Reprodução Assexuada

A reprodução é o conjunto de processos pelos quais se originam novos seres vivos idênticos a si e que permite a continuidade da espécie.

A continuidade da vida é assegurada pela reprodução.

Na reprodução assexuada a reprodução precisa apenas de um elemento para ser bem-sucedida originando seres geneticamente iguais denominados clones não havendo diversidade genética nas populações (neste tipo de reprodução não existem células sexuais e está associada á mitose).

Crescimento e regeneração dos tecidos / diferenciação celular

A regeneração permite substituir partes que se gastam, que se podem perder ou que fiam danificadas.

Regeneração fisiológica- regeneração de partes do corpo que se gastam continuamente ou que são constantemente substituídas .

Regeneração por substituição- regeneração de partes do corpo por acidentes.

A mitose assegura que a partir de uma célula sejam formadas duas células geneticamente iguais entre si e á célula-mãe.

O ovo é a 1ª célula do ser vivo pluricelular que irá por sucessivas mitoses e citocineses originar células-filhas que por sua vez poderão originar células diferenciadas e só á media que se repetem novos ciclos celulares, as células iniciam o processo de diferenciação até se tornarem células especializadas.

O ovo chama-se célula totipotente porque pode originar qualquer tipo de células.

Porque é que ocorre a diferenciação?

Alguns genes são ativados e outros são bloqueados, depndendo da função que a célula irá executar.

Mas a célula diferenciada tem DNA diferente de outra célula com função diferente?

As células têm exatamente o mesmo DNA, no entanto só cerca de 5 a 10%, num determinado momento, do seu DNA ativo, no entanto a célula, em determinadas circunstâncias pode perder a sua especialização, transformando-se numa célula indiferenciada

Regulação da expressão dos genes

No DNA da célula existem genes que controlam os outros genes necessários á especificidade dessa célula.

1- Transcrição dos genes - As células diferenciadas contém proteínas específicas que determinam quais os genes a serem expressos, chamadas de fatores de transcrição e as células transcrevem apenas alguns dos genes.

2- Processamento do mRNA - durante este processamento o mRNA imaturo contém exões e intrões, e ao passar para o mRNA maturo, os intrões são retirados e os exões são ligados entre si (um mesmo mRNA imaturo, pode originar diferentes mRNA maturo.

3- Tradução- na Tradução o tempo de duração do mRNA é uma forma de controlar a produção de proteínas e a utilização de inibidores também.

Pós -tradução - após a tradução ainda pode haver controle na expressão dos genes procedendo-se à remoção de partes da proteína, retirando polipeptídeos e transformando-a numa proteína ativa, exemplo do que acontece com a insulina que só quando é removida uma parte da sua cadeia polipeptídica é que ela se torna ativa e funcionará como uma hormona.

Agentes ambientais que afetam a expressão dos genes

O controlo da expressão dos genes é também influenciado por elementos do ambiente que ativam a expressividade de alguns genes em detrimentos de outros alterando o tipo de célula e a sua função.

Alteração do material genético

Na replicação do DNA pode aparecer alguns erros  e a DNA polimerase corrigir grande parte desses erros, mas alguns erros persistem originando mutações genéticas que podem afetar a sequência de a.a para produzir determinada proteína.

A mutação não é necessariamente negativa pois é através das mutações que as espécies evoluem permitindo a existência de variabilidade das espécies.

As mutações podem ser germinais (podendo assim serem transmitidas para a geração seguinte) e somaticas (não são transmitidas para as gerações seguintes).

Ciclo Celular

Segundo a teoria celular a célula é a unidade básica da vida e que tem como uma das funções assegurar a continuidade da vida dado que que se dividem e originam novas células.

A unidade básica do cromossoma é uma longa cadeia de DNA que está ligada a uma proteína que lhe dá estrutura e que regula a atividade genética (histona). O ADN associado á histona chama-se cromatídeo.

Os cromossomas podem se apresentar distendidos (invisíveis a microscópio) ou muito condensados podendo assim serem vistos.

