Citoplasma
O citoplasma é o conjunto formado pelo citosol e organelas celulares, sendo o citosol a parte mais líquida da célula ou o seu “preenchimento”. Os componentes do citoplasma da célula eucariótica são os seguintes: citosol, microtúbulos, microfilamentos, retículo endoplasmático liso, retículo endoplasmático rugoso, ribossomos, lisossomos, sistema golgiense, peroxissomos, mitocôndrias, cloroplastos, centríolos, vacúolos, gotículas de lipídios, grânulos protéicos, grânulos de pigmentos e cristais diversos.
Citosol
O citosol ou matriz citoplasmática compreende o espaço entre as organelas e depósitos de substâncias (grânulos de glicogênio ou gotículas de lipídio), que contêm água, íons diversos, aminoácidos, precursores de ácidos nucléicos, numerosas enzimas, incluindo as que participam da degradação e síntese de hidratos de carbono, de ácidos graxos e de outras moléculas importantes para a célula.
A consistência do citosol não é uniforme, sendo mais viscoso na periferia e mais fluido no interior.
Citoesqueleto
O citosol encontra-se repleto de finas fibras de proteína, formando uma rede tridimensional, denominada citoesqueleto. Esta rede é constantemente desmontada e reconstruída ao longo da vida celular.
Nessa rede tridimensional se pode diferenciar três tipos de fibras: microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários.
Microfilamentos: com diâmetro variando entre 3nm e 6nm, os microfilamentos são formados por dois fios torcidos em hélice; sendo que cada fio é formado pela união de várias moléculas de actina (proteína).
Os microfilamentos ajudam a manter a forma da célula, ligando-se a proteínas da face interna da membrana plasmática; dão sustentação às microvilosidades, além de atuarem em certos movimentos celulares, devido a sua capacidade de contração. Em conjunto com outras proteínas, participam da contração das células musculares, da emissão de pseudópodes e do estrangulamento do citoplasma da célula animal no fim da divisão celular.
Microtúbulos: medindo entre 20nm e 25nm de diâmetro, os microtúbulos são mais espessos e longos que os microfilamentos, formando túbulos ocos. Suas paredes são formadas pela reunião de tubulinas (proteínas).
Os microtúbulos atuam no apoio e transporte de organelas de uma região para outra da célula. Também atuam nos movimentos dos cromossomos durante a divisão celular e na formação dos centríolos, cílios e flagelos.
Filamentos intermediários: medindo 10nm de diâmetro, são semelhantes a cordas formadas por vários fios de proteínas, aumentando a resistência da célula a tensões, além de auxiliarem na sustentação do núcleo e de outras organelas.
Microfotografias de citoesqueleto
Centríolos
São pequenos cilindros, com cerca de 0,15 µm de diâmetro, presentes na maioria das células eucarióticas e ausentes na maioria das células das células vegetais. A região onde se encontram os centríolos é denominada de centro celular ou centrossomo. Normalmente formam pares, num ângulo reto entre si, e cada cilindro é composto por nove grupos de três microtúbulos.
Os centríolos possuem a capacidade de se autoduplicar, a partir de microtúbulos do citoplasma. O centrossomo atua na organização do fuso mitótico (fuso acromático) das células animais. O fuso mitótico é um conjunto de finos fios que deslocam os cromossomos durante a divisão celular.
Centríolos são responsáveis também, pela formação de cílios e flagelos, que são estruturas móveis, formadas por expansões da membrana plasmática, em cujo interior se encontram túbulos proteicos. São encontrados em organismos unicelulares e em determinadas células de organismos mais complexos. Os cílios são geralmente curtos e numerosos, enquanto os flagelos são longos, existindo apenas um ou poucos por célula. Diferenciam-se, também, quanto ao tipo de movimento que executam: os flagelos apresentam movimento ondulatório, enquanto que os cílios possuem movimento tipo vaivém.
Ribossomos
Os ribossomos são grânulos compostos por RNA e proteínas, formados por duas partes arredondadas, de tamanhos diferentes e dispostas uma sobre a outra. Estão presentes em todos os seres vivos. É nos ribossomos que ocorre a síntese de proteínas, através da união de aminoácidos. A síntese de proteínas é controlada pelo RNA produzido no núcleo da célula, sob o comando do DNA. Apoiado em um polirribossomo ou polissomo (grupo de ribossomos), o RNA comanda a sequência de aminoácidos da proteína a ser sintetizada.
