1ª Unidade - Organização e propriedades dos sistemas biológicos
1.1 – Propriedades dos sistemas biológicos (Propriedade da vida)
1.1.1 – Organização molecular e celular
Schwann e Schleiden:”todos os seres vivos são constituídos por células.à Teoria celular. Célula (Hook) constitui o culminar de toda a complexa estrutura química que se inicia nos átomos, passando pelos níveis molecular, macro molecular, estrutura supra molecular e organito, seguindo um critério de complexidade e dimensão crescentes.
1.1.2 – Origem da vida, adaptação e evolução
1.1.3- Utilização de energia, metabolismo e homeostasia.
1.1.4 – Reprodução, crescimento, desenvolvimento e hereditariedade.
1.2 – Biologia e psicologia
1.2.1 – Relações conceptuais entre a biologia e a psicologia
1.2.2 – A biologia no contexto da formação de 1º ciclo em psicologia
2ª Unidade temática – as biomoléculas
2.1 – Átomos, ligações químicas e moléculas
O conceito de átomo remonta à antiguidade clássica. Os átomos são formados por sub-partículas onde se incluem os protões, os neutrões e electrões. Sendo o carbono o principal pilar da estruturação da matéria viva.
As ligações covalentes e as ligações iónicas (respectivamente entre átomos e entre iões) e as ligações por ponte de hidrogénio (entre moléculas) são algumas das ligações químicas.
2.2 – Propriedades da molécula da água
A água é uma substância essencial à vida, desempenha nos organismos as mais diversas funções:
• Sistema de transporte
• Processos hidráulicos
• Regulação térmica
• Digestão e todos os processos metabólicos e solvente
2.3 – Composição química, estrutura e funções gerais das biomoléculas
Habitualmente, considera-se a existência de 4 classes de biomoléculas:
- Ácidos Nucleicos
- Proteínas
- Glúcidos
- Lípidos
- E também um conjunto diversificando de biomoléculas, as vitaminas.
2.3.1 – Ácidos Nucleicos
São biomoléculas, globalmente hidrofílicas e de estrutura polimérica. São as moléculas encarregadas de veicular e transmitir toda a informação genética, controlando, desse modo, não só todo o funcionamento de uma célula mas também o fluxo da informação genética de uma geração para outra, através das células sexuais.
Composição química e classificação
A molécula unitária que é polimerizada para formar os ácidos nucleicos designa-se por nucleótido. Um nucleótido é constituído por: uma molécula de ácido fosfórico, uma pentose e uma base azotada. Existem 2 pentoses nos ácidos nucleicos, a ribose e desoxirribose. Nas bases azotadas, existem: adenina (A), timina (T), citosina(C), guanina (G) e uracilo (U).
Existem dois tipos principais de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA), que se distinguem em 3 tipos: RNA mensageiro (mRNA), RNA ribossómico (rRNA) e RNA de transferência (tRNA).
DNA – ácido desoxirribonucleico
No DNA existem 4 nucleótidos diferentes. Todos se apresenta desoxirribose como pentose, apenas se diferenciam nas bases azotadas (A,T,C e G).
O modelo da dupla hélice, de Watson e Crick, pressupõe que o DNA em meio aquoso se encontra ionizado, por perda dos H+ do ácido fosfórico, comportando-se como um poli-anião. Cada molécula é constituída por duas cadeias polinucleotídicas, as quais se encontram enroladas uma na outra em torna da outra, de modo antiparalelo. O enrolamento das cadeias contribui para manter unidas, mas também dificulta a sua separação. É devido as pontes de hidrogénio que se estabelecem entre uma A e uma T, o mesmo com uma C e uma G da outra cadeia.
O modelo da dupla hélice preconizava ainda o modo como uma molécula de DNA se poderia replicar (replicação semi – conservativa), originando 2 moléculas – filhas iguais à 1ª. Por acção de certas proteínas, as pontes de H começam – se a quebrar e a dupla hélice começa a desenrolar.O DNA é a única molécula conhecida que pode ser replicada directamente.