Divisão Celular

Ciclo celular: É a vida da celula onde ela nasce, cresce e depois morre.

O cico celular é constituido por 2 fases- a interfase e a fase mitotica.

A interfase constitui serca de 90% da vida da celula e divide-se em G1 seguido da fase S e depois é a G2. Nesta fase a celula cresce e ocorre um periodo de elevada atividade metabolica da celula.

Fase mitotica

A célula é capaz de dividir o seu material genético.
A divisão ocorre em 4 fases: profase, metafáse, anafáse e telofáse.

Profase: 

-Dá-se a fragmentação da membrana nuclear.
- Desintegração do nucleolo.
-Dá-se a migração dos pares de centríolos para os polos.
-Há formação do fuso de divisão e do áster.

Os cromossomas que antes estavam desordenados unem-se ao fuso pelos centrómeros e deslocam-se para a região equatorial da célula.

Metafáse:

Há formação da placa equatorial onde os cromossomas estão dispostos na posição equatorial da celula, assim possibilitando a distribuição equitativa de informação genética.

Anafáse:

Ocorre a divisão longitudinal do centrómero e os cromossomas-filhos migram para os polos da celula, orientados pelas fibras do fuso.

Telofáse:

-As fibras do fuso desaparecem.
-Ocorre a organização da membrana nuclear e do nucléolo.
-Os cromossomas descondensam-se.
-Formam-se duas células idênticas á original.

Diferenças entre as mitoses de células vegetais e animais:

-na célula vegetal não há presença de centríolos e o fuso acromático forma-se devido a fibrilhas do citoesqueleto , enquanto que na célula animal há e formam o fuso acromático;

-A citocinese ocorre na na célula vegetal por formação de uma septo de natureza celulósica , nestas células as vesículas derivadas do complexo de golgi, alinham-se na zona equatorial e fundem-se e formam uma zona plana. As membranas das vesículas irão originar a membrana citoplasmática da nova célula e o conteúdo da vesícula irá ser o percursor da parede celular. Na célula animal a citocinese forma-se pela contração de um anel contráctil feito de microfilamentos proteicos criando um sulco de clivagem e originando o estrangulamento do citoplasma.

- A mitose ocorre na generalidade dos tecidos animais, exceto nas hemácias e fibras musculares que perdem a capacidade de se dividir quando atingem a maturidade. E nos vegetais apenas em zonas específicas que se designam por meristemas.

Regulação da divisão celular

O ritmo da divisão celular vai depender do tipo de célula.

Têm de existir mecanismos de regulação que controlem e assegurem a divisão celular.

Quem é responsável pela regulação do ciclo celular são complexos proteicos que verificam se a replicação do DNA foi completa e correta e também verificam se existem nutrientes suficientes para o desenvolvimento da célula.

No inicio de G1, a célula faz uma espécie de avaliação e se algo correr mal, se as moléculas de DNA, a célula não se divide podendo ficar numa espécie de estádio latente,G0, ou destruir-se no caso das moléculas de DNA não se apresentarem na forma adequada, é a APOPTOSE.

Em G2, a célula verifica se a a replicação do DNA está correta e completa, se estiver avança a mitose, se não estiver pode dar-se a APOPTOSE. As causas que poderão influenciar erros na replicação do DNA são por exemplo os radiações solares ou raios x.

Na mitose principalmente na metafáse se a repartição dos cromossomas nas células-filhas não estiverem distribuidos equitativamente ou não estarem corretamente ligados ao fuso acromático.

Quando os mecanismos de controlo falham pode-se originar mutações e criar tumores ou criar evoluções nas especies.

O processo de tradução

A tradução é descodificação da mensagem inserida no mRNA para traduzir uma proteína.

Uma proteína é constituida por mais de 100a.a unidos por ligações peptídicas e nos seres vivos existem apenas 20 tipos de a.a.