Alguns ribossomos estão livres no citoplasma e outros estão aderidos ao retículo endoplasmático rugoso. Os ribossomos livres produzem proteínas que serão utilizadas no citosol; os que estão aderidos ao retículo endoplasmático rugoso sintetizam proteínas que serão lançadas no próprio retículo, sendo levadas a outro compartimento celular ou enviadas para fora da célula.
Peroxissomos
São organelas membranosas, arredondadas, cuja função principal é a oxidação de certas substâncias orgânicas nas células, como por exemplo, ácidos graxos e álcool. Durante esse processo a molécula orgânica perde hidrogênio, originando água oxigenada (peróxido de hidrogênio), que é tóxica para a célula.
RH2 + O2 → R + H2O2 RH2= molécula orgânica
O peroxissomo possui uma enzima denominada catalase, que decompõe a água oxigenada em água e oxigênio.
2H2O2 → 2H2O + O2
Retículo endoplasmático
É um conjunto formado por membranas que envolvem cavidades de diversas formas (túbulos e bolsas), funcionando como uma rede de produção e distribuição de substâncias na célula. O retículo endoplasmático comunica-se com o núcleo.
Existem dois tipos de retículo endoplasmático: o retículo endoplasmático liso e o retículo endoplasmático rugoso (granuloso).
Retículo endoplasmático liso
É um conjunto de bolsas e túbulos lisos que participa da síntese de esteróides, fosfolipídios e outros lipídios, como o colesterol, por exemplo. Também atua sobre o álcool ingerido com bebidas alcoólicas. Esse tipo de retículo é abundante em células do fígado e nas gônadas.
Retículo endoplasmático rugoso ou granuloso
É um conjunto de bolsas achatadas e túbulos com ribossomos aderidos à face externa de suas paredes, daí a denominação, rugoso. Sua função principal é a síntese de proteínas, que poderão ou não ser enviadas para fora da célula. Esse tipo de retículo é muito desenvolvido em células com função secretora, como por exemplo, as células do pâncreas e do intestino delgado.
Complexo golgiense
(Sistema golgiense)
É um conjunto de bolsas achatadas, denominadas cisternas, empilhadas umas sobre as outras e por vesículas formadas a partir delas. Nas células animais, o complexo golgiense se localiza, geralmente, próximo ao núcleo, enquanto que nas células vegetais, existem conjuntos de cisternas espalhadas pelo citoplasma.
Nas cisternas do complexo golgiense, as proteínas e lipídios sintetizados pelo retículo endoplasmático são quimicamente modificados por glicolisação (adição de glicídios) e armazenados.
A maioria das proteínas que agem no meio extracelular, como as enzimas que participam da digestão, passa pelo complexo golgiense, onde são “empacotadas” no interior de vesículas, para serem enviadas aos locais onde atuarão. Portanto, o complexo golgiense é o responsável pela secreção celular, isto é, pelo processo de eliminação de substâncias úteis.
Nos espermatozóides, o complexo golgiense dá origem a uma estrutura denominada acrossomo, que contém enzimas importantes para a penetração do espermatozóide no óvulo.
Lisossomos
São pequenas vesículas membranosas, arredondadas, contendo grande quantidade de enzimas responsáveis pela digestão intracelular. Por isso, os lisossomos estão relacionados às funções heterofágica e autofágica.
Função heterofágica: partículas alimentares sólidas ou líquidas que penetram na célula por fagocitose ou pinocitose ficam armazenadas no interior de vacúolos. A esses vacúolos fundem-se lisossomos, formando vacúolos digestivos, onde irá ocorrer digestão. Os resíduos resultantes da digestão ficam retidos no interior desses vacúolos, que passam a se chamar vacúolos residuais. Os resíduos podem ser eliminados por clasmocitose (exocitose).
Função autofágica: em muitas células normais, a função autofágica ocorre por um processo de digestão de estruturas citoplasmáticas que não estão mais realizando suas funções, o que contribui para a renovação do material citoplasmático.
Observação: antigamente se pensava que a regressão da cauda dos girinos e da membrana interdigital dos dedos de um embrião ocorria por autofagia. Hoje se sabe que isso ocorre através de um processo mais complexo, chamado de morte celular programada (apoptose), que é regulada geneticamente.