Um gene é uma longa sequência de nucleótidos do DNA.
RNA – ácido ribonucleico
No RNA encontram-se apenas nucleótidos de A, U, C e G e tendo apenas uma cadeia polinucleotídica. Qualquer molécula de RNA é produzida a partir de nucleótidos livres, que são polimerizados por proteínas (enzimas) seguindo uma sequência pré – definida no DNA, a sequência de bases do DNA serve de molde também para a síntese de RNA (transcrição).
• mRNA – o RNA mensageiro é transcrito do DNA e, como o nome indica, é portador de uma mensagem genética, a qual se destina à síntese de uma proteína (tradução).
• rRNA – o RNA ribossómico é também transcrito do DNA e, juntamente com diversas proteínas, integra a estrutura dos ribossomas. Desempenha um importante papel (estrutural e catalítico) na síntese de novas proteínas.
• tRNA – o RNA de transferência é também transcrito do DNA e desempenha o papel de transportador das moléculas unitárias (aminoácidos) que, polimerizadas, originam as proteínas. A sua estrutura é descrita pelo modelo da folha de trevo.
2.3.2 – Proteínas (POLIPÉPTIDOS)
São as mais complexas moléculas biológicas.
Composição química
Os aminoácidos são as moléculas unitárias das proteínas. Estes são polimerizados durante o processo de síntese de proteínas (tradução) nos ribossomas. Comum a todos os aminoácidos é a existência nas suas moléculas de dois grupos químicos funcionais: o grupo ácido e o grupo amina. Também apresentam um grupo radical, diferente em todos.
Ligação peptídica
É uma ligação covalente que se estabelece em consequência da reacção entre o grupo ácido de um aminoácido e o grupo amina de outro, tendo como resultado a formação de um dipéptido e de uma molécula de água. De reparar que cada dipéptido continua a ter livres um grupo ácido e um grupo amina, podendo, por isso, ligar – se através de mais ligações peptídicas a outros aminoácidos.
Estrutura
Estrutura primária – toda a proteína quando é sintetizada nos ribossomas começa por apresentar apenas estrutura primária. Pouco depois, em consequência das designadas modificações pós – tradução, a proteína adopta a sua conformação nativa, a sua conformação natural, biologicamente activa e que envolve as estruturas secundárias, terciária e, eventualmente, quaternária. A estrutura primária é a sequência dos aminoácidos ligados por ligações peptídicas. As mutações, alterações da sequência de bases azotadas dos genes, são normalmente responsáveis pela produção de proteínas modificadas, quase sempre menos funcionais ou mesmo nocivas.
Estrutura secundária – existem dois tipos: a hélice e a folha β. A hélice apresenta-se sob a forma de uma espiral, é mantida por inúmeras pontes de hidrogénio estabelecidas entre o grupo C=O de uma ligação peptídica e o grupo N-H de outra ligação peptídica.
A folha β resulta também do estabelecimento de pontes de hidrogénios entre os mesmos grupos químicos.
Estrutura terciária – surge nas proteínas globulares. A ponte bissulfureto, a qual se deve a uma ligação covalente entre o grupo R de duas cisteínas. As diversas regiões de uma proteína, cuja sequência covalente de aminoácidos adoptou já uma estrutura secundária, dobram – se umas em relação às outras, devido às interacções entre grupos R pertencentes, por vezes, a aminoácidos com número de ordem bastante afastado. As proteínas que apenas atingem a estrutura terciária designam-se proteínas monoméricas ou monómeros.
Estrutura quaternária – as proteínas com estrutura quaternária designam-se oligoméricas ou oligómeros. Resultam da associação de dois ou mais monómeros. As ligações são fracas.