Os a.a existentes nos seres vivos são constituidos por Uracilo, Adenina, Citosina e Guanina que iram depois ser codificados numa sequência de 3 nucliótidos podendo assim produzir os 20 tipos de aminoácidos diferentes.
Cada tripleto do RNA mensageiro codifica um determinado aminoácido, ou que determina o início ou fim da síntese (codão ou codogenes) e estas sequências iram dar origem a proteínas nos ribossomas.

Etapas da tradução

INICIAÇÃO

1- o mRNA liga-se à subunidade menor do ribossoma no codão iniciador (AUG) com o anticodão do tRNA . A subunidade maior , liga-se com a subunidade menor - o ribossoma está funcional

ALONGAMENTO

Na subunidade maior existem dois locais importantes na síntese de proteínas; o local P onde o tRNA se encontra ligado à metionina; o local A, onde o tRNA seguinte se liga ao codão complementar seguinte e o local E que corresponde ao local da saída do tRNA.

O anticodão seguinte, que transporta o segundo a.a. liga-se por complementaridade ao segundo codão e a metionina estabelece-se a primeira ligação peptídica com este. O ribossoma avança 3 bases e repete-se todo o processo ao longo do mRNA até se sintetizar a proteína.

FINALIZAÇÃO

Quando o ribossoma chega ao codão de finalização (de terminação, ou stop) e por complementaridade o reconhece, termina a síntese proteica. Os codões de terminação (UGA, UAG ou UAA), não têm no tRNA correspondentes e por isso a síntese termina. A cadeia polipeptídica desprende-se e as subunidades ribossómicas podem ser utilizadas de novo.

A mesma molécula de mRNA pode ser traduzida por mais que um ribossoma levando à formação de mais que uma proteína igual. 

Na sintese proteica há duas caracteristicas muito importante:

-Amplificação: Várias moléculas de mRNA podem ser produzidas a partir do mesmo gene e a mesma mensagem pode ser traduzida por vários ribossomas.

-Rapidez: Visto que a sintese proteica é realizada com grande rapidez.

Estrutura e composição do DNA e RNA, sintese proteica 

Das moléculas que são produzidas pelas células destacam-se as essenciais á vida como as proteínas.

No ser procarionte o DNA encontra-se no citoplasma enquanto que no ser eucarionte no núcleo (maior parte), miticondrias e nos cloroplastos.

Contituição do nuclio da celula eucarionte:

• Membranas interna e externa que contitui o involcro nuclear, contendo tambem poros nucleares em grande quantidade.
• interior da célula: 

1. Nucleoplasma (onde se encontram os cromossomas formando depois a cromatina.
2. Nucléolo (estruturas constituidas por proteínas e ácidos nucleicos

Mesmo sendo o DNA universal, o seu nº, tamanho da molécula e informação contida variam.

O DNA mede 2m tendo por isso de ser muito compactado para caber no nucleo que mede 0.5 micrometros.

Histomas são proteínas especificas associadas ao DNA tendo como função neutralizar as cargas eletricas  e dar estrutura que assegura o compactamentodo DNA.

A cromatina no processo da divisão celular condensa-se fortemente e nessa altura pode se observar cromossomas.

Coesinas: Copia e união por proteínas do DNA.

Centromero: Local onde as coesinas são restringidas.

Cariótipo: Conjunto de todos os cromossomas.

O DNA é o suporte molecular da informação genética que coordena toda a actividade celular.

O DNA é constituido por um fosfato, uma pentose e uma base azotada;

O fosfato dá caracteristicas ácidas á mulecula, a Desoxirribose (pentose) é contituida por 5 atomos de carbono e as bases azotadas são: timina e citosina- Pirimidicas e a adenina e guanina- bases puricas.

-Os nucleotidos podem se ligar por reações de condensação (ligações Fosfodiéster)

Ligação do nucliotido:

Fosfato liga-se ao C3 da pentose e o grupo OH ao C5.

Pentose (5 carbonos): O carbono 5 liga-se ao grupo anterior e o carbono 3 liga-se ao grupo fosfato seguinte.

A parte lateral da dupla hélice é formada pelos grupos fosfato alternando com a pentose,a parte central pelas bases ligadas por pontes de hidrogénio.