Vacúolos
Além dos vacúolos digestivos há outros tipos de vacúolos que ocorrem em certos protozoários e nas plantas. Em protozoários de água doce há vacúolos contráteis, que são encarregados de eliminar o excesso de água da célula. Estes protozoários são hipertônicos em relação ao meio em que vivem e estão continuamente absorvendo água por osmose. A água é levada para o vacúolo contrátil, que aumenta de volume; logo a seguir o vacúolo se contrai, expulsando o excesso de água para o meio externo.
Os vacúolos de suco celular ocorrem em células vegetais, normalmente ocupando a maior parte da célula, sendo delimitados por uma membrana lipoproteica chamada tonoplasto. Os vacúolos vegetais podem armazenar diversas substâncias produzidas pela célula, como por exemplo: pigmentos que dão cor às pétalas e folhas, açúcares, ácidos orgânicos e substâncias tóxicas. Também podem armazenar enzimas digestivas, semelhantes às dos lisossomos.
Mitocôndrias
São organelas em forma de bastonete e seu número varia de dezenas até centenas. São delimitadas por duas membranas lipoproteicas. A membrana externa é lisa, semelhante às outras membranas celulares, enquanto que a interna tem composição química diferente, apresentando dobras denominadas de cristas mitocondriais, que se projetam para o interior da mitocôndria. O interior da mitocôndria é preenchido por um líquido viscoso, a matriz mitocondrial, que contém diversas enzimas, DNA, RNA e ribossomos menores que os citoplasmáticos.
As mitocôndrias são responsáveis pela respiração aeróbia, o processo em que moléculas orgânicas provenientes dos alimentos reagem com o oxigênio, formando gás carbônico e água, liberando energia. A energia liberada é armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato), o qual é difundido para outras regiões da célula, fornecendo energia para as mais diversas atividades celulares.
Mitocôndrias surgem por autoduplicação de mitocôndrias preexistentes.
Plastos
São organelas presentes em células de plantas e de alguns protistas (cianobactérias). Sua forma e tamanho variam de acordo com o tipo de organismo e a célula em que se encontram. Há três tipos principais de plastos: os cloroplastos, os cromoplastos e os leucoplastos.
Leucoplastos
São plastos que não apresentam pigmentos e por isso não realizam fotossíntese. Podem acumular amido, óleos ou proteínas. Os leucoplastos que acumulam amido são denominados de amiloplastos e são encontrados em sementes, raízes (cenoura e batata doce), caules ( batata) e frutos. Em certas ocasiões, por necessidade, o amido acumulado nos amiloplastos , pode ser reconvertido em glicose e utilizado como matéria-prima e fonte de energia.
Cromoplastos
São plastos que não possuem clorofila e sim pigmentos vermelhos ou amarelos, sendo responsáveis pelas cores de flores, de certos frutos, de algumas raízes e de folhas. Sua função nas plantas ainda não é muito bem conhecida.
Cloroplastos
São plastos que possuem a cor verde, em função da presença de clorofila (pigmento verde). A maioria dos cloroplastos apresenta duas membranas lipoproteicas e um complexo membranoso interno composto por túbulos, denominados lamelas, e diminutas bolsas discoidais, achatadas e empilhadas, denominadas tilacóides. Os tilacóides estão dispostos uns sobre os outros, formando pilhas, que são denominadas de grana. A clorofila está na membrana dos tilacóides (membrana tilacóide). As grana comunicam-se entre si através dos túbulos. Todo o conjunto formado pelas grana e túbulos está imerso num líquido conhecido como estroma. A clorofila está diretamente relacionada à absorção de luz, para a realização da fotossíntese.
Fotossíntese
É um processo através do qual a maioria dos seres autotróficos produz substâncias orgânicas, empregando energia proveniente da luz, que fica armazenada em moléculas de glicídios sob a forma de energia potencial química.
A fotossíntese utiliza como reagentes o gás carbônico (CO2) e a água (H2O), originando glicídios e oxigênio. O oxigênio produzido é proveniente da água e não do gás carbônico.
Praticamente todo o oxigênio existente na atmosfera terrestre é resultante da fotossíntese. Calcula-se que, a cada dois mil anos todo o oxigênio da atmosfera seja renovado pela atividade fotossintética.