Desnaturação – consiste na perda total ou apenas parcial da estrutura terciária e/ou quaternária com a respectiva diminuição ou anulação das propriedades biológicas. É, um processo irreversível.
Os principais agentes desnaturantes são o pH, as temperaturas elevadas, elevadas concentrações salinas, as radiações ionizantes e a agitação mecânica.
2.3.4 – Enzimas
São proteínas com função de biocatalisador, aceleram a velocidade das transformações bioquímicas. As enzimas são todas de estrutura terciária ou quaternária. Quase todas dependem de componentes não proteicos, como as co-enzimas, que são imprescindíveis á função enzimática. As enzimas diminuem a energia de activação necessária á ocorrência de uma reacção bioquímica.
As enzimas apresentam centro activo, que é um nicho, normalmente á superfície da proteína, contendo grupos R de aminoácidos e desempenham um papel importante na catálise. As moléculas que serão transformadas quimicamente designam substrato. O substrato deve ajustar-se perfeitamente no centro activo da enzima para pode ser metabolizado, a que designam especificidade, umas das mais importantes propriedades da enzima.
Koshland, propôs o modelo do Encaixe Induzido, o centro activo não é completamente complementar à estrutura do substrato, mas quando uma molécula se aproxima do substrato, induz uma alteração ligeira desse centro activo, de modo a poder encaixar-se com eficácia.
As enzimas podem ser alostéreas e não alostéreas. As primeiras, para além do centro activo, apresentam um ou mais centros alostéreos, tendo propriedades reguladoras, sensíveis a dois tipos de moduladores (inibidores ou activadores), para além do centro activo. Os inibidores desempenham, um papel essencial em termos de regulação (homeostasia).As enzimas não alostéreas tem apenas um centro activo.
2.3.4.2 – Metabolismo, vias metabólicas e enzimas
O metabolismo é um vasto conjunto de transformações bioquímicas. O metabolismo compreende o anabolismo (conjunto de reacções de síntese) e o catabolismo (conjunto de reacções de degradação), deve existir um equilíbrio entre o anabolismo e o catabolismo, a ligação energética é efectuada pelas moléculas de ADP (é a forma de baixa energia) ou ATP (é a forma de elevada energia). Os processos catabólicos libertam energia, parte considerável da qual é usada para transportar ADP + Pi em ATP. Os processos anabólicos, bem como todos os processos endergónicos hidrolisam ATP a ADP + Pi para poderem utilizar a energia libertada dessa hidrólise.
As vias metabólicas são conjuntos de reacções sucessivas, em que o produto de uma é o substrato da seguinte.
Um aspecto essencial a ter é que a inactivação de uma enzima que catalise um dos passos reaccionais de uma via metabólica, já que a enzima do passo seguinte deixará de ter substrato para metabolizar.
2.3.4.3 – Regulação enzimática
Existem dois níveis: regulação da expressão dos genes – mecanismo que permite à célula regular a concentração de enzimas, aumentando, diminuindo ou mesmo bloqueando completamente a sua síntese.
Regulação da taxa da actividade das enzimas – são processos de reposta rápida. Neste processo de regulação intervêm: o efeito de temperatura, a maioria das enzimas do corpo humano tem a temperatura de 37ªC, temperaturas elevadas pode levar á morte das enzimas. O abaixamento não tem efeitos desnaturantes mas afecta a actividade enzimática. O variação do pH interfere com as interacções fracas entre grupos R pois esses grupos podem ionizar-se cargas (+ ou -) e as ligações podem desfazer-se pelo facto de dois grupos se atraíam se afastem agora. O pH ácido quebra as pontes bissulfureto.
2.3.4.3.2 – Inibição enzimática
Inibição competitiva – pode ocorrer em qualquer enzima, alostérea ou não alostérea, encontra-se ligado ao centro activo da enzima não permite a ligação do substrato e não ocorre catálise por parte dessa enzima.
