1ª Lei de Mendel e Dominância Completa

   

Em biologia, a 1ª Lei de Mendel e a Dominância Completa sempre caem nos vestibulares e no Enem. Tratam da reprodução sexuada, que permite a mistura de materiais genéticos de dois indivíduos diferentes.

Dominância Completa significa que a variabilidade genética faz de você um indivíduo único. Veja como ocorre a herança genética, com as as diferentes características que nos constituem. Revise aqui a primeira Lei de Mendel com o mecanismo da Dominância Completa. Aula da professora de biologia Juliana Evelyn Santos.

Imagine a cena: acaba de nascer um priminho seu e toda a sua família vai visitar. Então sua mãe e suas tias e tios fazem os tradicionais comentários: “- Ele tem os olhos da mãe!” / “– Ainda bem que é mais parecido com a mãe, por que o pai é feio que dói!” / Ou, então,  “- Oh! Ele tem a boca do pai!” Veja a seguir a incrível semelhança do filho de Yoko Ono, Sean Lennon com o pai, John Lennon:

Então, o Sean Lennon é mesmo ‘a cara do pai’. Isto acontece porque ele é o resultado de uma reprodução sexuada, herdou dos pais suas características, como o formato dos olhos e do nariz, por exemplo! Então, você se pergunta: “Por que o sortudo neném, segundo sua mãe, tios e tias, saiu-se mais parecido com a mãe do que com o pai? Cada característica não deveria ser apenas uma mistura de cada genitor?” A resposta é: na maioria das vezes, não!

Então, para entender melhor como isso funciona, vamos revisar o tipo de herança genética que mais aparece nos vestibulares? Mas, antes de continuar os tipos de herança genética, revise os conceitos básicos de genética e os princípios da primeira Lei de Mendel: Homozigoto, heterozigoto, alelo, gene…

Todos os fundamentos da Genética você encontra neste post que tem uma super videoaula da Khan Academy e resumo da professora Juliana Evelyn dos Santos: https://blogdoenem.com.br/biologia-introducao-genetica/

 Reprodução Sexuada – A espécie humana e muitos outros seres vivos realizam reprodução sexuada. Como você sabe, a reprodução sexuada permite a mistura de material genético entre dois indivíduos, aumentando a variabilidade genética de uma população. Isto faz com que cada um de nós seja único, e isso pode ser bastante vantajoso.

A vantagem ocorre  pois a diversidade genética gerada por esse tipo de reprodução aumenta as chances de sobrevivência de uma espécie quando o ambiente apresenta “obstáculos”. Além disso, permite que herdemos diferentes características de nossos genitores.

Cromossomos – No nosso caso, recebemos 23 pedaços de DNA – os cromossomos – de cada genitor, resultando em 23 pares de cromossomos homólogos, que trazem genes para as mesmas características, porém, podendo trazer alelos diferentes para cada caráter.

Dessa maneira, dizemos que os indivíduos de nossa espécie são Diploides ou 2n, pois possuímos duas vezes a quantidade mínima de genes da nossa espécie.

Sendo assim, cada característica do nosso corpo geralmente será produzida por no mínimo um par de genes (com exceção dos genes presentes nos cromossomos sexuais masculinos), que irão interagir para produzir nossas características.

Mecanismos de Herança

– Devido aos diferentes tipos de interação que os genes podem gerar, teremos variados mecanismos de herança. Dessa maneira, ora os genes de um indivíduo irão agir em conjunto e produzir características “misturadas”, ora um dos genes do par irá inibir as características apresentadas pelo outro. Por isso, as características de um dos genitores podem prevalecer sobre a do outro, deixando-o mais parecido com um do que com o outro.

Dominância completa:

Neste tipo de herança genética, um dos possíveis alelos para determinada característica só produz seu efeito no organismo quando está homozigose (em dose dupla, tendo o indivíduo recebido um alelo de cada genitor). Este gene é chamado tradicionalmente de “recessivo” e representado por uma letra minúscula.

Observe com calma esta imagem a seguir. Ela registra os resultados do experimento de  Gregor Mendel com o cruzamento de ervilhas verdes e amarelas. Em letras minúsculas os genes recessivos. Em letras maiúsculas os genes dominantes:

Já quando esse gene recessivo aparece em heterozigose (acompanhado de outro gene diferente), ele ficará “escondido” e não conseguirá produzir sua característica. O gene que consegue apresentar sua característica é chamado de dominante e é representado por uma letra maiúscula. Complicado? Então, veja alguns exemplos que ocorrem na espécie humana:

Cor dos olhos: Olhos azuis são condicionados pele gene recessivo “a”. Isso quer dizer que, para que ele possa se expressar, ele precisa estar em homozigose, ou seja, precisa receber duas doses do alelo, um de cada genitor. O indivíduo de olhos azuis terá genótipo “aa”.

Já o gene para cor castanha é dominante, por isso ele pode aparecer em dose dupla (homozigose dominante) ou em dose única acompanhado de um gene recessivo (heterozigoto) que ele irá se expressar. Portanto, um indivíduo de olhos castanhos pode ter como genótipo AA ou Aa (olhos castanhos portador de gene para olhos azuis).

