros de DNA) vai
buscar nucleóticos de DNA soltos e vai encaixa-los para
formar uma nova cadeia de DNA (através da
complementaridade de bases)
Utilizam-se enzimas que são específicas, e que só fazem esta reacção.
Sendo que DNA polimerase só consegue fazer o seu trabalho de 5' para 3'. Quando é 3'
para 5' desenrola um bocadinho e faz o seguimento, depois é necessário vir um DNA ligase
(também é a enzima que liga o nosso material genético quando se parte no nosso dia a dia)
para ligar estas partes. Forma-se mas é intermitente.
Gene
Gene é uma sequencia de nucleótidos, unidade de hereditariedade, na maior parte dos casos
codifica uma sequencia de aminoácidos mas pode também ser de RNA.
É uma sequência de nucleótidos.
E codifica para uma sequência de aminoácidos (ou para RNA não codificante).
Sequência de DNA
Genoma é toda a informação genética de um determinado organismo (que genes estão
relacionados com uma determinada característica)
Uma grande parte do nosso genoma não dá lugar a quase nada, na realidade uma grande parte
do nosso material genético não se sabe o que ele faz.
Uma coisa que sabemos é que há muito material genético que não tem uma função evidente.
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Expressão do DNA
Síntese de polipéptidos:
= cadeias de aminoácidos por ligações peptídicas.
= proteínas.
Telómeros
O ADN está inactivo quando está no cromossoma, não tao a
ser produzidas, porque a condensação dos cromossomas impede a
função do gene – Não há transcrição.
Os Telómeros são uma espécie de capsulas que protegem as
pontas dos cromossomas dos erros.
Vão diminuindo à medida que a célula se divide.
Quanto mais velhas são as células, mais pequenos são os
seus telómeros.
A diminuição dos telómeros é uma das explicações do
envelhecimento, pois quando os telómeros ficam demasiado curtos
as células não funcionam.
Mutações:
São alterações no DNA, que podem ser de diversos tipos:
- Pontuais/genéticas
- Cromossómicas:
- Numéricos
- Estruturais
Fontes de mutação:
Radiação
Alguns químicos
Transposões (contribuem para a taxa de mutação, podem causar alterações visíveis,
ocorre quando algumas sequências de DNA se movem de uma posição para a outra).
Mutações:
Mutações pontuais/genéticas (pequeno tamanho).
Mutações cromossómicas:
Mutações numéricas
Mutações cromossómicas estruturais.
Mutações numéricas:
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Erros durante a formação de
gâmetas, neste caso existe uma não
disjunção de gâmetas quando os
cromossomas se separam.
Existindo uma possibilidade
reduzida de existirem óvulos normais.
Síndrome de Down
Ocorre uma não disjunção autossómica do cromossoma
21.
Existe uma maior incidência, como demonstra a figura,
que as mães que tenham filhos com uma idade superior a 35
anos, a probabilidade de ter filhos com síndrome de Down
aumentam exponencialmente.
Não disjunção dos cromossomas sexuais
Mutações cromossómicas estruturais:
Alteram a mensagem genética:
- Duplicação
- Translocação
- Inversão
- Deleção
Quando um segmento é duplicado.
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Quando existe a mudança de um segmento.
Quando
segmento.
existe
uma
inversão
de
um
Quando existe algum segmento que é
eliminado.
Resumo para os exercícios:
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DNA (Núcleo)
DNA - TACGCA
Transcrição
Processamento
RNAm
RNAm - AUGCGU
RNAt - UACGCA
Tradução
Aminoácidos (Citoplasma, ribossmos, RER)
Meiose e Mitose
Mitose
Funções:
Crescimento
Renovação celular
1 filha (igual à mãe)
1 célula inicial
1 filha (igual à mãe)
O DNA fica inactivo.
a.a – Ir à tabela e ver.
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Interfase – Tempo que a célula demora a preparar-se para se dividir.
G1 – Aumento de volume; replicação de organelos.
S- DNA a replicar-se
G2 – Prepara-se para se dividir e condensa os cromossomas.
Profase – Centríolos começam a ir para os polos da célula; Núcleo desaparece; crescem
fibras como as do citoesqueleto; cromossomas ficam “pegados”.
Metafase – Os cromossomas alinham-se na placa equatorial, 46 cromossomas. É nesta
altura que se tiram a imagem para o cariótipo.