A quantidade de bases Pirimidicas e bases puricas é igual-

A-T (2 ligações de hidrogénio)

G-C (3 ligações de hidrogénio)

-As cadeias são paralelas.

Gene

É formado por uma sequência especifica de nucleótidos que contém uma determinada informação, correspondente a um código distinto.

Cada gene tem um determinado nº de nucleótidos e uma determinada sequência que contém a informação para produzir uma proteína ou uma molécula de RNA.

Hereditariedade: É o conjunto de processos biológicos que asseguram  que cada ser receba e transmita informações genéticas através da reprodução.

Genética: É a ciência dos genes da hereditariedade e da variação dos organismos.

A sequencia de nucleótidos de um gene determina a ordem de aminoácidos da proteína-

Replicação do DNA

As células antes de se dividirem duplicam o seu ADN, assegurando o seu património genético ao longo das gerações.

Como é que o fazem?

Já sabemos que o DNA é constituído por duas cadeias polinucleotídicas que são complementares (bases) e antiparalelas.

1-Por ação de enzimas as cadeias separam-se, quebrando as pontes de hidrogénio, em locais específicos.

-A enzima mais importante é a DNA polimerase (promove a ligação entre bases, através do hidrogénio, liga o fosfato ao açúcar do nucleótido seguinte e corrige erros).

-A enzima DNA ligase irá promover a ligação entre as cadeias.

2- As cadeias separadas vão servir de molde à formação de uma nova cadeia que será complementar, utilizando nucleótidos existentes no meio.

3- Forma-se duas novas cadeias que são antiparalelas a cada uma das cadeias que lhe serve de molde.

A Replicação assegura a conservação do património genético de geração para geração.

A replicação do DNA é uma replicação SEMICONSERVATIVA, pois formam-se duas novas cadeias (cópias integrais das cadeias originais) que se irão ligar às cadeias que lhes deram origem, ou seja, as moléculas formadas são idênticas às originais, ficando agora cada cadeia com uma parte da cadeia antiga e outra parte da cadeia formada.

Este modelo de replicação SEMICONSERVATIVA* permite explicar a transmissão genética e a constante composição do DNA nas divisões celulares.

As cadeias filhas do DNA não crescem da mesma forma. A que copia a cadeia 3-5 cresce de forma continua enquento que a que copia a cadeia 5-3 fá-lo em pequenas porções de uma forma descontinua.

Composição e Estrutura do RNA 

O RNA é formado por uma cadeia polinucliótidica. Cada nucleótido possui 4 bases azotadas a:  Adenina, Uracilo, Guanina e Uracilo, uma pentose (ribose) e um grupo fosfato.

Sintese proteica:

O dogma propõe que existe uma uniderecionalidade na informação contida nos genes em que esta informação é perpetuada através da replicação do DNA.

Na passagem da linguagem polipeptidica das proteínas consideram-se duas estapas funadamentais: 

Transcrição- Há transferência da informação contida no gene é copiada para o RNA, corresponde á sintese de mRNA, por complementaridade de bases.

Tradução- Informação contida no RNA mensageiro é traduzido em sequencias de aminoácidos.

Transcrição

As cadeias de DNA se separam e uma serve de molde para o RNA, enquanto a outra fica inativa. Ao fim da transcrição as cadeias que foram separadas voltam a unir-se.

O mRNA, formada a partir do molde de uma das cadeias do DNA é polimerizado no sentido 5-3 e as bases ligam-se por complementaridade.

A transcrição inicia-se numa sequência especial quando a DNA polimerase (proteina) se liga a uma das extremidades do DNA designada por promotor.

Etapas

1 – Reconhecimento da cadeia molde de DNA
O DNA e as polimerases do RNA (enzimas catalisadoras da reação) estão livres na célula e podem se encontrar ao acaso, porém a transcrição só tem início quando a enzima encontra e liga-se fortemente ao sítio promotor. Quando isso acontece, a dupla-hélice é desenrolada e as fitas são separadas.