Albinismo: O albinismo é uma característica genética caracterizada pela ausência total ou parcial de melanina, fazendo com que os indivíduos apresentem pele muito clara e rosada, cabelos branco ou amarelados e olhos azuis ou avermelhados. Essa característica é condicionada por um gene recessivo “a”.

Isso quer dizer que para um indivíduo ser albino ele precisa ter recebido o alelo “a” de ambos os pais, ou seja, ele precisa ser um homozigoto recessivo (aa). Já a cor de pele normal é condicionada por um gene dominante “A”. Dessa maneira, os indivíduos normais podem ser tanto homozigotos dominantes (AA) quanto heterozigotos (Aa).

Outras características geradas por dominância completa em humanos que a biologia explica: presença de sardas (gerada por gene dominante), covinha no queixo (gene dominante), capacidade de enrolar a língua em U (gene dominante), lobo da orelha livre ou solto (gene dominante)

Teste rápido para ver se você aprendeu biologia de verdade: – Agora que você já sabe como ocorre a dominância completa, veja o exemplo de exercício e resolução a seguir:

• Maria possui coloração de pele normal, porém seu pai é albino. Maria casou-se com João, albino. Calcule as chances de esse casal ter filhos albinos.

Essa questão é muito fácil! Para respondê-la, você pode montar um quadro de Punnet, que é um cronograma que mostra os possíveis cruzamentos dos gametas produzidos pelos genitores. Mas, antes disso, é importante que você escreva e organize os genes de cada indivíduo envolvido dados pela questão:

Maria possui coloração normal de pele, mas, é filha de um albino. Se ela possui coloração normal, ela obrigatoriamente possui um gene dominante “A”. Mas, como Maria é filha de um albino (aa), ela obrigatoriamente recebeu de seu pai um gene para albinismo. Dessa maneira, podemos concluir que os genes de Maria são “Aa”, ou seja, ela é heterozigota para o albinismo.

Quando as células dos ovários Maria realizarem meiose para produzirem seus gametas, cada cromossomo homólogo será separado, por isso, cada gameta de Maria receberá uma dose do gene que condiciona a coloração da pele. Então, 50% de seus gametas terão o alelo “A” e 50% de seus gametas terão o alelo “a”.

João é albino. Como o albinismo é condicionado por homozigose recessiva, obrigatoriamente João possui genes “aa”. Dessa maneira, todos os seus gametas terão o alelo “a”.

O quadro de Punnet

– Beleza, agora que já sabemos os genes que cada um possui e os gametas que produzem, vamos montar o quadro de Punnet. Neste quadro, os gametas de um ficam organizados em colunas e os do outro em linhas. Vejamos: 

Ao observar os possíveis cruzamentos, podemos dizer então, que a probabilidade do casal João e Maria ter filhos albinos, é de 50%.

Simulado Enem Gratuito de Genética

Responda agora dez questões sobre o mecanismo da Dominância Completa para  testar o seu nível de conhecimentos no Simulado Enem da Primeira Lei de Mendel.

Aula Gratuita sobre a 1ª Lei de Mendel

Para relembrar a primeira Lei de Mendel e o mecanismo de Dominância Completa, veja a vídeo-aula do professor Eduardo do canal “Curso online gratuito”:

Então, conseguiu aprender um pouco mais sobre a dominância completa? Agora, que tal você testar seus conhecimentos em genética?

1) (Biologia – Unifesp)? Em um cruzamento de um indivíduo AA com outro aa, considerando que o alelo A é dominante sobre a, a proporção fenotípica observada em F2 significa exatamente que:

a) 25% da prole expressam o fenótipo determinado pelo alelo dominante e 75% não o expressam.

b) em 25% da prole, o fenótipo recessivo é mascarado pelo fenótipo dominante.

c) 75% da prole expressam o fenótipo determinado pelo alelo A e 25% não o expressam.

d) em 50% da prole, o fenótipo dominante é mascarado pelo fenótipo recessivo.

e) 50% da prole possuem um único tipo de alelo e 50% possuem outro tipo de alelo.

Resposta: C.

Segundo a Primeira Lei de Mendel, quando se cruzam indivíduos puros homozigóticos dominantes (AA) com recessivos (aa), obtém-se uma F1 na qual 100% dos indivíduos são híbridos (Aa). Para se obter a F2, cruzam-se os indivíduos da F1 (F1 x F1), resultando 25% de homozigotos dominantes (AA); 50% de heterozigotos (Aa) e 25% de homozigotos recessivos (aa). No caso em questão, o alelo A é dominante sobre a. Portanto, as proporções fenotípicas contemplam 75% da prole expressando o fenótipo dominante e 25% não o expressando.

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Fonte: https://blogdoenem.com.br/biologia-genetica-lei-mendel/

Genética e os Genes

 

O que é 

O gene é a unidade fundamental da hereditariedade. Cada gene é formado por uma seqüência específica de ácidos nucleicos (biomoléculas mais importantes do controle celular, pois contêm a informação genética. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico – DNA- e ácido ribonucleico – RNA).

 

Funções, localização e outras informações 

Os genes controlam não só a estrutura e as funções metabólicas das células, mas também todo o organismo. Quando localizados em células reprodutivas, eles passam sua informação para a próxima geração.