Anafase ou ascensão polar – Cromossoma parte-se em dois e vai para cada polo um
cromatídeo.
Telofase – Forma-se de novo e os cromossomas vão ficar a desenrolar-se.
Citocinese – Divisão real do citoplasma e a criação de duas células independentes.
Meiose
É a divisão envolvida na produção dos gâmetas (espermatozóides e óvulos).
Profase I – Em vez de isolados, estão juntos com o seu par, ex. (21,21); os
cromossomas vão trocar entre cromatídeos não irmãos.
Anafase I – São os cromossomas que vão para os polos e não os cromatídeos.
Quando acaba a meiose I ainda se tem 2 cromatídeos.
Meiose II – Resultado quatro células haplóides com metade da inicial
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Variabilidade genética = crossing-over.
Células diplóides (2N)
23 pares de cromossomas nos humanos
2 cromossomas do mesmo par, a mesma sequência de genes
Células haplóides (N)
Produzidas através da meiose
Contém apenas um conjunto de cromossomas
A redução do número de cromossomas (para metade) permite a formação do zigoto
diplóide.
Reprodução dos eucariotas unicelulares
Ocorre por mitose
É assexuada
Produz dois organismos idênticos
Reprodução assexuada
Eucariotas unicelulares
Algumas plantas e animais
Meiose
Redução para metade do número de cromossomas: 2N � N
Constituída por duas divisões seguidas: Meiose I e Meiose II
Resultam quatro células haplóides.
Meiose I
Separação dos cromossomas homólogos
Na ProfaseI, os pares de cromossomas homólogos
untam-se e ocorre a combinação génica(“crossing-over”),
ou seja pode existir troca de fragmentos entre cromatídios
não-irmãos).
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Fases da Meiose I
Fases da meiose II
Importância da recombinação
É uma fonte de variabilidade indispensável para a evolução.
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Espermatogénese
Oogénese
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Resumo:
Padrões de hereditariedade
Mendel
Monge austríaco (século XVIII)
•Trabalhou com ervilheiras
•Descobriu o processo de hereditariedade
Porquê ervilheiras?
•Flores hermafroditas
•Polinização pode ser controlada
Linhagens puras
•Auto-polinização produz descendentes iguais à geração parental ao longo das
gerações
Experiências de Mendel
•Cruzou artificialmente linhagens puras de ervilheiras
•Registou as características dos descendentes destes cruzamentos
Conclusões do trabalho de Mendel
•Os caracteres são herdados através dos genes
•Alelos são formas alternativas de genes
•Os gâmetas recebem apenas 1 alelo de cada par
•Os alelos podem ser iguais ou diferentes
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Lei da separação e da união – Pares de alelos separam-se na formação dos gâmetas e
unem-se na fecundação.
Lei da segregação independente – A transmissão de um alelo para um caracter para os
gâmetas é independente da transmissão de outros alelos para outros caracteres
Alelos de um indivíduo
•Homozigótico – possui dois alelos idênticos para uma característica
•Heterozigótico – possui alelos diferentes para uma característica
Genótipo: conteúdo alélico de um indivíduo
Fenótipo: Características de um indivíduo (pode ou não ser igual ao genótipo)
Extensões às leis de Mendel
•Alelos múltiplos – Mais do que dois alelos para um determinado gene. Ex. Grupo
sanguíneo (A,B,0).
•Codominância ou dominância incompleta. Ex: Grupo sanguíneo onde A domina o O e
AB são os genótipo e fenótipo sendo os dois dominantes.
•Hereditariedade poligénica – Vários genes para uma única característica. Ex. Altura
•Pleiotropia – Um gene afecta várias características.
Ex. Anemia falciforme.
– Défice no transporte de oxigénio
– Vantagem para os heterozigóticos (protecção contra a malária)
•Epistasia – Um gene controla outro gene. Ex. Albinismo
•Hereditariedade ligada aos cromossomas sexuais – Como é que a transmissão é feita
diferencialmente, se por X ou por Y.
Genética das Populações
Lei de Hardy-Weinberg A determinação das frequências génicas de uma população em
gerações sucessivas indica se existe, ou não, manutenção do fundo genético, se estão a actuar
factores de evolução.
Considere-se, numa população mendeliana, um fundo genético constituído por dois
alelos A e a:
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