Unidade 5 - Crescimento e renovação celular


Um pouco de história da descoberta do DNA

DNA - Linha do Tempo


Crescimento e renovação celular

(...) uma dupla totalmente ignorante da química dos nucleótidos, desejosa de encaixar o DNA numa hélice (...) Ao pensar nos anos suados na preparação de ácidos nucleicos e nas horas sem conta gastas na sua análise, não pude deixar de me sentir desconcertado.

                                                                               ERWIN CHARGAFF, acerca de Watson e Crick

  
Composição e estrutura do DNA

O DNA é a molécula que contém toda a informação da atividade celular e permite obter proteínas (síntese proteica).
É o suporte molecular da informação genética que coordena toda a atividade celular e que é transmitida a todas as células-filhas.

O DNA está associado às HISTONAS que são proteínas específicas muito importantes pois desempenham o papel de neutralizar as cargas elétricas (o grupo fosfato (ácido fosfórico) tem carga negativa e a proteína positiva) e dar estrutura que assegura o compactamento do DNA. Ao DNA associado à Histona dá-se o nome de CROMATINA.

Nos seres eucariontes o DNA  encontra-se no núcleo ou nas mitocôndrias e nos cloroplastos, enquanto que nos seres procariontes encontra-se espalhados pelas células.

Constituição do núcleo
Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

O DNA é um polímero de nucleótidos em dupla hélice, cada nucleótido é composto por:
um fosfato, uma pentose (desoxirribose) e uma base azotada.
O Fosfato confere características ácidas à molécula, a Desoxirribose é um açúcar que tem na sua constituição 5 átomos de carbono (C5H10O4), as bases azotadas são 4: timina e citosina (ambas em anel simples) - PIRIMÍDICAS e a adenina e guanina (ambas em anel duplo) - bases PÚRICAS.


Os nucleótidos podem se ligar por reações de condensação que se designam por ligações fosfodiéster, que são pontes de hidrogénio, formado sequencialmente por polinucleotídicas. O fosfato liga-se ao C3 da pentose e o grupo OH ao C5. Liga-se sempre na direção 5' - 3'.


Regra de Chargaff:
A quantidade de Adenina+ Guanina (bases de anel duplo) é igual à de Timina + Citosina (bases de anel simples).

Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

A Timina liga-se à Adenina por duas pontes de hidrogénio e a Guanina liga-se à Citosina por 3 pontes de hidrogénio.

A complementaridade de bases permite que a partir de uma sequência de nucleótidos de uma cadeia se possa determinar a sequência da outra cadeia.

As cadeias são anti paralelas. Na cadeia do lado esquerdo a extremidade é o C3 (3') e na do lado direito é o C5 (5')

Em resumo:
A molécula de DNA é constituída por duas cadeias de nucleótidos ligadas por pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases azotadas complementares dos nucleótidos das duas cadeias (a adenina ligada à timina por duas pontes e a citosina à guanina por três). As duas cadeias são antiparalelas (crescem em sentidos opostos) e os nucleótidos de cada uma delas estão unidos por ligações químicas entre o fosfato e a desoxirribose (pentose). As duas cadeias estão enroladas em hélice daí a designação de modelo da dupla hélice.

Gene


Chama-se gene a uma unidade de hereditariedade que contém a informação para a sequência de aminoácidos de um proteína ou de uma polipéptido.Cada gene tem um determinado número de nucleótidos e uma determinada sequência que contém a informação para produzir uma proteína ou uma molécula de RNA e que está contido no cromossoma.
O conjunto de genes de um organismo ou de uma espécie constitui o seu genoma.

Fonte: http://lhiesty.wordpress.com/2013/10/06/sudden-notion-comes-dna-genes-and-chromosomes/

 Composição e estrutura do RNA

O RNA é formado por uma cadeia polinucleotídica. Cada nucleótido possui 4 bases azotadas (Adenina, Uracilo, Guanina e Citosina), uma pentose chamada de ribose e um grupo de fosfato. O uracilo é uma base em anel simples e liga-se à adedina por duas ligações de hidrogénio.
Existem vários tipos de RNA que são estrutural e funcionalmente diferentes, dos quais se destacam o mRNA (mensageiro), o tRNA (transferência) e o rRNA (ribossómico).

Fonte: http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

Diferenças entre o DNA e o RNA

DNA	RNA
- Estrutura em cadeia dupla.	- Estrutura em cadeia simples.
- A pentose é a desoxirribose.	- A pentose é a ribose.
- As bases azotadas são adenina, guanina, citosina e timina.	- As bases azotadas são adenina, guanina, citosina e uracilo.
- Cadeias muito longas, constituídas por vários milhares de nucleótidos.	- Cadeias curtas, com algumas centenas de nucleótidos.
- Localiza-se no núcleo e, em pequenas quantidades nas mitocôndrias e nos cloroplastos.	- Localiza-se, principalmente, no hialoplasma.

Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica15.php

Replicação do DNA

A molécula de DNA possui a capacidade de se auto-reproduzir, isto é, de copiar a sua própria informação, num processo designado replicação. A informação contida nas moléculas de DNA pode, assim, ser transmitida de geração em geração.
A hipótese mais aceite para a replicação do DNA é a a hipótese da replicação semiconservativa. Segundo esta, as duas cadeias da dupla hélice de DNA, na presença de enzimas específicas, as DNA polimerases, separam-se, por ruptura das ligações de hidrogénio. Cada cadeia serve de molde à formação de uma cadeia complementar a partir de nucleótidos livres na célula. As cadeias complementares desenvolvem-se em direção antiparalela em relação à cadeia que serve de molde, no sentido 5'-3'. Concluido o processo de replicação, formam-se duas moléculas de DNA, idênticas entre si e idênticas à molécula original.
A replicação é semiconservativa pelo facto de permanecer, em cada uma das moléculas formadas , uma das cadeias de polinucleótidos da molécula inicial.
A replicação do DNA inicia-se em locais específicos, nos quais as enzimas envolvidas e reconhecem uma determinada sequência de nucleótidos, e ocorre nos dois sentidos, até que toda a molécula seja copiada.