Quimicamente, cada gene é constituído por uma seqüência de DNA que forma nucleotídeos (compostos ricos em energia e que auxiliam os processos metabólicos, principalmente, as biossínteses na maioria das células).

Os nucleotídeos são compostos por uma base nitrogenada, uma pentose (açúcar com cinco átomos de carbono) e um grupo fosfato. As bases nitrogenadas podem ser classificadas em: pirimidinas e purinas.

O gene geralmente localiza-se intercalado com as sequências de DNA não codificado por proteínas. Estas sequências são designadas como “DNA inútil”. Quando este tipo de DNA ocorre dentro de um gene, a porção codificada é classificada como parte não codificada.

O DNA inútil compõe 97% do genoma humano e, apesar de seu nome, ele é necessário para o funcionamento adequado dos genes.

Em cada espécie há um número definido de cromossomos. Alterações em seu número ou disposição de genes, pode resultar em mutações genéticas.

Quando ocorrem mutações em células germinativas (óvulo ou espermatozoide), as mudanças podem ser transmitidas para as gerações futuras. As mutações que afetam as células somáticas podem resultar em certos tipos de câncer.

A constituição genética própria de um organismo (genótipo) mais a influência recebida do meio ambiente, será responsável pelo fenótipo, ou seja, pelas características observáveis do indivíduo.

A soma total dos genes é chamada de genoma. As pesquisas realizadas como o objetivo de identificar a localização e função de cada gene, é conhecida como genoma humano.

Mitose x Meiose

Mitose é o processo de divisão celular pelo qual uma célula eucarionte origina, em sequência ordenada de etapas, duas células-filhas cromossômica e geneticamente idênticas.

A grosso modo, costuma-se dividir esse processo em dois momentos: o primeiro relacionado à formação de dois núcleos filhos e o segundo correspondendo à citocinese (divisão do citoplasma). Contudo, ela é didaticamente detalhada em quatro etapas: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Prófase → é a etapa preparatória da célula para início da divisão, ocorrendo eventos correlacionados ao período de interfase, essenciais para o ciclo celular:

- Princípio da condensação (espiralização / compactação) dos cromossomos duplicados na interfase;
- Desaparecimento do nucléolo em consequência da paralisação do mecanismo de síntese;
- Duplicação do centríolo e migração desses para os polos opostos da célula, formando microtúbulos, fibras do fuso e do haster, ambas constituídas de tubulinas alfa e beta. As do fuso unir-se-ão ao cinetócoro, região do centrômero (ponto de intersecção entre os braços cromossômicos), e as do haster darão suporte (fixação) juntamente à face interna da membrana plasmática.

Metáfase → Fase de máxima condensação dos cromossomos e desfragmentação total da carioteca (membrana nuclear), havendo:

- Deslocamento e disposição linear dos cromossomos na placa equatorial (metafásica) da célula.
- Ligação dos centrômeros às fibras do fuso.

Anáfase → Fase da divisão onde ocorre a separação dos cromossomos duplicados, migrando cada cromátide irmã em direção aos polos opostos, em razão do encurtamento dos microtúbulos, consequente à retirada de tubulinas.

Telófase → Última etapa da divisão mitótica, caracterizada pelo agrupamento e descompactação dos cromossomos (genoma) em extremidades opostas, recomposição da carioteca e nucléolo, finalizando o processo com a citocinese (individualização do citoplasma em duas células-filhas).

Para saber mais, veja o vídeo.

Mitose

A meiose (sigla = R!) é um processo de divisão celular pelo qual uma célula diploide (2N) origina quatro células haploides (N), reduzindo à metade o número de cromossomos constante de uma espécie. Sendo subdividido em duas etapas: a primeira divisão meiótica (meiose I) e a segunda divisão meiótica (meiose II).

Na primeira etapa, também denominada reducional, ocorre a diminuição no número de cromossomos. Na segunda, equacional, o número de cromossomos das células que se dividem é mantido igual aos das células que se formam.
 

Dependendo do grupo de organismos, a meiose pode ocorrer em diferentes momentos do ciclo de vida: na formação de gametas (meiose gamética), na produção de esporos (meiose espórica) e logo após a formação do zigoto (meiose zigótica).

As duas etapas possuem fases que se caracterizam por eventos biológicos marcantes, sendo relacionadas e descritas abaixo:

Meiose I

Prófase I → é uma fase muito extensa, constituída por 5 subfases:

Leptóteno – inicia-se a individualização dos cromossomos estabelecendo a condensação (espiralização), com maior compactação dos cromonemas;

Zigóteno – aproximação dos cromossomos homólogos, sendo esse denominado de sinapse;

Paquíteno – máximo grau de condensação dos cromossomos, os braços curtos e longos ficam mais evidentes e definidos, dois desses braços, em respectivos homólogos, ligam-se formando estruturas denominadas bivalentes ou tétrades. Momento em que ocorre o crosing-over, isto é, troca de segmentos (permutação de genes) entre cromossomos homólogos;

Diplóteno – começo da separação dos homólogos, configurado de regiões quiasmas (ponto de intercessão existente entre os braços entrecruzados, portadores de características similares);

Diacinese – finalização da prófase I, com separação definitiva dos homólogos, já com segmentos trocados. A carioteca (envoltório membranoso nuclear) desaparece temporariamente.

