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.

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

Vírus

Vírus são os únicos organismos acelulares da Terra atual.

Os vírus são seres muito simples e pequenos (medem menos de 0,2 µm), formados basicamente por uma cápsula proteica envolvendo o material genético, que, dependendo do tipo de vírus, pode ser o DNA, RNA ou os dois juntos (citomegalovírus). A palavra vírus vem do Latim vírus que significa fluído venenoso ou toxina. Atualmente é utilizada para descrever os vírus biológicos, além de designar, metaforicamente, qualquer coisa que se reproduza de forma parasitária, como ideias. O termo vírus de computador nasceu por analogia. A palavra vírion ou víron é usada para se referir a uma única partícula viral que estiver fora da célula hospedeira.

Das 1.739.600 espécies de seres vivos conhecidos, os vírus representam 3.600 espécies.

Ilustração do vírus HIV mostrando as proteínas do capsídeo responsáveis pela aderencia na célula hospedeira.

Vírus é uma partícula basicamente proteica que pode infectar organismos vivos. Vírus são parasitas obrigatórios do interior celular e isso significa que eles somente se reproduzem pela invasão e possessão do controle da maquinaria de auto-reprodução celular. O termo vírus geralmente refere-se às partículas que infectam eucariontes (organismos cujas células têm carioteca), enquanto o termo bacteriófago ou fago é utilizado para descrever aqueles que infectam procariontes (domínios bacteria e archaea). Tipicamente, estas partículas carregam uma pequena quantidade de ácido nucleico (seja DNA ou RNA, ou os dois) sempre envolto por uma cápsula proteica denominada capsídeo. As proteínas que compõe o capsídeo são específicas para cada tipo de vírus. O capsídeo mais o ácido nucleico que ele envolve são denominados nucleocapsídeo. Alguns vírus são formados apenas pelo núcleo capsídeo, outros no entanto, possuem um envoltório ou envelope externo ao nucleocapsídeo. Esses vírus são denominados vírus encapsulados ou envelopados.

O envelope consiste principalmente em duas camadas de lipídios derivadas da membrana plasmática da célula hospedeira e em moléculas de proteínas virais, específicas para cada tipo de vírus, imersas nas camadas de lipídios.

São as moléculas de proteínas virais que determinam qual tipo de célula o vírus irá infectar. Geralmente, o grupo de células que um tipo de vírus infecta é bastante restrito. Existem vírus que infectam apenas bactérias, denominadas bacteriófagos, os que infectam apenas fungos, denominados micófagos; os que infectam as plantas e os que infectam os animais, denominados, respectivamente, vírus de plantas e vírus de animais.

Esquema do Vírus HIV

Os vírus não são constituídos por células, embora dependam delas para a sua multiplicação. Alguns vírus possuem enzimas. Por exemplo o HIV tem a enzima Transcriptase reversa que faz com que o processo de Transcrição reversa seja realizado (formação de DNA a partir do RNA viral). Esse processo de se formar DNA a partir de RNA viral é denominado retrotranscrição, o que deu o nome retrovírus aos vírus que realizam esse processo. Os outros vírus que possuem DNA fazem o processo de transcrição (passagem da linguagem de DNA para RNA) e só depois a tradução. Estes últimos vírus são designados de adenovírus.

Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios: a falta de hialoplasma e ribossomos impede que eles tenham metabolismo próprio. Assim, para executar o seu ciclo de vida, o vírus precisa de um ambiente que tenha esses componentes. Esse ambiente precisa ser o interior de uma célula que, contendo ribossomos e outras substâncias, efetuará a síntese das proteínas dos vírus e, simultaneamente, permitirá que ocorra a multiplicação do material genético viral.

Em muitos casos os vírus modificam o metabolismo da célula que parasitam, podendo provocar a sua degeneração e morte. Para isso, é preciso que o vírus inicialmente entre na célula: muitas vezes ele adere à parede da célula e "injeta" o seu material genético ou então entra na célula por englobamento - por um processo que lembra a fagocitose, a célula "engole" o vírus e o introduz no seu interior.

Vírus, seres vivos ou não?

