quarta-feira, 28 de novembro de 2012

Biologia ano II - Crescimento e renovação celular

Caracterização do DNA e RNA

DNA

O DNA é uma molécula em cadeia dupla formada por nucleótidos de timina, adenina, guanina e citosina.

Constituição de um nucleótido:
  • uma base azotada - A-adenina, G-guanina, C-citosina, T-timina;
  • uma pentose (desoxirribose);
  • um grupo fosfato.
Ligação entre nucleótidos

A ligação entre dois nucleótidos é uma ligação fosfodiéster e é feita do seguinte modo:

ligação do grupo químico hidroxilo (OH) ligado ao carbono 3 da pentose de um nucleótido, com o grupo fosfato do nucleótido seguinte, ligado ao carbono 5 da pentose deste.

Assim a ligação entre nucleótidos faz-se no sentido de 5' para 3'.



À descoberta da estrutura do DNA

Regra de Chargaff

Erwin Chargaff; após inúmeros estudos da composição do DNA em diversos tecidos e várias espécies, concluiu que a ocorrência das quatro bases no DNA obedece às relações A = T e C = G.



Rosalind Franklin

Através da interpretação de diagramas de difração de raios-X através de DNA cristalizado (figura abaixo) descobriu-se que o DNA tinha a forma de uma dupla hélice.
(In: http://en.wikipedia.org/wiki/Rosalind_Franklin)








Exercícios de aula

1. Sabendo que, numa determinada molécula de DNA existem 16200 nucleótidos, sendo 3400 de timina, determina a quantidade de:

- moléculas de desoxirribose _______________; 
- nucleótidos de adenina _______________; 
- grupos fosfato _______________;
- nucleótidos de uracilo _______________; 
- nucleótidos de citosina _______________; 
- bases azotadas _______________;
- nucleótidos de guanina; _______________; 
- moléculas de ribose _______________.



2. A percentagem de bases numa das cadeias de uma determinada molécula de DNA é de: A = 34% e G = 15%.

2.1. Indica a percentagem de:

- bases T + C na cadeia complementar da molécula de DNA.

- bases T + C na mesma cadeia da molécula de DNA.


3. Completa o seguinte esquema referente a uma molécula de DNA.






Replicação Semiconservativa


Experiência de Meselson e Stahl






Composição e estrutura do RNA - Ácido ribonucleico

RNA (ARN em português) significa ácido ribonucleico.
Tal como o DNA, também é formado por nucleótidos.

Constituição de um nucleótido de RNA:
  • um grupo fosfato;
  • uma pentose (a ribose);
  • uma base azotada - C-citosina, G - guanina, A - adenina e U uracilo (em vez de timina como no DNA). O uracilo é considerada uma base de anel simples, que estabelece duas ligações de hidrogénio com a adenina.
Tipos de RNA
  • RNA mensageiro (RNAm) - Forma-se no núcleo por transcrição de uma determinada sequência de DNA (gene) e migra para o citoplasma para ser traduzido em proteínas.
  • RNA de transferência (RNAt) - Tem como função, transportar os aminoácidos para a síntese proteica até ao ribossoma.
  • RNA ribossómico (RNAr) - É constituído por duas subunidades de tamanhos diferentes e é o local onde ocorre a tradução da linguagem nucleotídica para proteica.


 Características do código genético
  • Universalidade
  • Redundância
  • Não é ambíguo
  • O 3º nucleótido do codão não é tão específico
  • AUG - codifica o a.a. metionina e é o codão de iniciação
  • UAA, UAG e UGA são codões "stop" (de finalização)

Exercício




Exercícios de aula

1. O esquema seguinte representa uma cadeia de DNA (com os seus nucleótidos), uma cadeia de RNAm e os RNAt, com os respetivos aminoácidos.


 1.1. Transcreve a cadeia de DNA representada.

 1.2. Identifica os anticodões representados.

 1.3. Traduz a mensagem do RNAm.
2. O esquema seguinte refere-se à transcrição e tradução.

2.1. Completa as letras do esquema.



Ciclo celular

O ciclo celular consiste num conjunto de transformações que ocorrem desde que a célula se forma, até que esta se divide para formar duas células filhas geneticamente iguais.
Na imagem observam-se as alterações ao nível dos cromossomas ao longo do ciclo celular.
 

Estrutura dos cromossomas

No esquema visualiza-se a relação entre o DNA e  os cromossomas. Os nucleossomas são constituídos por DNA associado a proteínas, as histonas.

 
 
 
Diferentes níveis de condensação do DNA.

(1) Cadeia simples de DNA . (2) Filamento de cromatina (DNA com histonas). (3) Cromatina em interfase. (4) Cromatina condensada em profase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA) (5) Cromossoma em metafase.

 
Quando 2 moléculas de DNA estão ligadas pelo centrómero, chamamos a cada uma delas, cromatídeo, e dizemos que o cromossoma está duplicado.

Quando a molécula de DNA (e as proteínas) não está ligada a outra, dizemos que o cromossoma não está duplicado.