Metáfase I → os cromossomos ficam agrupados na região equatorial da célula, associados às fibras do fuso;

Anáfase I → encurtamento das fibras do fuso, deslocando os cromossomos homólogos para os polos da célula. Nessa fase não há separação do centrômero (ponto de ligação das cromátides irmãs em um cromossomo).

Telófase I → desespiralização dos cromossomos, retornando ao aspecto filamentoso, havendo também o reaparecimento do nucléolo, bem como da carioteca e divisão do citoplasma (citocinese), originando duas células haploides.

Meiose II

Prófase II → os cromossomos voltam a se condensar, o nucléolo e a carioteca desaparecem novamente. Os centríolos se duplicam e se dirigem para os polos, formando o fuso acromático.

Metáfase II → os cromossomos se organizam no plano equatorial, com suas cromátides ainda unidas pelo centrômero, ligando-se às fibras do fuso.

Anáfase II → separação das cromátides irmãs, puxadas pelas fibras em direção a polos opostos.

Telófase II → aparecimento da carioteca, reorganização do nucléolo e divisão do citoplasma completando a divisão meiótica, totalizando 4 células filhas haploides.

Mitose e Meiose

Para saber mais, veja o vídeo.

Genética - Informações Gerais

A motivação genética: a molécula de DNA.

A genética é o campo da biologia que estuda a natureza química do material hereditário, isto é, o mecanismo de transferência das informações contidas nos genes, compartilhados de geração em geração (dos pais para os filhos).

Além de auxiliar na identificação de anormalidades cromossômicas, ainda durante o desenvolvimento embrionário, promove em caráter preventivo e curativo a utilização de terapias gênicas como medidas corretivas.

A maior colaboração para a genética atual foi dada pelo monge Gregor Mendel, através de seus experimentos com ervilhas e a proposição de suas leis (segregação independente), mesmo antes de se conhecer a estrutura da molécula de DNA.

Célula-Mãe

Christopher Reeve, O Super Homem, era
um forte defensor do uso destas células.

Todo organismo pluricelular é composto por diferentes tipos de células, derivadas de células precursoras, denominadas células-tronco (stem cells), ou células-mãe ou, ainda, células estaminais, cujo processo de diferenciação que gera as células especializadas — da pele, dos ossos e cartilagens, do sangue, dos músculos, do sistema nervoso e dos outros órgãos e tecidos humanos — é regulado, em cada caso, pela expressão de genes específicos. São elas as responsáveis pela formação do embrião e também pela manutenção dos tecidos na vida adulta.

As células-tronco podem se multiplicar, regenerando tecidos lesionados, porque têm a capacidade de se transformar em células idênticas às dos tecidos onde foram implantados. Assim, classificam-se em:

Totipotentes: podem formar todos os tecidos. Formam-se nas primeiras 72 horas após a fecundação do óvulo. Ex: blastômero.

Pluripotentes: podem se especializar em qualquer tecido corporal, mas não podem por si próprias desenvolverem um ser adulto, pois não desenvolvem tecido extraembrionário, como a placenta.

Multipotentes: podem dar origem a diversos outros tipos de células, mas de forma limitada, uma vez que têm capacidade de diferenciarem-se para produzir o tipo de célula especializada do tecido do qual se origina. Ex: célula-tronco do sangue.

Unipotentes: capacidade de se desenvolverem ou diferenciarem em somente um tipo de célula. Ex: células da pele.

O uso de células toti e pluripotentes é mais vantajoso em relação às multi e unipotentes, uma vez que podem fornecer maior número de tipos celulares e serem mais abundantes: nos tecidos, em quantidade menor; no cordão umbilical e placenta, em grandes quantidades e, nos embriões, nas fases iniciais da divisão celular.

Neste aspecto, entra uma gama de questões éticas, uma vez que essas células podem ser obtidas de embriões recém-fecundados e, assim, os criados para fertilização in vitro, mas que não serão utilizados (embriões disponíveis) ou os criados especificamente para pesquisa, clones, órgãos de fetos abortados, etc., possuem grande potencial para uso. Para acrescentar: células sanguíneas de cordão umbilical, no momento do nascimento e alguns tecidos adultos, como da medula óssea podem também ser utilizadas.

A utilização das células-tronco para fins terapêuticos pode representar a única esperança para o tratamento de inúmeras doenças ou para pacientes que sofreram lesões incapacitantes da medula espinhal e que impedem seus movimentos.

Primeira Lei de Mendel

Gregor Mendel realizando experimentos com ervilhas.

O monge e cientista austríaco Gregor Mendel e suas descobertas, feitas por meio de experimentos com ervilhas, realizadas no próprio mosteiro onde vivia, foram extremamente importantes para que hoje conhecêssemos os genes e alguns dos mecanismos da hereditariedade. Suas experiências foram, também, muito significantes para a compreensão de algumas lacunas da Teoria da Evolução, proposta tempos antes.