Inibição não competitiva – só poderá ocorrer nas enzimas alostéreas, só actuam ao nível dos centros alostéreos, pelo que não estabelece qualquer competição entre o inibidor e o substrato. A ligação do inibidor a um dos centros alostéricos é feita também de modo específico, não sendo o inibidor metabolizado.
2.3.5 – Glúcidos
São substâncias polares (hidrofílicas). Classificam-se em:
Monossacáridos – podem classificar – se em função do número de átomos de carbono que apresentam, em trioses (3C), pentoses (5C) e hexoses (6C).
Oligossacáridos – as hexoses podem ligar-se covalentementeo para originar glúcidos mais complexos, como é o caso de 2 hexoses ligam-se para formar um dissacárido (têm como função a produção de energia).
Polissacáridos – são longas cadeias moleculares constituídas por um ou mais tipo de monossacáridos polimerizados. Os mais comuns são o glicogénio, o amido e a celulose. O glicogénio e o amido tem ambos funções de reserva energética, enquanto que a celulose é o principal constituinte da parede celular dos vegetais e é um polímero de cadeia linear de celobiose.
2.3.6- Lípidos
São substâncias apolares e, portanto hidrofóbicas. Mas, alguns lípidos têm estruturas moleculares com uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica a que se designam por substâncias anfipáticas. Os lípidos têm funções estruturais como constituintes das membranas celulares, podendo também ser acumulados como reserva nutritiva. A classificação dos lípidos é: lípidos complexos – por apresentarem ácidos gordos e lipidos simples – sem ácidos gordos.
Glicéridos – são as verdadeiras gorduras. Há 3 tipos: os monoglicéridos, os diglicéridos e os triglicéridos. Todos são formados por 2 tipos de moléculas: 1 molécula de glicerol e 2 ou 3 moléculas de ácidos gordos. Os ácidos gordos são moléculas com uma longa cadeia hidrogenocarbonada, tendo na extremidade o grupo reactivo COOH. Classificam-se em saturados, se apenas apresentam ligações simples entre os seus átomos de carbono ou insaturados, se apresentarem uma ligação dupla. Quando apresentam várias ligações designam-se poli-insaturados. Os glicéridos são hidrofóbicos.
Fosfolípidos – podem considerar-se como diglicéridos ligados a um álcool fosfórico o qual se liga a um álcool. A porção constituída pelas cadeias hidrogenocarbonadas dos ácidos gordos é hidrofóbica (cauda apolar), enquanto a porção do grupo fosfato resultante da ionização do ácido fosfórico e pelo álcool azotado é polar. Assim, tendo um comportamento anfipático.
Esfingolípidos – apresentam propriedades químicas semelhantes aos fosfolípidos. A molécula base é a esfingosina apresentando também um ácido gordo e grupo de cabeça polar. Os esfingolípidos desempenham um papel fundamental nas membranas celulares nervosas.
Esteróide – não contém ácidos gordos, são hidrofóbicos. O colesterol é um dos esteróides mais comuns, faz parte das membranas celulares, onde se encontra associado às caudas dos fosfolípidos e dos esfingolípidos. É o precursos bioquímico para síntese de sais biliares e diversas hormonas, entre as quais as hormonas sexuais.
3ª Unidade – Introdução à biologia celular
3.1 – A célula procariota
São organismos unicelulares e pertencem ao Reino Monera, segundo a classificação de Whitaker. Nas bactérias encontram-se dois tipos principais de organização: as bactérias Gram-negativas e as bactérias Gram-positiva.
3.3 – Células eucariotas animais
São células com núcleo bem definido, rodeado por uma dupla membrana semelhante á membrana plasmática. Dentro do núcleo existem os cromossomas, que são estruturas supramoleculares por DNA.