 
Compactação e replicação do DNA - http://www.youtube.com/watch?v=omsutW84Qm0


Fases do ciclo celular

Um ciclo celular é formado por duas etapas:
- a interfase, a fase mais longa do ciclo, onde ocorrem as etapas G1, S e G2.
- a fase mitótica, constituída pela mitose e citocinese.


 
Fases da mitose
Prófase
É etapa inicial do processo de divisão mitótica das células.
Caracteriza-se por alterações celulares que,no geral, se podem resumir a três etapas:
                - organização e compactação da cromatina nuclear, formando os cromossomas;
                - desaparecimento do nucléolo;
               - deslocamento dos centrossomas para polos opostos das células, onde integrarão o fuso acromático. (Os centrossomas localizam-se próximo do núcleo, onde são organizados os microtúbulos. Em células animais, cada centrossoma tem um par de ce ntrío los envolvidos por uma região onde os microtúbulos se ligam.)
Microtúbulos proteicos - São estruturas tubulares microscópicas formadas por polímeros de uma proteína. a tubulina; os microtúbulos são constituintes do citoesqueleto e formam o fuso acromático.
Metáfase
 
- formação e desenvolvimento do fuso acromático;
- alinhamento dos centrómeros ao centro da célula;
- formação da placa equatorial.
 
Anáfase
 
- clivagem dos centrómeros;
- os cromossomas formados por um cromatídio migram para os polos da célula.
 
Telófase
 
- reconstituição do invólucro nuclear;
- reaparecimento dos nucléolos;
- início do estrangulamento mediano nas células animais, que originará a separação das células filhas.









Citocinese em células animais e vegetais
Nas células animais, na zona equatorial da membrana citoplasmática, perpendicularmente ao eixo do fuso acromático, dispõe-se um anel contráctil de filamentos proteicos. A contração desta estrutura gera um estrangulamento na célula, formando-se um sulco de clivagem que se aprofunda progressivamente, separando-se duas células independentes.

Nas células vegetais, devido à presença de uma parede celular rígida, o processo de citocinese não pode ocorrer por estrangulamento.
Na zona mediana da célula, começam a acumular-se vesículas provenientes do complexo de Golgi. A acumulação progressiva destas vesículas, do centro em direção à periferia, origina o  fragmoplasto, constituindo a primeira separação entre as células-filhas. Sobre esta estrutura, irá depositar-se celulose, formando-se assim duas novas paredes celulares, uma de cada lado do fragmoplasto, que passará a formar a lamela mediana entre duas células adjacentes independentes. A membrana plasmática de cada uma das células filhas é formada a partir da fusão das membranas das vesículas de Golgi.
 
Vídeos sobre mitose
 
 
Regulação do ciclo celular
O ciclo celular pode parar em determinados pontos e só avança se determinadas condições se verificarem, tais como a presença de uma quantidade adequada de nutrientes ou quando a célula atinge determinadas dimensões.
Certas células, como os neurónios, param de se dividir quando o animal atinge o estado adulto, mantendo-se durante o resto da vida do indivíduo na fase G0.
Existem três momentos em que os mecanismos de regulação atuam:
  • Na fase G1
    • No fim desta fase existem células que não iniciam um novo ciclo ou que não estão em condições de o fazer, essas células permanecem num estágio denominado G0.
As razões para a célula passar para o estádio G0 podem ser:
        - Células que não se dividem mais, essas células permanecerão neste estágio até a sua morte, são exemplos os neurónios e as células das fibras musculares.
        - Células que não obtiveram a quantidade de nutrientes necessária;
        - Células que não atingiram o tamanho requerido.
  •     No final de G1, a célula entra em apoptose celular, caso sejam detetados erros no DNA impossíveis de reparar.
  • Na fase G2
    • Antes de iniciar-se a mitose existe outro momento de controlo - caso a replicação do DNA não tenha ocorrido corretamente o ciclo pode ser interrompido e a célula volta a iniciar a fase S.
  • Na metáfase
    • No final da metáfase evidencia-se mais um mecanismo de regulação responsável pela verificação da ligação do fuso acromático com os cromossomas, de forma a que os cromatídeos migrem corretamente para os polos.
 
 
 

  

Diferenciação celular
É o processo pelo qual as células vivas se "especializam" para realizar uma determinada  função. Esta especialização acarreta não só alterações da função, mas também da estrutura das células.

Regeneração de tecidos em anfíbios
 
A vida inicia-se pela fecundação de um óvulo por um espermatozoide, com formação da primeira célula, o ovo ou zigoto, que inicia o processo de divisão até chegar à fase de oito células, na qual recebem a denominação de células-tronco totipotentes.
 
 
Durante a diferenciação, alguns genes são ativos enquanto outros são silenciados e essa definição depende de cada tecido.
Por exemplo, uma célula do fígado, não tem as mesmas funções bioquímicas de uma célula nervosa.

Controlo da expressividade
Regulação génica



Exame nacional BG 2011 2ª Fase - GRUPO II -





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