A equação geral e resumida da fotossíntese pode ser expressa da seguinte maneira:
n H2O + n CO2 → (CH2O)n + O2
água gás carbônico glicídio oxigênio
A fotossíntese apresenta duas séries de reações: fase clara ou fase fotoquímica, que depende diretamente da luz e fase escura ou fase química, em que a luz não é diretamente necessária. Apesar da segunda fase ser denominada de “escura”, ela também ocorre durante o dia, pois depende de substâncias produzidas na fase clara.
Observação: as fases a seguir descritas estão extremamente reduzidas e com suas principais reações químicas omitidas.
Fase clara ou fase fotoquímica: A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz, pois é ela que fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo. A energia luminosa quebra a molécula de água, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H2O), e libera o hidrogênio componente, enquanto o oxigênio se desprende, reação que se denomina fotólise da água. Os hidrogênios serão empregados na formação de uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras), que mais tarde cedem o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO2), na fase escura.
Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons, que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia de substâncias transportadoras.
Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à segunda fase do processo fotossintético; produz-se oxigênio como resultado da quebra da molécula de água; e formam-se, graças à contribuição energética da luz, substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina). Estas contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas encerrada e possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do organismo. O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.
Em algumas bactérias fotossintéticas, a fase clara não determina o desprendimento de oxigênio para o meio, já que contêm um tipo de clorofila diferente daquele que possuem as plantas superiores.
Fase escura ou fase química: Na ausência da luz, ocorrem, no estroma do cloroplasto, diversas e complicadas reações (o ciclo de Calvin), graças às quais se formam as moléculas de açúcares de que a planta necessita para viver. O carbono da molécula de dióxido de carbono (CO2), que o vegetal absorve do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose, açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas, cada uma com três átomos de carbono.
Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações e, após sucessivos ciclos, formam uma molécula de glicose, açúcar de grande importância para o metabolismo de numerosos seres vivos. Como ocorre com todas as reações produzidas nos organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas, compostos que possibilitam e aceleram a conversão de umas substâncias em outras.
Núcleo
É uma estrutura presente em todas as células eucarióticas, responsável por armazenar todas as informações sobre a função e estrutura celular e, normalmente, do organismo.
Durante a divisão celular, o núcleo desaparece temporariamente, com a fragmentação da membrana nuclear e a dispersão dos cromossomos pelo citoplasma. Ao final da divisão celular, reorganizam-se dois núcleos, um em cada célula-filha.
Os componentes do núcleo são: carioteca, nucléolos, cromatina e nucleoplasma. A cromatina é o material genético da célula interfásica, enquanto que os cromossomos é o material genético da célula durante a divisão.
Carioteca: é a membrana que envolve o núcleo. Tem comunicação direta com o retículo endoplasmático, podendo ser considerada uma região especializada do mesmo, pois apresenta ribossomos na face voltada para o citoplasma. A carioteca apresenta inúmeros poros que têm a função de regular o trânsito de grandes moléculas entre o citoplasma e o núcleo.
Nucléolos: são corpúsculos sem membrana, ricos em RNA (RNAr) ribossômico que, associado a proteínas tem a função de formar novos ribossomos. Os nucléolos desaparecem durante a divisão celular, sendo reorganizados nas novas células pelos cromossomos organizadores de nucléolos.
Cromatina: é o conjunto de cromossomos presentes no núcleo da célula interfásica (entre divisões).
Nucleoplasma ou cariolinfa: é uma solução aquosa que envolve os nucléolos e a cromatina, onde estão presentes diversos tipos de íons, nucleotídeos, ATP e diversas enzimas.
Cromossomos: são longos filamentos constituídos por DNA associado a diversas proteínas, arranjados de maneira complexa. No período em que a célula não está se dividindo, os cromossomos encontram-se emaranhados no interior do núcleo, formando a cromatina. Durante a divisão celular, cada cromossomo enrola-se sobre si mesmo, adquirindo o aspecto de um curto bastão relativamente espesso.
O número de cromossomos de uma célula varia de uma espécie para outra. As células humanas possuem 46 cromossomos no núcleo, com exceção dos gametas, que possuem a metade (23). A mosca-das-frutas (Drosophila melonogaster),por exemplo, apresenta 8 cromossomos e o tomate 24.