O sucesso de seus experimentos consiste em um conjunto de fatores. Um deles foi a própria escolha do objeto de estudo: a ervilha Psim sativum: planta de fácil cultivo e ciclo de vida curto, com flores hermafroditas e que reproduzem por autofecundação, além de suas características contrastantes, sem intermediários: amarelas ou verdes; lisas ou rugosas; altas ou baixas; flores púrpuras ou brancas, dentre outras.

Além disso, o monge selecionou e fez a análise criteriosa, em separado, para cada par das sete características que identificou; considerou um número apreciável de indivíduos de várias gerações; e, para iniciar seus primeiros cruzamentos, teve o cuidado de escolher exemplares puros, observando-as por seis gerações resultantes da autofecundação, para confirmar se realmente só dariam origem a indivíduos semelhantes a ele e entre si.

Executando a fecundação cruzada da parte masculina de uma planta de semente amarela com a feminina de uma verde (geração parental, ou P), observou que os descendentes, que chamou de geração F1, eram somente de sementes amarelas. Autofecundando esses exemplares, a F2 se apresentou na proporção de 3 sementes amarelas para 1 verde (3:1).

Com esses dados, Mendel considerou as sementes verdes como recessivas e as amarelas, dominantes. Fazendo o mesmo tipo de análise para as outras características dessa planta, concluiu que, em todos os casos, havia a mesma proporção de 3:1.

Com esse experimento, deduziu que:

• As características hereditárias são determinadas por fatores herdados dos pais e das mães na mesma proporção;
• Tais fatores se separam na formação dos gametas;
• Indivíduos de linhagens puras possuem todos seus gametas iguais, ao passo que híbridos produzirão dois tipos distintos, também na mesma proporção.

Assim, a Primeira Lei de Mendel pode ser enunciada desta forma:

Cada caráter é determinado por um par de fatores genéticos denominados alelos. Estes, na formação dos gametas, são separados e, desta forma, pai e mãe transmitem apenas um para seu descendente.

Após o estudo detalhado de cada um dos sete pares de caracteres em ervilhas, Mendel passou a estudar dois pares de caracteres de cada vez. Para realizar estas experiências, Mendel usou ervilhas de linhagens puras com sementes amarelas e lisas e ervilhas também puras com sementes verdes e rugosas. Portanto, os cruzamentos que realizou envolveram os caracteres cor (amarela e verde) e forma (lisas e rugosas) das sementes, que já haviam sido estudados, individualmente, concluindo que o amarelo e o liso eram caracteres dominantes.
Mendel então cruzou a geração parental (P) de sementes amarelas e lisas com as ervilhas de sementes verdes e rugosas, obtendo, em F1, todos os indivíduos com sementes amarelas e lisas, como os pais dominantes. o resultado de F1 já era esperado por Mendel, uma vez que os caracteres amarelo e liso eram dominantes.
Posteriormente, realizou a autofecundação dos indivíduos F1, obtendo na geração F2 indivíduos com quatro fenótipos diferentes, incluindo duas combinações inéditas (amarelas e rugosas, verdes e lisas).
Em 556 sementes obtidas em F2, verificou-se a seguinte distribuição:

Fenótipos observados em F2	Números Obtidos
Valor Absoluto	Relação
Amarelas lisas	315	315/556
Amarelas rugosas	101	101/556
Verdes lisas	108	108/556
Verdes rugosas	32	32/556

Os números obtidos aproximam-se bastante da proporção 9 : 3 : 3 : 1
Observando-se as duas características, simultaneamente, verifica-se que obedecem à 1ª Lei de Mendel. Em F2, se considerarmos cor e forma, de modo isolado, permanece a proporção de três dominantes para um recessivo. Analisando os resultados da geração F2, percebe-se que a característica cor da semente segrega-se de modo independente da característica forma da semente e vice-versa.


Por Mariana Araguaia
Graduada em Biologia

A Célula

As células são as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. A célula representa a menor porção de matéria viva dotada da capacidade de auto-duplicação independente.

As células foram descobertas em 1665 pelo inglês Robert Hooke. Ao examinar num microscópio rudimentar, numa lâmina de cortiça, Hooke verificou que ela era constituída por cavidades poliédricas, às quais chamou de células (do latim cella, pequena cavidade). Na realidade Hooke observou paredes de células vegetais mortas.

As células são envolvidas pela membrana celular e preenchidas com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas, o citoplasma em que se encontram dispersos organelos (por vezes escrito organelas, organoides, orgânulos ou organitos).

As formas mais simples de vida são organismos unicelulares que se propagam por cissiparidade. As células podem também constituir arranjos ordenados, os tecidos.
De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em:

• Células Procariontes
• Células Eucariontes

Células Procariontes

As células procariontes ou procarióticas, também chamadas de protocélulas, são muito diferentes das eucariontes. A sua principal característica é a ausência de cariomembrana individualizando o núcleo celular, pela ausência de alguns organelos e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deva ao facto de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou invaginação. Também possuem DNA na forma de um anel não-associado a proteínas (como acontece nas células eucariontes, nas quais o DNA se dispõe em filamentos espiralados e associados à histonas).

Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídios, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma.