Vírus não têm qualquer atividade metabólica quando fora da célula hospedeira: eles não podem captar nutrientes, utilizar energia ou realizar qualquer atividade biossintética. Eles obviamente se reproduzem, mas diferentemente de células, que crescem, duplicam seu conteúdo para então dividir-se em duas células filhas, os vírus replicam-se através de uma estratégia completamente diferente: eles invadem células, o que causa a dissociação dos componentes da partícula viral; esses componentes então interagem com o aparato metabólico da célula hospedeira, subvertendo o metabolismo celular para a produção de mais vírus.

Há grande debate na comunidade científica sobre se os vírus devem ser considerados seres vivos ou não, e esse debate e primariamente um resultado de diferentes percepções sobre o que vem a ser vida, em outras palavras, a definição de vida. Aqueles que defendem a ideia que os vírus não são vivos argumentam que organismos vivos devem possuir características como a habilidade de importar nutrientes e energia do ambiente, devem ter metabolismo (um conjunto de reações químicas altamente inter-relacionadas através das quais os seres vivos constroem e mantêm seus corpos, crescem e performam inúmeras outras tarefas, como locomoção, reprodução, etc.); organismos vivos também fazem parte de uma linhagem contínua, sendo necessariamente originados de seres semelhantes e, através da reprodução, gerar outros seres semelhantes (descendência ou prole), etc.

Os vírus preenchem alguns desses critérios: são parte de linhagens contínuas, reproduzem-se e evoluem em resposta ao ambiente, através de variabilidade e seleção, como qualquer ser vivo. Porém, não têm metabolismo próprio, por isso deveriam ser considerados "partículas infecciosas", ao invés de seres vivos propriamente ditos. Muitos, porém, não concordam com essa perspectiva, e argumentam que uma vez que os vírus são capazes de reproduzir-se, são organismos vivos; eles dependem do maquinário metabólico da célula hospedeira, mas até aíi todos os seres vivos dependem de interações com outros seres vivos. Outros ainda levam em consideração a presença massiva de vírus em todos os reinos do mundo natural, sua origem - aparentemente tão antiga como a própria vida - sua importância na história natural de todos os outros organismos, etc. Conforme já mencionado, diferentes conceitos a respeito do que vem a ser vida formam o cerne dessa discussão. Definir vida tem sido sempre um grande problema, e já que qualquer definição provavelmente será evasiva ou arbitrária, dificultando assim uma definição exata a respeito dos vírus.

Doenças humanas virais

No homem, inúmeras doenças são causadas por esses seres acelulares. Praticamente todos os tecidos e órgãos humanos são afetados por alguma infecção viral. Abaixo você encontra as viroses mais frequentes na nossa espécie. Valorize principalmente os mecanismos de transmissão e de prevenção. Note que a febre amarela e dengue são duas viroses que envolvem a transmissão por insetos (mosquito da espécie Aedes aegypti). Para a primeira, existe vacina. Duas viroses relatadas abaixo, AIDS e condiloma acuminado, são doenças sexualmente trasmissíveis (DSTs). A tabela também relaciona viroses comuns na infância, rubélola, caxumba, sarampo, poliomelite - para as quais exiestem vacinas.

Algumas das principais viroses que acometem os seres humanos:

• Resfriado Comum;
• Caxumba;
• Raiva;
• Rubéola;
• Sarampo;
• Hepatites;
• Dengue;
• Poliomielite;
• Febre amarela;
• Varicela ou Catapora;
• Varíola;
• Meningite viral;
• Mononucleose Infecciosa;
• Herpes
• Condiloma
• Hantavirose
• AIDS.

Prevenção e tratamento de doenças virais

Devido ao uso da maquinaria das células do hospedeiro, os vírus tornam-se difíceis de matar. As mais eficientes soluções médicas para as doenças virais são, até agora, as vacinas para prevenir as infecções, e drogas que tratam os sintomas das infecções virais. Os pacientes frequentemente pedem antibióticos, que são inúteis contra os vírus, e seu abuso contra infecções virais é uma das causas de resistência antibiótica em bactérias. Diz-se, às vezes, que a ação prudente é começar com um tratamento de antibióticos enquanto espera-se pelos resultados dos exames para determinar se os sintomas dos pacientes são causados por uma infecção por vírus ou bactérias.

Bacteriófagos

Os bacteriófagos podem ser vírus de DNA ou de RNA que infectam somente organismos procariotos. São formados apenas pelo nucleocapsídeo, não existindo formas envelopadas. Os mais estudados são os que infectam a bactéria intestinal Escherichia coli, conhecida como fagos T. Estes são constituídos por uma cápsula protéica bastante complexa, que apresenta uma região denominada cabeça, com formato poligonal, envolvendo uma molécula de DNA, e uma região denominada cauda, com formato cilíndrico, contendo, em sua extremidade livre, fibras protéicas.