No interior do núcleo, as células eucariotas possuem um ou mais nucléolos, estruturas compostas por DNA, RNA e proteínas, onde se sintetiza o rRNA. As células eucariotas, tal como as procariotas, são rodeadas por uma bicamada de fosfolípidos e proteínas. Por baixo da membrana plasmática existe o citoplasma, a parte aquosa, líquida designa-se citosol. A parte proteica, fibrosa e consistente, designa-se citoesqueleto. No seio do citosol, servindo-se do citoesqueleto como suporte, existem o retículo endoplasmático rugoso (RER), o retículo endoplasmático liso (REL), o complexo de Golgi, os lisossomas, os peroxissomas, as mitocôndrias, para além se inúmeras vesículas e vacúolos. Junto ao núcleo existe dois centríolos, que são constituídos por nove conjuntos de 3 microtúbulos proteicos duplica-se antes da célula se dividir e coordena todo o processo de divisão celular.
3.4.1 – Membrana Plasmática ou plasmalema
A membrana plasmática tem uma estrutura que é sistematizada pelo modelo do Mosaico Fluido, de Singer e Nicholson. A membrana é constituída por uma bicamada de fosfolípidos, com as caudas hidrofóbicas viradas para o interior e as cabeças hidrofílicas viradas para o exterior e para o interior da célula, onde existe uma quantidade enorme de água. Estes fosfolípidos têm a anfipatia como factor comum, existindo também alguns esfingolípidos e moléculas de colesterol. Mergulhadas na bicamada de fosfolípidos, algumas proteínas atravessam a bicamada de um lado ao outro (proteínas integradas ou intrínsecas) outras dispostas perifericamente (proteínas periféricas ou extrínsecas).
As glicoproteínas e os gicolípidos, dispõem-se apenas no lado da membrana virado para o exterior da célula e desempenham o papel de antigénios. As principais funções da membrana são o transporte transmembranar de substâncias que a célula recolhe do meio que a envolve e de tóxicos e outras moléculas que as células libertam para o fluido extracelular.
3.4.1.1 – Transporte transmembranar
A difusão é a deslocação das moléculas, átomos ou iões, de forma espontânea, obedecendo, apenas às leis da termodinâmica, deslocando-se tendencialmente de locais de maior concentração para locais de menor concentração.
A osmose é definida como a difusão da água através de uma barreira (filtro) semipermeável (membrana plasmática), obedecendo as regras da difusão. O gradiente de concentrações pode ser definido como uma variação de concentração de um local para o outro, está associado um sentido de deslocação das partículas que é sempre orientado do local de maior para o menor da concentração.
Transporte passivo
A membrana comporta-se de modo passivo. Neste processo a membrana exerce alguma selectividade, as moléculas apolares são transportadas passivamente, já que este pressupõe a difusão das substâncias nas caudas, hidrofóbicas, dos fosfolípidos. O transporte é sempre feito a favor do gradiente.
Transporte facilitado
Requer a participação de proteínas membranares, as quais facilitam a entrada ou saída na célula de moléculas, polares ou iónicas, impossibilitadas de atravessar passivamente. As proteínas-canal que efectuam o transporte são as permeases, que são específicas, podem também ser inibidas, desactivadas e desnaturadas. Este processo é feito a favor do gradiente e não apresenta gastos energéticos, a célula tem um controlo mais apertado, pois o transporte não se faz livremente através da superfície membranar, mas apenas nos locais em que a permease especifica se encontre.
Transporte activo
É um processo de transporte apresenta algumas semelhanças com o transporte facilitado, na medida em que é levado a cabo por proteínas da membrana. No entanto, é feito contra o gradiente de concentração, exigindo, portanto o dispêndio de energia e que serve para transportar iões. Também a glucose e outras substâncias podem ser transportadas activamente através do processo designado por simbose enquanto outras moléculas ou iões podem ser transportadas por antiporte. A estes processos de transporte activo chama-se transporte acoplado. Existe uma componente enzimática que se encarrega de fazer a hidrólise do ATP. Conhecem-se relativamente bem os processos de transporte activo de Na+ e K+, presente em todas as células, de transporte activo de Ca2+ presente, sobretudo, nas células musculares e neurónios e de transporte activo de H+, presente, por exemplo, nas mitocôndrias e na membrana plasmática de certas células.