O cromossomo apresenta uma área de estrangulamento chamada de centrômero. De acordo com a posição do centrômero, os cromossomos podem ser classificados em: metacêntricos, acrocêntricos, telocêntricos e submetacêntricos.
1- Metacêntrico: o centrômero se localiza no centro.
2- Acrocêntrico: o centrômero se localiza bem próximo a um dos pólos.
3- Telocêntricos: o centrômero se localiza exatamente em um dos pólos (não ocorre em humanos).
4- Submetacêntrico: o centrômero se localiza um pouco afastado do meio.
Por serem formados de DNA, os cromossomos podem se autoduplicar, o que ocorre durante a interfase (fase em que a célula não está de dividindo). Durante a duplicação surgem duas metades unidas entre si pelo centrômero; cada metade, idêntica à outra, recebe o nome de cromátide. As duas cromátides de um mesmo cromossomo são denominadas cromátides-irmãs.
Quando a célula inicia sua divisão, os cromossomos espiralizam-se, tornado-se mais curtos e espessos, podendo ser observados ao microscópio. O conjunto de cromossomos forma um padrão, que se repete em todas as células de um indivíduo e também em todas as células de todos os indivíduos da mesma espécie, fazendo com que possa ser identificado pelo número, forma e tamanho dos cromossomos. Esse padrão, que é único para cada espécie, denomina-se cariótipo.
Na espécie humana, cada célula apresenta 46 cromossomos, com exceção dos gametas (óvulos e espermatozóides). Os homens apresentam 22 pares de autossomos, um cromossomo X e um cromossomo Y (X e Y= cromossomos sexuais). As mulheres apresentam 22 pares de autossomos e dois cromossomos X. Os óvulos apresentam 23 cromossomos, sendo 22 autossomos (um de cada tipo) e um cromossomo X; os espermatozóides também apresentam 23 cromossomos, sendo 22 autossomos e um cromossomo sexual, X ou Y. Assim, o cariótipo humano poderia ser representado da seguinte maneira:
Mulher – 46, XX
Homem – 46, XY
Da união do espermatozóide com o óvulo, durante a fecundação, surge a primeira célula do novo ser, o zigoto, que possui 23 cromossomos recebidos do pai e 23 cromossomos recebidos da mãe. Durante as divisões celulares do zigoto, os cromossomos se duplicam e cada nova célula receberá 46 cromossomos exatamente iguais aos recebidos dos pais. Cada par de cromossomos do mesmo tipo, herdados dos genitores, recebe o nome de cromossomos homólogos. Sendo assim, cada ser humano possui em suas células (exceto os gametas) 23 pares de cromossomos homólogos.
Cada célula que apresenta o número total de cromossomos da espécie é denominada célula diploide, sendo representada pela sigla 2n; por outro lado, as células que apresentam apenas a metade dos cromossomos, como espermatozóides e óvulos, são denominadas haploides, sendo representadas pela sigla n.
Controle gênico das atividades celulares
A molécula de DNA de um cromossomo é comparável a uma fita magnética em que estão gravadas todas as informações para a fabricação de proteínas. Cada região de DNA que contém a informação para a síntese de uma proteína constitui um gene.
Como vimos anteriormente, os ácidos nucléicos têm papel fundamental na síntese de proteínas e na hereditariedade. São conhecidos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico (ADN ou DNA) e o ácido ribonucléico (ARN ou RNA).
Um ácido nucléico é formado por uma molécula de açúcar (pentose), uma base nitrogenada e um fosfato.
A pentose pode ser a ribose ou a desoxirribose; a base nitrogenada pode ser púrica ou pirimídica. As bases púricas apresentam na molécula o núcleo purina; duas são importantes sob o aspecto biológico: a adenina (A) e a guanina (G). As bases pirimídicas possuem na molécula o núcleo pirimidina; três são importantes sob o aspecto biológico: a citosina (C), a timina (T) e a uracila (U).
Um conjunto composto por uma base nitrogenada, um açúcar (pentose) e um fosfato é chamado de nucleotídeo.