A reprodução ou replicação dos bacteriófagos, assim como os demais vírus, ocorre somente no interior de uma célula hospedeira.

Existem basicamente dois tipos de ciclos reprodutivos: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Esses dois ciclos iniciam com o fago T aderindo à superfície da célula bacteriana através das fibras protéicas da cauda. Esta contrai-se, impelindo a parte central, tubular, para dentro da célula, à semelhança, de uma microsseringa. O DNA do vírus é, então, injetado fora da célula a cápsula protéica vazia. A partir desse momento, começa a diferenciação entre ciclo lítico e ciclo lisogênico.

No ciclo lítico, o vírus invade a bactéria, onde as funções normais desta são interrompidas na presença de ácido nucléico do vírus (DNA ou RNA). Esse, ao mesmo tempo em que é replicado, comanda a síntese das proteínas que comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-se e envolvem as moléculas de ácido nucléico. São produzidos, então novos vírus. Ocorre a lise, ou seja, a célula infectada rompe-se e os novos bacteriófagos são liberados. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular aparecem imediatamente. Nesse ciclo, os vírus utilizam o equipamento bioquímico(Ribossomo)da célula para fabricar sua proteína (Capsídeo).

No ciclo lisogênico, o vírus invade a bactéria ou a célula hospedeira, onde o DNA viral incorpora-se ao DNA da célula infectada. Isto é, o DNA viral torna-se parte do DNA da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, como reprodução e ciclo celular. Durante o processo de divisão celular, o material genético da célula, juntamente com o material genético do vírus que foi incorporado, sofrem duplicação e em seguida são divididos equitativamente entre as células-filhas. Assim, uma vez infectada, uma célula começará a transmitir o vírus sempre que passar por mitose e todas as células estarão infectadas também. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular podem demorar a aparecer. Doenças causadas por vírus lisogênico tendem a ser incuráveis. Alguns exemplos incluem a AIDS e herpes.

Sob determinadas condições, naturais e artificiais (tais como radiações ultravioleta, raios X ou certos agentes químicas), uma bactéria lisogênica pode transformar-se em não-lisogênica e iniciar o ciclo lítico.

Origem das Células

A origem das células está diretamente relacionado com a origem da vida em nosso planeta.

Admite-se que as primeiras células que surgiram na terra foram os procariontes. Isso deve ter ocorrido há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré-cambriano.

Homer Evolution

Naquela época a atmosfera provavelmente continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade fotossintética das células autotróficas.

Antes de surgir a primeira célula teriam existido grandes massas líquidas, ricas em substâncias de composição muito simples. Estas substâncias, sob a ação do calor e radiação ultravioleta vinda do Sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades freqüentes, combinaram-se quimicamente para constituírem os primeiros compostos contendo carbono. Substâncias relativamente complexas teriam aparecido espontaneamente.

Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que corroboraram essa possibilidade.

                                  

Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam aminoácidos, tais como alanina, glicina, e ácidos aspárticos e glutâmicos. Estudos posteriores, simulando as condições pre-bióticas, permitiram a produção de 17 aminoácidos (dos 20 presentes nas proteínas).

Também foram produzidos açúcares, ácidos graxos e as bases nitrogenadas que formam parte do DNA e RNA.

Esta etapa de evolução química foi provavelmente precedida de outra na qual se formaram as proteínas pela polimerização dos aminoácidos. Essa etapa posterior provavelmente teve lugar em meios aquosos onde as moléculas orgânicas se concentravam para formar uma espécie de "Sopa Primordial" na qual foram favorecidas as interações e onde se formaram complexos maiores denominados coacervados ou proteinóides, com uma membrana externa envolvendo um fluido no interior (micelas).

Posteriormente originou-se o código genético, talvez primeiro como RNA, e em seguida o DNA e as diversas moléculas que participaram na síntese de proteínas e na replicação, produzindo células capazes de se autoperpetuarem.

É razoável supor-se que a primeira célula a surgir foi precedida por agregados de micelas que apresentavam apenas algumas das características hoje consideradas peculiares dos seres vivos (metabolismo, crescimento e reprodução). Isto é a primeira célula era das mais simples, porém mesmo uma célula desse tipo é ainda complexa demais para admitir-se que ela tenha surgido ao acaso, já pronta e funcionando.