Bomba de Sódio
Promove o transporte feito num único sentido de 3 iões Na+ do citosol para o meio extracelular, ao mesmo tempo que transporta 2 iões K+ em sentido oposto. A concentração intracelular de Na+ é sempre inferior à concentração extracelular, enquanto que a concentração intracelular de K+ é superior à sua concentração fora da célula.
O interior da membrana plasmática é negativo e o exterior é positivo. Diz-se, por isso, que a bomba de sódio é electrogénica, pois é responsável pelo aparecimento de uma diferença de potencial de membrana. Esta diferença de potencial existe em todas as células e num neurónio em repouso, e é essencial para que a célula se mantenha viva e possa desempenhar as suas funções.
As substâncias que inibem o metabolismo respiratório impedem o funcionamento da bomba e levam à morte da célula. Ubaína – inibido especifico da bomba de sódio.
3.4.2.1 – Transporte por vesículas – continuidade membranar
Os processos de transporte que permite trocar com o meio macromoléculas e até estruturas de maior dimensão, designam-se por endocitose e exocitiose. A endocitose distingue-se por: a pinocitose (ingestão de líquidos e soluções com pequenas partículas) e fagocitose (ingestão de sólidos e partículas de grandes dimensões, podendo ser bactérias ou vírus). Enquanto que a pinocitose de pode observar em quase todas as células, a fagocitose está restrita a poucos grupos celulares no nosso organismo. Este processo envolve a manutenção de amplas porções da membrana plasmática, participam fibras proteicas do citoesqueleto, com capacidades contrácteis por acção do ião Ca2+. As suas contracções e distensões movimentam a membrana de forma adequada à formação de vesículas (endocitose) ou movimentam as vesículas endógenas de encontro à membrana plasmática (exocitose), conduzindo a uma fusão de membranas (membrana plasmática). A fusão de membranas são um fenómeno q acontece nas células eucariotas que se designa anastomose. Em virtude da ocorrência de exocitose a membrana plasmática aumenta a sua extensão, mas diminui a consequência da endocitose.
O RER é um complexo de sistemas de vesículas achatadas, intercomunicantes, contínuas com a membrana nuclear, com ribossomas aderentes à sua face externa. As paredes destas vesículas são de estrutura e composição semelhante à membrana plasmática, embora a composição proteica varie bastante. É um organito que tem imensas enzimas no seu interior e com funções ligadas à secreção celular e ainda à desintoxicação.
A tolerância (álcool, cafeína, etc) deve-se à indução de sistemas enzimáticos do RER, cada vez mais eficientes.
O REL é um labirinto de tubos finíssimos (túbulos) anastomoseados, sem ribossomas aderentes, dai o aspecto liso, e associado à biossíntese de lípidos.
O complexo de Golgi é o conjunto de todos os dictiossomas de uma célula. Muito rico em enzimas, normalmente responsáveis pela hidrólise, capazes de ligar glúcidos às proteínas e até de sintetizar complexos polissacáridos.
As vesículas secretórias (golgianas), que transportam as secreções, variáveis de célula para célula, os lisossomas, envolvidos na digestão celular, que transportam enzimas hidrolíticas (hidrolases), os quais são produzidos em zonas especificas da célula em que o RE e o complexo de Golgi se encontram. Os vacúolos são vesículas responsáveis pela osmoregulação, já que podem acumular água e sais, e também pigmentos ou gorduras.
O RER e o REL, as vesículas do RER e do REL, o complexo de Golgi e as vesículas secretórias estão envolvidos no processo de secreção celular.
O RER, as vesículas do RER, o complexo de Golgi e os lisossomas estão envolvidos no processo de digestão celular.