A este grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais:

• Bactérias
• Cianófitas (algas cianofíceas, algas azuis ou ainda Cyanobacteria)
• PPLO ("pleuro-pneumonia like organisms")

Células incompletas

As bactérias dos grupos das rickettsias e das clamídias são muito pequenas, sendo denominadas células incompletas por não apresentarem capacidade de auto-duplicação independente da colaboração de outras células, isto é, só proliferarem no interior de outras células completas, sendo, portanto, parasitas intracelulares obrigatórios.
Diferem dos vírus por apresentarem:

• conjuntamente DNA e RNA;
• parte da máquina de síntese celular necessária para reproduzirem-se;
• uma membrana semipermeável, através da qual realizam as trocas com o meio envolvente.

Células Eucariontes

As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucélulas, são mais complexas que as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. A maioria dos animais e plantas a que estamos habituados são dotados deste tipo de células.

É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes.

Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas é provável que tenha demorado muitos milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era necessário que crescesse.

Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo endoplasmático. Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.

Quanto aos cloroplastos (e outros plastídios) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a Teoria da Endossimbiose, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro uma célula mais pequena mas com melhores características, fornecendo uma o refúgio à mais pequena e esta a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas com interesse para a outra.

Nesse grupo encontram-se:

• Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central)

• Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)

Desenho de uma célula (clique para ampliar)

Orgânulos: Nucléolo Núcleo celular Ribossomos Vesículas Ergastoplasma ou Retículo endoplasmático rugoso (RER) Complexo de Golgi Microtúbulos Retículo Endoplasmático Liso Mitocôndrias Vacúolo Citoplasma Lisossomas Centríolos

Outros componentes celulares:

• Cílios e Flagelos
• Cromossomos

Cílio (citologia)

Em biologia, cílios são apêndices das células eucarióticas com movimento constante numa única direção. Este nome provém do latim, com o significado de pestana, pela sua similaridade aparente.

Os cílios são estruturalmente idênticos aos flagelos e, por essa razão, estes termos são muitas vezes usados para as mesmas estruturas. No entanto, geralmente usa-se o termo cílios nos casos em que eles são numerosos e curtos.

Os cílios encontram-se em todas as espécies de animais excepto nos artrópodes e nematoides. São raros nas plantas, mas ocorrem, por exemplo, nas cicadáceas. Os protozoários com cílios (por exemplo, do filo Ciliophora ou ciliados) usam-nos na locomoção ou simplesmente para moverem o líquido em que se encontram.

O ser humano e os outros mamíferos têm células ciliadas no revestimento interno da traqueia e brônquios, que servem para reter muco e poeira que poderiam prejudicar os pulmões, e também nos ovidutos, onde eles ajudam o óvulo a mover-se do ovário para o útero.

Cada cílio é formado por uma membrana que protege uma matriz de nove microtúbulos que rodeia um núcleo central de dois microtúbulos. Normalmente chama-se a este tipo de organização uma estrutura 9 + 2.

Flagelo

Em biologia, chamam-se flagelos a apêndices das células vivas, em forma de filamentos, que servem para a sua locomoção (no caso de organismos unicelulares - flagelados) ou para promover o movimento da água ou outros fluidos no interior do organismo, quer no processo da alimentação, quer na excreção.

Os diferentes reinos em que se dividem os organismos vivos têm diferentes tipos de flagelos:

• o flagelo bacteriano;
• o flagelo arqueano; e
• o flagelo eucariótico.

Flagelo bacteriano

O flagelo bacteriano é um tubo oco, com 20 nanômetros de espessura, composto pela proteína flagelina, de forma helicoidal com uma dobra à saída da membrana celular chamada "gancho", que faz com que a hélice fique virada apara o exterior da célula. Entre o gancho e a estrutura basal existe uma bainha que passa através de anéis de proteína na membrana celular, que funcionam como “rolamentos”. Os organismos Gram-positivos têm 2 anéis, um na parede celular e outro na membrana, enquanto que os Gram-negativos têm 4 anéis, 2 na parede celular e 2 na membrana.

O flagelo bacteriano é ativado por um “motor” rotativo composto de proteínas, localizado no ponto da membrana interna onde o flagelo tem a sua origem, e é movido por um fluxo de protões, causado por um gradiente de concentrações originado pelo metabolismo da célula (nas espécies de Víbrio o motor é uma bomba de sódio). The rotor transporta prótons através da membrana, sendo ativado nesse processo e é capaz de operar a 6000 a 17.000 rpm mas, com o filamento normalmente atinge apenas 200 a 1000 rpm.

Nas bactérias, os componentes do flagelo podem organizar-se espontaneamente, uma vez que, tanto a estrutura basal como o filamento têm um centro oco, através do qual as proteínas do flagelo se movem para as suas respectivas posições. A estrutura basal tem muitas características em comum com certos tipos de poro secretor, que têm igualmente uma estrutura oca que se estende para fora da célula e pensa-se que o flagelo bacteriano pode ter sido o resultado da evolução destes poros.

Diferentes espécies de bactérias têm diferentes números e organização dos flagelos:

• As bactérias monótricas possuem um único flagelo;
• As lofótricas têm múltiplos flagelos localizados num único ponto da superfície da célula e movem-se em sincronia para impelir a bactéria numa determinada direção;
• As anfítricas têm um flagelo em cada extremidade da célula, mas apenas um deles opera de cada vez, permitindo à bactéria mudar de direção rapidamente, operando um flagelo e parando o outro;
• As perítricas possuem flagelos em toda a superfície da célula.