É possível que não havendo Oxigênio na atmosfera, os primeiros procariontes foram heterotróficos e anaeróbicos. Posteriormente surgiram os procariontes autotróficos, tais como as algas azul-esverdeadas que contém pigmentos fotossintéticos. Através da fotossíntese se produziu o Oxigênio da atmosfera e este permitiu o surgimento de organismos aeróbicos a partir dos quais recém originaram-se os eucariontes. Até aquele momento a vida só estava presente na água, porém , finalmente, as plantas e os animais colonizaram a Terra.

Há 3 teorias para explicar o fato do aperfeiçoamento das células procariontes autotróficas iniciais.

1. Teoria da Invaginação da Membrana Plasmática:

Por mutação genética, alguns procariontes teriam passado a sintetizar novos tipos de proteínas, e isso levaria ao desenvolvimento de um complexo sistema de membranas, que, invaginando-se da membrana plasmática, teria dado origem às diversas organelas delimitadas por membranas. Assim teriam aparecido o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisosomas e as mitocôndrias. Pelo mesmo processo surgiria a membrana nuclear, principal característica das células eucariontes.
Embora à primeira vista este teoria pareça sólida, ela não tem apoio em fatos conhecidos. É, ao contrário, de difícil aceitação, pois não existe célula intermediária entre procarionte e eucarionte, nem se encontrou fóssil que indicasse uma possível existência destes tipos intermediários.

2. Teoria da Simbiose de Procariontes.

Segundo este teoria alguns procariontes passaram a viver no interior de outros, criando células mais complexas e mais eficientes. Vários dados apóiam a suposição de que as mitocôndrias e os cloroplastos surgiram por esse processo. Demonstrou-se, por exemplo, que tais organelas contêm DNA, e que esse DNA contém informação genética que se transmite de uma célula a outra, de um modo comparável à informação contida no DNA dos cromosomas nucleares. Ainda mais, ao menos no que se refere às mitocôndrias, demonstrou-se também que a molécula de DNA é circular, como nas bactérias. Estas e outras observações nos levam à conclusão de que mitocôndrias e cloroplastos de fato se originaram por simbiose.

3. Teoria Mista

É possível que as organelas que não contêm DNA, como o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi. se tenham formado a partir de invaginações da membrana celular, enquanto as organelas com DNA (mitocôndrias, cloroplastos) apareceram por simbiose entre procariontes.

Estudo Dirigido 1º EM

 Organóides, metabolismo celular e mitose

Questão 01- Com base na figura abaixo, identifique os fatores ou estruturas que permitem as propriedades de;

a) impermeabilização da membrana

b) Reconhecimento inter celular

c) Transporte através da membrana

d) Sinalização, ativação e regulação de processos metabólicos a partir de fatores externos

Questão 02- Defina e caracterize os transportes de membrana;


* Ativo
* Passivo


Dê exemplos de cada um destes tipos de transporte transmembrânicos.


Questão 03- Analise os esquemas abaixo, classificando os transportes como ativos ou passivos. Justifique sua resposta dada a cada esquema.







Questão 04 - O modelo abaixo representa a configuração molecular da membrana celular, segundo Singer e Nicholson. Acerca do modelo proposto, responda as questões abaixo;

(a) Quais são os componentes orgânicos vistos nesta membrana? O modelo verificado se trata de uma membrana animal ou vegetal? Justifique sua resposta com base em dois fatos estruturais verificados na figura.
(b) Por qual estrutura ocorre a maior parte dos transportes através da membrana? Liste os tipos de transporte que ocorrem através da membrana celular e como estes transportes são classificados segundo o gasto de energia, sentido da migração de substâncias segundo o gradiente de concentração e espontaneidade.
(c) As porções 1 e 2 indicam regiões com comportamento distinto em relação a solubilidade em água. Em relação a tal fato, qual é a razão da disposição de porções hidrofílicas e hidrofóbicas na membrana, afim de estabelecer o isolamento e controle interno de organização da célula?
(d) Quais são os dois tipos de organóides presentes em todas as categorias celulares vistos nos Reinos da biosfera?

Questão 05 - Células vegetais, como as representadas na figura A, foram colocadas em uma determinada solução e, no fim do experimento, tinham aspecto semelhante ao da figura B.