3.4.3 – Metabolismo respiratório e mitocôndria
O metabolismo respiratório compreende o vasto conjunto de vias metabólicas responsáveis pela produção de energia, de poder redutor (transportadores de hidrogénio), importante na defesa antioxidativa.
O metabolismo respiratório decorre, em parte, no citosol mas é na mitocôndria que se encontram os mecanismos mais especializados na produção de energia.
A digestão dos alimentos no sistema digestivo origina uma grande diversidade de moléculas unitárias (nomeadamente, monossácaridos, aminoácidos, fosfato, base azotadas, glicerol e ácidos gordos, vitaminas hidrossolúveis e lipossolúveis e sais). As moléculas hidrofílicas são transportadas para o plasma sanguíneo dos capilares intestinais e os ácidos gordos e vitaminas lipossolúveis são absorvidos para os capilares do sistema linfático. Os aminoáciados são desviados do metabolismo respiratórios, os ácidos gordos são desviados para a síntese de lípidos complexos e os monossacáridos são, os combustíveis destinados á oxidação (degradação) para obtenção de energia.
3.4.3.1 – Fermentação láctica
Existe nos seres vivos de respiração anaeróbia (ausência de O2), apenas pode ocorrer nas células musculares e nas hemácias, durante curtos períodos de tempo. É um processo alternativo à respiração aeróbia, é um processo primitivo.
A fermentação láctica,decorre no citosol, é formada por duas etapas:
1ª - glicólise – a molécula de glucose é transformada, em etapas sucessivas em duas moléculas de ácido pirúvico.
2ª – redução de piruvato a ácido láctico – é uma reacção catalisada pela enzima LDH.
3.4.3.2 – Fermentação alcoólica
Ocorre em leveduras, através da fermentação alcoólica as leveduras oxidam a glucose e outros glúcidos, obtendo energia.
3.4.3.3 – Respiração aeróbia
Ocorre em todas as células desde que o oxigénio esteja presente. As enzimas e outras proteínas envolvidas neste processo, encontram-se no citosol e nas mitocôndrias. As mitocôndrias, à semelhança das células eucariotas que os albergam também se dividem e também apresentam um ciclo celular idêntico. A mitocôndria é um organismo com elevada autonomia genética. A mitocôndria apresenta duas membranas semelhantes à plasmática. A membrana mitocondrial externa, lisa, e a membrana mitocondrial interna, com invaginações designadas por cristas mitocondriais, integrados na bicamada de fosfolípidos encontram-se ps transportadores de electrões. Entre as duas membranas localiza-se um compartimento designado por espaço intermembranar. Por dentro da membrana interna fica um meio líquido designado por matriz mitocondrial. No seio deste encontram-se ribossomas e uma molécula de DNA circular (mtDNA), os genes mitocôndrias.
A respiração aeróbia decore em 4 etapas: 1ª glicolise; 2ª conversão do piruvato em acetil-coenzima A; 3ª ciclo de Krebs e 4ª Cadeia respiratória. A glicólise é um processo citosólico, enquanto que a 2ª e 3ª etapas se desenrolam na matriz mitocondrial, decorrendo a 4ª etapa nas cristas mitocondriais.
3.4.4 – Peroxissomas e defesa antioxidativa
Os peroxissomas são organitos vesiculares, delimitados por uma membrana semelhante à membrana plasmática e contendo enzimas envolvidas no catobolismo de aminoácidos e ácidos gordos e na defesa contra agentes oxidantes. Em consequência do metabolismo respiratório aeróbio podem formar-se produtos altamente tóxicos. Havendo degradação de H2O2 pela enzima catalase, presentes nos peroxissomas e também nas mitocôndrias.
3.4.5 – Ciclo celular: interfase
As células que perderam a sua capacidade para se dividirem, e que possuem núcleos. A interfase é, por isso, a fase fundamental da vida de uma célula, onde decorrem todas as suas actividades biológicas.