Podemos representar esquematicamente um nucleotídeo da seguinte maneira:
Unindo os compostos teríamos:
Quando inúmeros nucleotídeos se unem, formam um polinucleotídeo ou um ácido nucléico. Dos cinco tipos de bases nitrogenadas presentes nos ácidos nucléicos, três ocorrem tanto no DNA quanto no RNA; são elas: adenina (A), citosina (C), e guanina (G). A base nitrogenada timina (T) ocorre somente no DNA, enquanto que a base uracila (U) ocorre exclusivamente no RNA. Nas células, o DNA existe quase exclusivamente no núcleo, embora possa ser encontrado em cloroplastos e mitocôndrias. O DNA está intimamente ligado à hereditariedade.
O RNA pode ser encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma, sua função é controlar a síntese de proteínas.
DNA (Ácido desoxirribonucleico)
No DNA a quantidade de adenina é sempre igual à de timina, e a quantidade de citosina é sempre igual à de guanina. Por este motivo concluí-se que na molécula de DNA a timina está sempre ligada à adenina, e a citosina ligada à guanina. Estas ligações são feitas através de pontes de hidrogênio. A ligação entre citosina e guanina é feita por três pontes de hidrogênio, enquanto que a ligação entre timina e adenina é feita por duas pontes de hidrogênio.
A molécula de DNA tem a forma de uma espiral dupla, como se fosse uma escada de cordas retorcida.
Em 1950, analisando o DNA de várias espécies Erwin Chargaff e seus colaboradores verificaram que a quantidade de timina era sempre igual a de adenina e a de citosina era igual a de guanina. Por isso a quantidade de bases púricas ( adenina e guanina) era igual a de bases pirimídicas (citosina e timina). Esse fato pode ser resumido na chamada regra de Chargraff: A = T, C = G, A+G = T + C ou A + C = T + G.
Esta descoberta foi uma grande pista para a construção do modelo de estrutura do DNA com duas cadeias de bases emparelhadas (T com A e C com G).
A sequência das bases nitrogenadas ao longo da cadeia de polinucleotídeos pode variar, mas na sequência das bases, deve ser complementar. Por exemplo:
A molécula de DNA tem a capacidade de autoduplicar-se. Se duas cadeias A e B se separam, admite-se que cada uma é capaz de reedificar a cadeia que lhe é complementar. Irá se formar uma cadeia A para complementar a B e uma cadeia B para complementar a A. Assim, a cadeia inicial AB irá originar duas outras AB. Isto ocorre porque a célula possui nucleotídeos livres; por ação de uma enzima (DNA-polimerase), as pontes de hidrogênio se rompem e as cadeias de DNA separam-se.. Posteriormente, por ação de outra enzima (DNA-ligase), as novas moléculas de nucleotídeos ligam-se com as moléculas complementares já existentes na cadeia original. Dessa maneira surgem duas moléculas de DNA, derivadas da molécula-mãe. A autoduplicação do DNA ocorre sempre que uma célula divide-se em duas.
Abaixo, temos uma representação simplificada de como ocorre a duplicação do DNA. Em “1” está representado um pedaço da molécula de DNA.
1- Representa duas fitas de DNA, em que as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio, sempre a adenina com a timina e a citosina com a guanina. As “barras laterais“ são formadas por fosfato e desoxirribose intercalados.
2- No primeiro estágio da duplicação, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se separam.
3- Cada uma das fitas originais (azul escuro) serve, agora, com um “molde” para a produção de fitas novas (azul claro), que são formadas assim: nucleotídeos de DNA livres, que já estavam presentes na célula, se encaixam um a um nas duas fitas originais. O encaixe ocorre somente entre bases complementares; a adenina se encaixa com uma timina da fita original, e vice-versa; ocorrendo o mesmo entre citosina e guanina. Os nucleotídeos novos também se encaixam entre si, formando uma nova barra lateral, com desoxirribose e fosfato alternados.
4- Existem, agora, duas moléculas de DNA idênticas.
OBS.: para a duplicação ocorrer, são necessárias várias enzimas.
RNA (Ácido ribonucleico)
A molécula de RNA também é uma longa fita de nucleotídeos ligados entre si. Cada nucleotídeo é formado por 1 fosfato, 1 ribose e uma base nitrogenada: adenina, guanina, citosina ou uracila, já que no RNA não existe timina.