Fonte: http://ruisoares65.pbworks.com/w/page/59360433/Imagens%20de%20processos%20biol%C3%B3gicos%20necess%C3%A1rios%20%C3%A0%20clonagem

Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

Síntese de proteínas

O DNA, além de produzir cópias de si mesmo, regula a atividade das células através  do controlo da produção das proteínas.

A síntese proteica é um fenómeno relativamente rápido e muito complexo que ocorre no interior  das células. Este processo ocorre em duas fases: transcrição e tradução.

Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

TRANSCRIÇÃO

A transcrição ocorre no interior do núcleo das células e consiste na síntese de uma molécula de mRNA a partir da leitura da informação contida numa molécula de DNA.

Fonte: http://ruisoares65.pbworks.com/w/page/59360433/Imagens%20de%20processos%20biol%C3%B3gicos%20necess%C3%A1rios%20%C3%A0%20clonagem

Um complexo enzimático, do qual se salienta a RNA polimerase, fixa-se sobre uma certa sequência do DNA e desliza ao longo dela, provocando a sua abertura e iniciando a transcrição e a síntese do mRNA a partir de nucleótidos livres. A molécula de mRNA atravessa o invólucro nuclear e transporta a mensagem genética do DNA para o citoplasma, onde ocorre a síntese proteica. Cada tripleto do mRNA, complementar dos tripletos do DNA, designa-se codão e pode codificar um determinado aminoácido ou ordenar o início ou fim da síntese.
Nem todas as sequências de moléculas de DNA codificam aminoácidos. Ao mRNA transcrito são retiradas porções não correspondentes a aminoácidos (intrões), ficando a molécula mais curta e apenas constituída por sequências que codificam os aminoácidos das proteínas (exões). A este procsso chama-se splicing.


TRADUÇÃO
A tradução ocorre no citoplasma e consiste na leitura da mensagem do mRNA proveniente do núcleo através dos poros do invólucro nuclear. Deste processo resulta a produção de uma sequência de aminoácidos que irá constituir a proteína.

Fonte: http://ruisoares65.pbworks.com/w/page/59360433/Imagens%20de%20processos%20biol%C3%B3gicos%20necess%C3%A1rios%20%C3%A0%20clonagem

Em determinada região da molécula de tRNA, existe uma sequência de três nucleótidos, complementar de um codão do mRNA, a que se chama anticodão. Um tRNA com determinado anticodão apenas se liga a um determinado aminoácido. O tRNA reconhece um codão do mRNA e adiciona o aminoácido à cadeia polipeptídica em crescimento. O codão iniciador é AUG e especifica o aminoácido metionina. A subunidade pequena do ribossoma liga-se ao mRNA e ao tRNA e a subunidade maior forma as ligações peptídicas. O processo de tradução ocorre em três fases: iniciação, alongamento e finalização.

Correspondência entre os diferentes codões do mRNA e os aminoácidos que codificam
Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5dna.html

Síntese Proteica
Fonte: http://ruisoares65.pbworks.com/w/page/59360433/Imagens%20de%20processos%20biol%C3%B3gicos%20necess%C3%A1rios%20%C3%A0%20clonagem

Características do código genético

- Universalidade - Em todos os seres vivos existe uma linguagem comum a todas as células, o código genético. A um determinado codão corresponde o mesmo aminoácido na maioria dos organismos.

- Redundância - Existem vários codões que podem codificar o mesmo aminoácido.

- Ausência de ambiguidade - Um determinado codão não codifica dois aminoácidos diferentes, codifica apenas um e um só a.a.

 Mutação genética
As sequ~encias dos nucleótidos do DNA podem sofrer alteraçções - mutações genéticas - que conduzem à síntese de proteínas anómalas. Estas porteínas podem originar anomalias devastadoras para o organismo que as possui; no entanto, mais raramente podem conduzir ao apareciemento de características que ajudam o organismo a sobreviver melhor no seu ambiente.

Exemplo de uma mutação genética
Fonte: http://gracieteoliveira.pbworks.com/w/page/47320308/G2T1%20-%20Fenilceten%C3%BAria

Ciclo celular

As células de um organismo pluricelular surgem po divisão celular de uma célula anterior  e terminam a sua existência também por divisão celular, originando duas células-filhas. O intervalo de tempo entre o surgimento de uma célula e o momento da sua divisão designa-se por ciclo celular. O ciclo celular é composto por uma etapa longa de crescimento celular , em que a célula prepara a sua divisão - interfase - e o período em que ela se divide em duas células-filhas - divisão celular ou fase miótica. Durante a interfase, o DNA sofre replicação semiconservativa, garantindo a passagem de cópias iguais de DNA para as duas células-filhas que se irão formar. A divisão celular compreende a divisão do núcleo - mitose - e a divisão do citoplasma  - citocinese. A mitose decorre em quatro etapas: profesa, metafase, anafase e telofase. No final da mitose, a célula possui dois núcleos com o mesmo número de cromossomas que possuem cópias de DNA igual ao do núcleo da célula que lhes deu origem.

Fonte: http://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade5ciclocelular.html

Fonte: PREPARAR OS TESTES - 11 - Biologia e Geologia