De acordo com a situação, induza sobre as concentrações de solutos dentro e fora da célula. Como se denomina o tipo de transporte realizado pela célula acima? Por que a parede celular não se deformou?


Questão 06- A biologia celular e o estudo de microorganismos, tornaram-se fatos científicos com o advento da microscopia. Sobre esta avanço tecnológico e suas potenciais descobertas responda;
a) Quais são os tipos de microscopia em relação a radiação usada para a visualização dos objetos?

b) Analisando a figura abaixo, é possível a observação de vírus na microscopia óptica? Justifique sua resposta com base nos dimensionamentos verificados em cada tipo de microscopia.



Questão 07- Descreva a função básica dos organóides abaixo, identificando fenômenos bioquímicos particularidades de cada um destes organóides e em que tipo de célula- procariótica, eucariótica animal ou eucariótica vegetal- encontramos tal organóide (ver exemplo)

Exemplo;

Núcleo- Encontrada em todas as células eucarióticas.

Função - Guarda e protege o material genético na forma de cromatina. Possui um nucléolo com o centro de informação genética para a síntese de RNAt e RNAr.

Possui ribossomos próprios para a síntese de proteínas a serem usadas dentro do núcleo

Particularidades- O núcleo é revestido e enfronteirado por uma dupla bicamada fosfolipídicas com poros protéicos que permitem a saída dos RNA's que são produzidos após a transcrição levando a informação genética ao citoplasma. No núcleo agem a DNA polimerase que duplica o DNA preparando-o para a divisão celular. Age também a RNA polimerase que gera bolhas de transcrição sintetizando RNA a partir das fitas moldes de DNA dos genes.

a)


b)

Dica- Conjunto membranoso próximo do núcleo, no citoplasma, sem ribossomos aderidos.

c)

d)

Dica- Organóide com enzimas digestórias

e)

f)





g)

h) Dica- Revestimento rígido e celulósico em torno de células vegetais

i)

Questão 08- Leia o texto abaixo;

A osmose é o nome dado ao movimento da água entre meios com concentrações diferentes de solutos separados por uma membrana semipermeável. É um processo físico importante na sobrevivência das células.A água movimenta-se sempre de um meio hipotônico (menos concentrado em soluto) para um meio hipertônico (mais concentrado em soluto) com o objetivo de se atingir a mesma concentração em ambos os meios (isotônicos) através de uma membrana semipermeável, ou seja, uma membrana cujos poros permitem a passagem de moléculas de água mas impedem a passagem de outras moléculas.Responda;

(a) A osmose é um tipo de transporte passivo ou ativo? Justifique sua resposta.

(b) Se a membrana fosse permeável a solutos (o que se dissolve) e a solventes (aquilo que dissolve- nos seres vivos, a água); o sentido de fluxo da água seria contrário ao sentido de fluxo do soluto? Você concorda com esta afirmação, considerando que a célula não esta gastando energia entre nenhum destes transportes? Justifique sua resposta com base nos estudos de transporte de membrana.

Questão 09- Analisando a figura abaixo, produza um texto sobre metabolismo de síntese celular, onde todos os organóides vistos na figura sejam incluindos, incluindo o núcleo e o material genético.

Questão 10- Qual é a diferença de local de atuação entre as proteínas produzidas no retículo endoplasmático granular e os polipeptídeos produzidos no polissomo ou polirribossomos?

Questão 11- Qual é a diferença verificada entre os conceitos de cromatina e cromossomos? Pode-se afirmar que uma mesma molécula de DNA pode ser cromatina e cromossomo ao mesmo tempo? E em tempos diferentes? Justifique suas respostas.

Questão 12- O que difere a eucromatina da heterocromatina. Como estas são importantes para o fenômeno de diferenciação e especialização celular?

Questão 13- De acordo do tamanho e proporção dos braços cromossomais a partir do centrômero, classifique os cromossomos abaixo;

Questão 14- Qual é o papel das histonas no processo de organização do DNA para a divisão celular e a formação de cromossomos a partir de cromatinas?

Questão 15- Como se explica a quantidade de DNA verificada em cada fase do ciclo celular em cada célula envolvida durante e depois da mitose? (ver gráfico abaixo)

Questão 16- A que fase da mitose corresponde a figura abaixo? Como podemos denominar o material genético desta célula de acordo com o nível de condensação do DNA?