Nas células há três tipos de RNA, que diferem pela estrutura, peso molecular e pela função: RNA mensageiro, que leva ao citoplasma a “mensagem” genética do DNA (RNAm); RNA ribossômico, que serve de matéria-prima para a fabricação dos ribossomos (RNAr) e, o RNA transportador, que captura aminoácidos dissolvidos no citoplasma, carregando-os para os ribossomos (RNAt). Existem vários tipos de RNA transportadores, cada um para um tipo de aminoácido, por exemplo: um RNAt transporta valina, outro transporta glicina, etc.
A molécula de RNA é sempre formada por uma única fita, ao contrário do DNA (dupla fita).
Todo RNA é sintetizado a partir de um molde de DNA. Inicialmente as cadeias de DNA separam-se em certos locais, ficando alguns nucleotídeos livres. Em seguida, nucleotídeos de RNA, do citoplasma, formam pares com os nucleotídeos de DNA, nos locais da cadeia de DNA onde as pontes de hidrogênio foram rompidas. Forma-se, então, um fragmento de molécula híbrida de RNA-DNA.
O esquema a seguir representa a transcrição (fabricação) de RNA pelo DNA nuclear.
1- Representa um trecho da molécula de DNA, constituído por duas fitas complementares, cujas bases estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio.
2- Primeiramente, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se afastam uma da outra.
3- Apenas uma das fitas de DNA funciona como “molde”. Nela, se encaixam os nucleotídeos de RNA já existentes na célula (azul), que possuem a ribose como açúcar. Repare que, na adenina do DNA, se encaixa um nucleotídeo com a base uracila, exclusiva do RNA, em vez de timina, que é exclusiva do DNA. Os encaixes restantes são semelhantes aos que ocorrem na duplicação do DNA. A segunda fita de DNA permanece inativa.
4- Uma vez produzida, a fita se destaca do “molde” de DNA e irá migrar para o citoplasma. Finalmente, as duas fitas de DNA voltam a parear.
Percebe-se, assim, que a molécula de RNA é formada por uma fita simples, e que a informação para que ela seja produzida, está contida apenas numa das fitas do DNA. Para que esse processo ocorra é necessária a presença de uma enzima especial chamada RNA polimerase.
RNA ribossômico (RNAr): é formado a partir do DNA que fica em regiões específicas de determinados cromossomos. Esse tipo de RNA tem por função originar ribossomos, estruturas que servem de base para a síntese de proteínas.
RNA transportador (RNAt): também é formado a partir do DNA que se situa em regiões específicas de certos cromossomos. O RNA transportador é responsável pelo transporte das moléculas de aminoácidos até os ribossomos, onde elas se unem para formar as proteínas. O RNAt é uma molécula que possui uma extremidade onde se liga um aminoácido específico e uma região mediana onde há uma trinca de bases nitrogenadas, o anticódon, através do qual o RNAt emparelha-se a uma trinca de bases complementares do RNA mensageiro (RNAm), o códon.
RNA mensageiro (RNAm): é formado tendo como molde segmentos de DNA localizados em diversos cromossomos da célula. As moléculas desse RNA têm a informação para a síntese de proteínas, codificada em trincas de bases nitrogenadas. Cada trinca é denominada códon e define a posição de um aminoácido constituinte da proteína.
A correspondência exata entre o códon e seu respectivo aminoácido é feita pelo RNAt, através do anticódon. Por exemplo, o RNAt com anticódon UCA encaixa-se no RNAm onde há o códon AGU; como esse aminoácido transporta serina, é ele que irá se encaixar nos locais da cadeia polipeptídica corresponde aos códons AGU do RNAm. Dessa maneira, os RNAt agem na síntese de proteínas encaixando os aminoácidos conforme os códons do RNAm. O ribossomo serve de suporte para o acoplamento do RNAm e dos RNAt.
Código Genético
O código genético é a correspondência existente entre os códons do RNAm e os aminoácidos. As quatro bases nitrogenadas do RNAm (A, C, G e U), reunidas três a três, formam 64 códons distintos. Dos 64 códons, 61 correspondem aos vinte aminoácidos que entram na composição das proteínas; os 3 restantes não correspondem a nenhum aminoácido, funcionando como “pontuação”, indicando o final da informação genética na molécula de RNAm.
Tente estabelecer a sequência de um trecho de DNA correspondentes ao seguinte anticódon:
UGC GGC AAC GCA UUG UAU CGA AUU RNAt
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