2 – Início da transcrição
A RNA polimerase ligada à região promotora inicia o processo de transcrição,  promove a separação pontual das cadeias e inicia-se a transcrição da informação, formação do RNA a partir de nucleótidos livres na célula e faz-se sempre na direção 5´-3´.

3 – Alongamento

À medida que vai sendo fabricado o RNA mensageiro, liberta-se da cadeia-molde de DNA e o DNA já transcrito enrola-se quase imediatamente, voltando ao seu estado inicial (dupla hélice). A este processo, dá-se o nome de Elongação.

4 – Finalização

O RNA polimerase percorre a cadeia e  transcreve o DNA em RNA até encontrar a sequência de término, que contém bases específicas que determinam o fim da transcrição. 

Quando a RNA polimerase encontra a sequência de terminação, o RNA para de ser transcrito. A partir desse momento, nenhuma outra base azotada é incorporada ao RNA. Neste momento, liberta-se uma molécula de RNA e imediatamente a molécula de DNA se enrola completamente.

 A sequência de DNA que contém os genes sinalizadores do término é chamada de região terminação.

O RNA polimerase percorre a cadeia e  transcreve o DNA em RNA até encontrar a sequência de término, que contém bases específicas que determinam o fim da transcrição.

Forma-se o RNA percursor ou pré-mRNA (transcrito primário) que vai sofrer uma série de transformações, maturação, dependendo do tipo de RNA, antes de sair do núcleo, isto nas células eucarióticas. Nas células procarióticas não há fase de maturação.

Nos seres eucariontes cada gene no DNA contém sequências de nucleótidos que não codificam informação para a síntese de proteínas, designados por INTRÕES e que serão removidos antes da molécula passar para o citoplasma. As porções que contém a informação para a síntese das proteínas designam-se por EXÕES permanecem na molécula e sairão do núcleo pelos poros da membrana nuclear. Ao processo  da remoção dos intrões, dá-se o nome de MATURAÇÃO, PROCESSAMENTO OU SPLICING.

História do DNA

O DNA foi descuberto por Johann Freiedrich Miescher (bioquímico alemão) em 1869, a sua pesquisa foi realizada em globulos brancos do pus por serem faceis de arranjar (ligaduras de pacientes de hospitais) e porque são células de maior dimenção facilitando a observação, na sua pesquisa foi capaz de observar um meio de natureza ácida composta por por azoto e fosforo e segundo este o composto era contituído por muléculas grandes chamadas de nucleína.

Em 1880. Albrecht kossel demonstrou que a nucleína continha bases azotadas na sua estrutura.

Em 1889 a natureza ácida foi comprovada por Richard Altmann (aluno de Miescher) obtendo assim nucleína com alto nivel de pureza designando-a de ácido nucleico.

Em 1890 foi descoberto o RNA.

Assim os ácidos nucleicos passam ser classificados com DNA ou RNA.

Em 1912 foi concluido que o componente básico dos ácidos nucleicos é composto por uma base azotada, uma pentose e um fosfato (nucleótido).

Em de 1947 a 1950 Rosalind Franklin obteve uma imagem  de uma raio-x do DNA verificando a sua forma em hélice.

Em 1953 foi proposto o modelo da dupla hélice do DNA por James Watson (biólogo) e Francis Crick.

Em 1950 foram decobertas duas regras fundamentais  para o entendimento do DNA por parte de Chargaf Erwin:

1. A quantidade de adenina é equivalente à de timina e  a de guanina é igual à de citosina, mas que essas quantidades não são iguais para os dois pares de bases. Aproximadamente, as quantidades são: A=T=30% e G=C=20%.
2. A quantidade de A, G, C e T é diferente  para indivíduos diferentes.

Em 1958 Matthew Meselson e Franklin Stahl apoiaram a hipótese de replicação semiconservativa com as suas experiencias. Segundo estes se for possivel marcar duas cadeias de uma molecula de DNA será possivel prever o que iria acontecer a essas cadeias decorrer das gerações seguintes.