As espiroquetas possuem ainda flagelos internos entre a membrana interna e a externa, que rodam causando um movimento em forma de parafuso.
O flagelo polar das bactérias monótricas roda geralmente no sentido inverso, empurrando a célula para uma direção, ficando o flagelo para trás mas periodicamente o sentido da rotação é invertido, causando um "solavanco" que permite a reorientação da célula.

Flagelo arqueano

O flagelo arqueano é um organelo dos procariontes exclusivo dos Archaea superficialmente semelhante ao flagelo bacteriano, uma vez que ambos consistem em filamentos de flagelinas originados na membrana celular que rodam para movimentar a célula. No entanto, há diferenças fundamentais entre o flagelo arqueano e o flagelo bacteriano:

• O flagelo bacteriano é impulsionado por um fluxo de íons H⁺ (ou Na⁺), enquanto que o arquaeano é impulsionado por ATP (a energia química das células vivas);
• Enquanto que os flagelos bacterianos rodam independentemente uns dos outros, os flagelos arqueanos são compostos de feixes de filamentos que rodam como uma unidade;
• Os flagelos bacterianos crescem pela adição de unidades de flagelina na extremidade, quando que os arquaeanos crescem pela adição daquelas unidades na base; isto provém do facto dos flagelos bacterianos serem mais espessos que os arqueanos e terem um "tubo" por onde as unidades de flagelina podem chegar à extremidade, enquanto que o flagelo arqueano é demasiado estreito para permitir esta “migração.

Estas diferenças parecem indicar que os flagelos bacteriano e arqueano são um caso de analogia biológica ou evolução convergente e não de homologia.

Flagelo Eucariótico

O flagelo eucariótico, também chamado cílio ou ondulipódio ("pé ondulante") é completamente diferente do flagelo das bactérias, tanto em estrutura como em origem evolucionária. Mas a função é a mesma: criar movimento, quer da célula em si (nos organismos unicelulares), quer do fluido envolvente.

É formado por um conjunto de nove pares de microtúbulos que rodeiam dois outros microtúbulos, o axonema. Na base do flagelo, por dentro da membrana celular, existe um corpo basal ou cinetossoma, com cerca de 500 nanômetros de comprimento. O movimento do flagelo é provocado por energia química, na forma de ATP, que a célula transmite à proteína dineína, que liga os microtúbulos, fazendo-os deslisar uns contra os outros.

Algumas células têm flagelos, geralmente mais pequenos, organizados em filas compactas chamadas cinécias, que são os verdadeiros cílios e que normalmente se movem em sincronia.

Cromossomo

Figura 1:: Cromossomo. (1) Cr omatídeo. Cada um dos dois braços idênticos dum cromossomo depois da fase S. (2) Centrômero. O ponto de ligação de dois cromatídios, onde se ligam os microtúbulos. (3) Braço curto. (4) Braço longo.

Um cromossomo ou cromossoma é uma longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras sequências de nucleótidos com funções específicas nas células dos seres vivos.

Nos cromossomos dos eucariontes, o DNA encontra-se numa forma semi-ordenada dentro do núcleo celular, agregado a proteínas estruturais, as histonas (Fig. 1), e toma a designação de cromatina. Os procariontes não possuem histonas nem núcleo. Na sua forma não-condensada, o DNA pode sofrer transcrição, regulação e replicação.

Durante a mitose (ver divisão celular), os cromossomos encontram-se condensados e têm o nome de cromossomos metafásicos e é a unica ocasião em que se podem observar com um microscópio óptico.

O primeiro investigador a observar cromossomos foi Karl Wilhelm von Nägeli em 1842 e o seu comportamento foi descrito em detalhe por Walther Flemming em 1882. Em 1910, Thomas Hunt Morgan provou que os cromossomos são os portadores dos genes.

Cromossomos dos eucariontes

Os eucariontes possuem múltiplos cromossomos lineares dentro do núcleo celular. Cada cromossomo tem um centrômero e um ou dois braços saindo do centrômero, os cromatídios. As extremidades dos cromossomos possuem estruturas especiais chamadas telômeros. A replicação do DNA pode iniciar-se em vários pontos do cromossomo.

Cromossomos dos procariontes

Os cromossomos das bactérias podem ser circulares ou lineares. Algumas bactérias possuem apenas um cromossomo, enquanto outras têm vários. O DNA bacteriano toma por vezes a forma de plasmídeos, cuja função não se encontra bem definida.

Cromatina

Conhecem-se dois tipos de cromatina:

• Eucromatina, que consiste em DNA ativo, ou seja, que se pode expressar como proteínas, e
• Heterocromatina, que consiste em DNA inativo e que parece ter funções estruturais durante o ciclo celular. Podem ainda distinguir-se dois tipos de heterochromatin:
• Heterocromatina constitutiva, que nunca se expressa como proteínas e que se encontra localizada à volta do centrômero (contém geralmente sequências repetitivas); e
• Heterocromatina facultativa, que, por vezes, se expressa.