No estado de interfase o núcleo encontra-se definido. O núcleo é o coordenador de todas actividades celulares, pois é nele que se encontram a cromatina (cromossomas), a qual contém genes, a dupla hélice de DNA que constitui cada um dos 23 pares de cromossoma presentes no núcleo da célula humana, encontra-se estendida (pouco condensada) e, portanto, disponível para se poder dar a replicação e/ou as transcrição do DNA.
Só ocorre replicação se a célula se prepara para entrar em divisão celular. A transcrição é um fenómeno permanente numa célula em interfase, pois dela depende a síntese de inúmeras proteínas. A transcrição consiste na síntese de RNA a partir de sequências de DNA. A síntese de proteínas ocorre nos ribossomas, existentes nas faces do RER, ligados a fibras do citoesqueleto e, até, no interior das mitocôndrias depende da transcrição dos genes mitocondriais.
Código genético e síntese de proteínas
O código genético consiste na relação que existe entre uma sequência de bases azotadas do mRNA e uma sequência de aminoácidos de uma proteína. São necessárias 3 bases azotadas para 1 aminoácido. Assim, existem 64 sequências diferentes de 3 bases (designados codões – unidades do código genético).
Nirenberg, Khorana, Holley, Matthaei verificaram que alguns aminoácidos eram codificados por diversos codões. Outros codões não tinham correspondência com nenhum aminoácido. Eram codões que significam paragem da sequência de aminoácido da proteína a ser sintetizada – codões STOP ou TERMINAÇÃO.
O código genético é universal, é específico: um determinado codão codifica sempre o mesmo aminoácido. No entanto, certos aminoácidos podem ser codificados por diversos codões (diz-se, por isso, que o código genético pode ser degenerado), pelo que se tornam muito mais frequentes nas proteínas do que aqueles que são codificados por um único codão.
Portanto, a degeneração do código genético tem um significado evolutivo de defesa contra os efeitos deletérios das mutações.
A tradução consiste, de certo modo, na aplicação do código genético, na sua concretização. A informação contida na sequência de bases azotadas do mRNA é transferida para a sequência de aminoácidos de uma proteína. A sequência de três bases azotadas do tRNA que é complementar do codão designa-se anticodão. O papel das enzimas é efectuar ligações correctas entre os diversos aminoácidos e os diversos tRNA.
Numa célula eucariota, uma vez feita a transcrição a partir do DNA dos genes presentes nos 23 pares de cromossomas humanos, no núcleo, é formada uma molécula de mRNA denominada pré-mRNA. Esta molécula tem longas sequências de bases sem significado conhecido (intrões), as quais são removidas por enzimas e apenas algumas outras zonas serão traduzidas (exões). A este processamento pós-transcrição, chama-se remoção de intrões e não ocorre nas células procariotas.
Os ribossomas reconhecem uma sequência de bases designadas de Shine-Dalgarno, aderem fortemente ao mRNA e deslocam-se ao longo de sequência de bases (de 5’ para 3’) até encontrar um codão de iniciação. Quando esse codão se encontrar localizado no local A do ribossoma dá-se a ligação do tRNA da metionina, ligado a este aminoácido, por complementaridade de bases entre o codão e o respectivo anticodão.
Mutações (dos genes)
Alteram a sequência normal de bases azotadas do DNA, tendo obvias implicações.
A informação genética é passada a novas moléculas de DNA (replicação) e aos vários tipos de RNA (transcrição) e, depois, passa do mRNA para as proteínas (tradução), as quais vão desempenhar variadíssimas funções biológicas.
Ao conjunto de todos os genes que expressam num determinado organismo dá-se a designação de genoma.
Ao conjunto de todos os RNAs transcritos desse genoma dá-se o nome de transcriptoma. E ao conjunto de proteínas, dá-se o nome de proteoma.
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