Analise a figura abaixo e responda as questões de 17 a 20

Questão 17- Usando a numeração vista sobre cada figura, quais são as fases da mitose vistas acima?

Questão 18- O que determina o início e o fim de cada fase da mitose como fenômeno da divisão celular?

Questão 19- A célula que esta se dividindo é animal ou vegetal? Justifique sua resposta com base na identificação de fatores celulares e particularidades da divisão celular em relação ao Reino escolhido.

Questão 20- Se a célula em I possui 74 cromossomos simples (74 cromátides não duplicadas), quantos cromossomos serão encontradas nas recém formadas céluas vistas em VIII? Quantas cromátides serão verificas nas fases III e IV?

Questão 21- Qual o papel dos centríolos e fusos mitóticos durante a divisão celular? Tais estruturas são vistas nas células vegetais? De acordo com o tipo de divisão do citoplasma, como se classifica a mitose nas células animais e nas céluas vegetais?

Questão 22- O que caracteriza a intérfase durante o ciclo celular? Em que momento, considerando as fases da mitose, ocorre a intérfase? O que ocorre nas fases G1, S e G2 da intérfase?

DNA RNA e síntese protéica

Questão 01 - O que é e quais são as funções primordiais dos ácidos nucléicos? Quais são os dois tipos principais de ácidos nucléicos?

Questão 02- Quais são as principais diferenças entre o DNA e RNA em relação a estrutura, composição e funções nos processos de expressão genética. (Use a figura abaixo para responder a questão).

Questão 03- Qual é a unidade monomérica (formadora) do DNA e do RNA? O esquema genérico desta unidade é vista abaixo. Quando se forma o polímero nucléico - DNA- qual é a função de cada parte na estrutura desta macromolécula genética.

Questão 04- Analisando a figura a seguir, o que é um cromossomo? O que difere um cromossomo de uma cromatina?



Questão 05- Na molécula de DNA abaixo, qual é a percentagem em relação ao número total de nucleotídeos expressos de;


* Timina

* Guanina

* Adenina

* Citosina

A partir destas porcentagens pode-se inferir sobre o tipo de combinação que existe entre as bases nitrogenadas na formação da molécula do DNA? Justifique sua resposta.

Questão 06- Como se denomina o processo no qual o DNA (gene) sintetiza o RNA? Como se denomina o processo de sequenciamento de aminoácidos e síntese protéica feita a partir dos códons transcritos no RNA? Em que local da célula tais processos ocorrem?

Questão 07- Quais são os tipos de RNA? Onde estes são produzidos? Qual é a utilidade de cada tipo de RNA durante o processo de tradução (síntese protéica)?

Questão 08-A partir das moléculas de DNA abaixo responda;

TAC CCC GCG CCG TTT CGC AAT TGC CCC GGG AAA TTA ATA

ATG GGGCGC GGC AAA GCG TTA ACG GGGCCC TTT AAT TAT

TAC GGG TGC CGC AAT TTA CCG ACG AGC CCA CCA GGA GGG

ATG CCC ACG GCG TTA AAT GGC TGC TCG GGT GGT CCT CCC

TAC GGC GGA TAG GCC GGC GAT TAT TTT GGC CGC CCC TCA

ATG CCG CCT ATC CGG CCG CTA ATA AAA CCG GCG GGGAGT


a) Transcreva as fitas moldes de confecção do RNA. O que estas tem sempre em comum?

b) Trascreva o RNA trasncrito para cada uma das moléculas de RNA.

c) Com base na tabela de códons vista abaixo, qual é a sequência de aminoácidos derivada de cada RNA vistos na letra B, durante o processo de tradução. Em que região e organóide da célula ocorre tal processo?

Questão 09- Um dos processos essenciais no desenvolvimento e divisão celular é o fenômeno denominada replicação ou duplicação do DNA que precede as divisões celulares.

Pergunta-se

a) Por que razão este processo é essencial para que ocorra a divisão celular

b) Tal replicação é classificada como semi-conservativa. Qual é a razão para este processor ser assim classificado?

c) Qual é a aparelhagem enzimática que promove tal processo? Em que região da célula eucariótica ocorre tal fenômeno?

Questão 10- Analisando a célula abaixo, produza um texto que resuma os processos de replicação e tradução como situações principais da expressão genética. Quais são as principais partes do núcleo celular? Quais são as principais estratégias para a proteção do DNA e do código genético?

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