                    

Figura 2:: Diferentes níveis de condensação do DNA. (1) Cadeia simples de DNA . (2) Filamento de cromatina (DNA com histonas). (3) Cromatina condensada em interfase com centrômeros. (4) Cromatina condensada em prófase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA) (5) Cromossoma em metáfase.

Nos primeiros estados da mitose, os filamentos de cromatina tornam-se cada vez mais condensados. Eles deixam de funcionar como material genético acessível e formam uma estrutura muito condensada. Eventualmente, os dois cromatídios (filamentos de cromatina condensada) tornam-se visíveis como um cromossoma, ligados no centrômero.

Microtúbulos longos associam-se ao centrômero e a dois extremos opostos da célula. Durante a mitose, os microtúbulos separam os cromatídios e puxam-nos em direções opostas, de maneira a que cada célula filha herde um conjunto de cromatídios. Após a divisão das células, os cromatídios descondensam-se e podem funcionar de novo como cromatina. Apesar da sua aparência os cromossomas têm uma estrutura complexa (Fig. 2). 

Por exemplo, os genes com funções similares estão muitas vezes juntos no núcleo, mesmo que estejam bastante distanciados no cromossoma. O curto braço de um cromossoma pode ser esticado por um cromossoma satélite que contém informação para codificar RNA ribossômico.

Números de cromossomos em diferentes espécies

Espécie	# de cromossomos		Espécie	# de cromossomos
Drosófila	8		Humano	46
Centeio	14		Macaco	48
Cobaio	16		Carneiro	54
Rôla	16		Cavalo	64
Caracol	24		Galo	78
Minhoca	32		Carpa	104
Porco	40		Borboleta	~380
Trigo	42		Samambaia	~1200

Os membros normais de uma espécie em particular possuem todos o mesmo número de cromossomas (Tabela 1). As espécies que se reproduzem assexuadamente têm um conjunto de cromossomas, que é igual em todas as células do corpo. As espécies que se reproduzem sexuadamente têm células somáticas, que são diplóides [2n] (têm dois conjuntos de cromossomas, um proveniente da mãe e outro do pai) ou poliplóides [Xn] (têm mais do que dois conjuntos de cromossomas), e gâmetas (células reprodutoras), que são haplóides [n] (têm apenas um conjunto de cromossomas). Os gâmetas são produzidos por meiose de uma célula diplóide da linha germinativa. Durante a meiose, os cromossomas correspondestes do pai e da mãe podem trocar pequenas partes de si próprios (crossing-over), e assim criar novos cromossomas que não foram herdados unicamente de um dos progenitores. Quando um gâmeta masculino e um gâmeta feminino se unem (fertilização), forma-se um novo organismo diplóide.

Cariótipo

Para determinar o número (diplóide) de cromossomas de um organismo, as células podem ser fixadas em metáfase in vitro com colquicina. Estas células são então coradas (o nome cromossoma foi dado pela sua capacidade de serem corados), fotografadas e dispostas num cariótipo (um conjunto ordenado de cromossomas). Tal como muitas espécies com reprodução sexuada, os seres humanos têm cromossomas sexuais especiais (X e Y), que são diferentes dos autossomas, que tem como finalidade definir as funções corporais. Estes são XX nas fêmeas e XY nos machos. Nas fêmeas, um dos dois cromossomas X está inativo e pode ser visto em microscópio como os corpos de Barr.

Aberrações cromossômicas

O funcionamento defeituoso quer da segregação cromossômica quer do crossover pode provocar doenças graves. Estas podem ser divididas em dois grupos:

• Anomalia cromossômica ou displasia cromossômica parcial (malformação), que resultam normalmente de um crossover anormal. Alguns exemplos são:

• Síndrome Cri-du-Chat, que é causada pela deleção de parte do braço curto do cromossoma 5. As vítimas emitem sons agudos que se assemelham ao miado de um gato. Têm os olhos afastados, cabeça e maxilar pequenos e atraso mental.

• Síndrome de Wolf-Hirschhorn, que é causada pela deleção parcial do braço curto do cromossoma 4. É caracterizada por crescimento tardio acentuado e deficiência mental.

• Falta ou excesso de cromossomas, chamada aneuploidia, que resulta de uma segregação cromossômica incompleta e está muitas vezes relacionada com o cancro. Alguns exemplos são:

• Síndrome de Down (um cromossoma 21 a mais). Também é conhecida como mongolismo ou trissomia 21. Os sintomas são controle muscular diminuído, crânio assimétrico, olhos oblíquos e atraso mental.

• Síndrome de Klinefelter (XXY). Os homens com síndrome de Klinefelter são normalmente estéreis. Apresentam estatura elevada, membros mais longos que o normal, hipogonadismo e algum desenvolvimento mamário. É comum a presença de atraso motor, de linguagem, problemas de aprendizagem. Outros problemas psiquiátricos podem estar relacionados com a síndrome mas ainda precisam ser mais bem relatados.

• Síndrome de Turner (X em vez de XX ou XY). Na síndrome de Turner, as características sexuais femininas existem mas subdesenvolvidas. As pessoas que sofrem de síndrome de Turner têm muitas vezes pequena estatura, testa estreita, características oculares e desenvolvimento ósseo anormais, nomeadamente no peito (pectus excavatum).