1) O documento descreve as características das células eucariontes, incluindo sua membrana, organelas e estruturas citoplasmáticas. 2) As células eucariontes possuem um núcleo delimitado, numerosos compartimentos formados por membranas, e organelas como mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi e lisossomos. 3) O citoplasma das células eucariontes é mais complexo do que o das células procariotas, contendo estrut

1. Célula Eucarionte
1. Célula Eucarionte
Estas células possuem um núcleo delimitado por um sistema de membranas (a membrana
nuclear ou carioteca), nitidamente separado do citoplasma. Têm um rico sistema de
membranas que formam numerosos compartimentos, separando entre si os diversos
processos metabólicos que ocorrem na célula. Como modelo de células eucariontes,
veremos uma célula animal e uma célula vegetal.
A. A Célula Animal
Como todas as células, possui uma membrana
celular (membrana plasmática ou plasmalema). Sua espessura é de 7,5 nanômetros, o
que a torna visível somente ao microscópio eletrônico, no qual aparece como um sistema de
três camadas: duas escuras, eletrodensas, e entre elas uma camada clara. Esta estrutura
trilaminar é chamada unidade de membrana.
Sua composição química é lipoproteica, sendo 75% de proteínas e 25% de gorduras. A
membrana controla a entrada e saída de substâncias da célula, mantendo quase constante
a composição do seu meio interno. Possui permeabilidade seletiva, permitindo a livre
passagem de algumas substâncias e não de outras. Engloba partículas (endocitose) por
fagocitose (partículas grandes) ou por pinocitose(partículas pequenas e gotículas).
O citoplasma é constituído por uma substância fundamental amorfa – o hialoplasma ou
citosol – que contém água, proteínas, íons, aminoácidos e outras substâncias. A parte
proteica pode sofrer modificações reversíveis em sua estrutura, aumentando ou diminuindo
sua viscosidade, alternando de gel (mais denso) para sol (mais fluido) ou vice-versa.
Mergulhados no hialoplasma estão os organóides e os grânulos de depósito de
substâncias diversas, como glicogênio ou gorduras. Os organóides possuem funções
específicas, sendo alguns revestidos por membranas e outros, não.

2. As mitocôndrias são alongadas ou esféricas, revestidas por dupla membrana lipoproteica.
Possuem DNA próprio e capacidade de autoduplicação. Liberam energia de moléculas
orgânicas, como a glicose, transferindo-a para moléculas de ATP. A energia do ATP é
empregada pelas células na realização de trabalho: síntese de substâncias, movimento,
divisão celular, etc. Os processos de oxidação da glicose constituem a respiração celular
aeróbica, dependente de oxigênio.
O retículo endoplasmático (RE) é formado por um extenso sistema de túbulos e vesículas
revestidas por membrana lipoproteica. As cavidades deste sistema são chamadas cisternas
do RE. Algumas partes têm ribossomos aderidos (RE rugoso ou granular, também
chamado ergastoplasma) e outras partes não os possuem (RE liso). As funções dos dois
tipos são diferentes, e a proporção de cada um depende dos papéis metabólicos da célula. O
RE permite a distribuição de substâncias pelo interior da célula. O RE rugoso é sede de
intensa síntese de proteínas. O RE liso produz lipídios, e algumas substâncias ligadas a
ele podem metabolizar substâncias tóxicas, inativando-as.
Os ribossomos são pequenas partículas formadas por proteínas e por RNA ribossômico.
São as organelas responsáveis pela síntese de proteínas.
O complexo de Golgi é constituído por vesículas achatadas ou esféricas, empilhadas e
revestidas por membrana lipoproteica. Nas células animais, geralmente está próximo do
núcleo. Relaciona-se com a concentração e o armazenamento de substâncias produzidas
pelas células e com a transferência destas substâncias para grânulos nos quais serão
eliminadas da célula. Participam, portanto, da secreção celular.
Revestidos por membrana lipoproteica, os lisossomos são pequenas vesículas esféricas
cheias de enzimas digestivas. Sua função básica é a digestão celular, que envolve dois
processos:

3. 1) digestão de partículas alimentares englobadas pela célula (digestão heterofágica);
2) digestão de organóides inativos ou em degeneração (digestão autofágica).
Próximo ao núcleo, encontra-se um par de centríolos. Cada um é formado por um cilindro
constituído por substância amorfa e microtúbulos. Tem capacidade de autodupli-cação.
Participa da divisão celular.
Em algumas células, observam-se cílios e flagelos vibráteis. Os cílios são pequenos e
numerosos, enquanto os flagelos são longos, havendo apenas um ou alguns por célula. Na
base dos cílios e flagelos, está o corpúsculo basa, de estrutura idêntica à dos centríolos.
Os peroxissomos ou microcorpos são pequenas vesículas que contêm enzimas oxidativas.
Possuem, também, quase toda a catalase da célula, enzima que degrada a água oxigenada.
Participam, ainda, da eliminação de outras substâncias tóxicas, como o etanol e o ácido
úrico.
Os microtúbulos e os microfilamentos são estruturas
filamentares constituídas por proteínas. Encontram-se no interior dos cílios e de flagelos ou
dispersos pelo citoplasma. Participam dos movimentos celulares e da manutenção da
arquitetura celular, formando o citoesqueleto.
Os depósitos ou inclusões citoplasmáticas diferem dos organóides por não possuírem
organização nem sistemas enzimáticos específicos. São depósitos intracelulares de
substâncias de reserva (glicogênio ou gordura), de pigmentos (melanina) ou de cristais.
O núcleo, controlador da atividade celular, é bem individualizado e delimitado por uma
dupla membrana, a carioteca ou membrana nuclear. Seu interior é ocupado pela
cariolinfa, na qual está mergulhado o material genético formado por DNA associado a
proteínas, a cromatina. Observa-se, ainda, um corpúsculo denso, esférico, chamado
nucléolo.

4. 1. ORGANIZAÇÃO DE UM CITOPLASMA
Como visto nas primeiras partes de nosso estudo, a célula possui três partes:
membrana plasmática, citoplasma e núcleo. Na segunda parte desse estudo vimos
a membrana plasmática e todos seus mecanismos. Nessa terceira parte iremos
estudar o citoplasma e seus constituintes.O citoplasma pode ser definido como
sendo “Complexo de substâncias que assume a consistência de uma massa
gelatinosa, homogênea, formando um sistema coloidal, que preenche o citossomo
(espaço celular compreendido entre as membranas plasmática e nuclear)”. O
citoplasma é bastante diferenciado entre as células procarióticas e eucarióticas.
Nesse tópico, iremos abordar as principais diferenças entre os citoplasmas nas duas
células emquestão.
As principais funções do citoplasma são:
a) Movimentos celulares onde o citoplasma é responsável pelos movimentos de
ciclose, amebóide, ciliar e flagelar;
b) Síntese, armazenamento e transporte de macromoléculas, em que as organelas
envolvidas nesta função são os ribossomos, retículos, complexo de golgi,
lisossomos, peroxissomos, vacúolos e glioxissomos;
c) Metabolismo que é regulado pelo Citosol, cloroplastos e mitocôndrias.
1.1 – CITOPLASMA EM CÉLULAS PROCARIÓTICAS
O citoplasma das células procarióticas é bem simples quando comparados com o
citoplasma das células eucarióticas. O citoplasma é formado por um líquido
denominado citosol, composto basicamente por água e por milhares de proteínas,
lipídios e aminoácidos. A organela presente no citoplasma de células procarióticas é
denominada de ribossomo que são unidos a moléculas de DNA. Não possui
membranas nternas. A estrutura membranosa denominada mesossomos. Nas
bactérias fotossintetizantes, chamadas cianobactérias, o citoplasma apresenta
membranas lipoprotéicas dispostas em várias camadas, que é onde se localizam as
substâncias necessárias ao processo de fotossíntese.
1.2 – CITOPLASMA DAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS
O citoplasma das células eucarióticas, além de ser bem maior que o das células
procarióticas, é também mais complexo. Nas células eucarióticas há diversas
estruturas que se encontram mergulhadas no citosol. Além dessas organelas
citoplasmáticas, o citoplasma dos eucariontes possui uma complexa rede de tubos e
filamentos de proteínas que formam o chamado citoesqueleto, que além de
definir a forma da célula, permite que a mesma realize os movimentos
citoplasmáticos (ciclose) e consiga se aderir a outras células.

5. O citoesqueleto é formado por microfilamentos e por microtúbulos. Os microtúbulos
são pequenas estruturas, formadas por várias moléculas protéicas a TUBULINA,
dispostas de forma helicoidal, cuja função principal é de fornecer suporte estrutural
para manter a forma da célula e para organizar as organelas. Além disso, auxiliam
na formação das fibras protéicas que participam das divisões celulares e, atuam na
formação das organelas microtubulares (centríolos, cílios e flagelos).
Os centríolos são organelas microtubulares que têm a capacidade de
autoduplicação, processo que ocorre um pouco antes da célula iniciar sua divisão.
Os cílios e os flagelos são estruturas móveis responsáveis pela locomoção. Os
flagelos são maiores, ao contrário dos cílios, e ocorrem em pouco número, outra
diferença para os cílios.
Os microfilamentos são formados por várias moléculas de uma proteína chamada
actina. Juntamente com a miosina, formam os principais componentes do
mecanismo contrátil da célula, sendo responsáveis pela distenção e contração das
células musculares, e atuam na movimentação citoplasmática e amebóide.
A partir de agora falaremos das demais organelas citoplasmáticas. O esquema
abaixo mostra uma célula eucariótica com todas as organelas citoplasmáticas
presentes.
Figura 1. Esquema de uma Célula Eucariótica.
a) RIBOSSOMOS
• São encontrados tanto em células procarióticas quanto em células eucarióticas;
• Formado principalmente por RNA e proteínas;
• Principal função é auxiliar na síntese protéica;
b) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO

6. • Principal função é de síntese de ácidos graxos, fosfolipídios e esteróides;
• Não possuem ribossomos aderidos;
• Bastante desenvolvido em células hepáticas e em células de gônadas, que
produzem os hormônios sexuais.
c) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
• Também chamado de retículo endoplasmático granuloso, atua na produção de
certas proteínas celulares;
• Possui em sua superfície ribossomos, o que lhes confere o aspecto granuloso;
• Participam também no transporte dessas proteínas através do citoplasma.
d) COMPLEXO DE GOLGI
• Constituição lipoprotéica e não apresenta ribossomos;
• Atua na concentração de proteínas a serem secretadas pela célula atuando como
secreção celular;
• Atuam na formação do acrossomo do espermatozóide e na síntese de
polissacarídeos (por exemplo, na célula vegetal, o Complexo de Golgi produz a
pectina, polissacarídeo que entra na constituição da parede celular).
e) PEROXISSOMOS
• Função principal de decompor o peróxido de hidrogênio, substância tóxica
formada em reações que ocorrem normalmente nas células.
• Atuam também na desintoxicação do organismo sendo abundantes nas células do
rim e do fígado;
• Os Peroxissomos estão presentes em grandes quantidades nas células de defesa
como os macrófagos e também existem nas células vegetais, onde participam do
processo da fotorespiração.
f) LISOSSOMOS
• Possuem em seu interior grande quantidade de enzimas que realizam a digestão
intracelular;
• Ligados às funções Heterofagica e autofágicas;
• Na função Heterofagica as partículas alimentares que penetram na célula ficam no
interior de vacúolos os quais são fundidos aos lisossomos primários, formando os
lisossomos secundários;
• Na função autofágica é um processo de digestão de estruturas citoplasmáticas
desgastadas. A autofagia também é responsável pela transformação de um tipo
celular em outro como ocorre nas hemácias;
• Células animais podem conter vários lisossomos. Os lisossomos primários contêm
em suas vesículas diversas enzimas que atuam nas funções autofágicas e
heterofagica, e os lisossomos secundários que é chamado de vacúolo digestivo.

7. g) MITOCÔNDRIAS
• Sua composição química é riquíssima, notando-se principalmente a presença de
DNA, RNA, proteínas, carboidratos, enzimas, ATP (adenosina – trifosfato), ADP
(adenosina – difosfato), etc;
• São encontrados nas células eucariontes, sendo substituídas pelos mesossomos
nas bactérias;
• Organela responsável pela respiração;
• Toda mitocôndria surge da reprodução de uma outra mitocôndria, sendo que a
divisão da mitocôndria denomina-se Condrocinese ou Condrogênese.
h) CENTRÍOLOS
• Estruturas que existem nas células procarióticas, animais e alguns vegetais;
• È responsável pela formação de duas estruturas os cílios e os flagelos;
• Sua função parece estar relacionada com a divisão celular.
i) CLOROPLASTOS
• Encontrados em células vegetais;
• Responsáveis pelo metabolismo celular (fotossíntese);
• Podem se duplicar independente das células.
ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS
Durante os anos oitenta, Lynn Margulis propôs a teoria da endosimbiose para
explicar a origem das mitocôndrias e cloroplastos de procariontes. De acordo com
esta idéia, um procarionte maior engolfou ou cercou um procarionte menor há uns
1.5 bilhão ou 700 milhões de anos atrás. Em vez de digerir o organismo menor, o
grande e o pequeno entraram em um tipo de simbiose conhecido como mutualismo,
em que ambos os organismos se beneficiam e nenhum é danificado. O organismo
maior ganhou excesso de ATP fornecido pela “protomitocôndria” e açúcar em
excesso fornecidos pelo “protocloroplasto”, enquanto fornecia um ambiente estável
e as matérias-primas que o endosimbionte requeria. Esta relação é tão forte que
agora células de eucarionte não podem sobreviver sem mitocôndria (igualmente
eucariontes fotossintéticos não podem sobreviver sem cloroplastos), e os
endosimbionte não podem sobreviver fora dos anfitriões. Quase todos eucariontes
têm mitocôndria.

9. Membrana Plasmática
A membrana celular, também conhecida por plasmalema, é a estrutura que delimita
todas as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas. Ela estabelece a
fronteira entre o meio intra-celular, o citoplasma, e o meio extracelular, que pode ser a
matriz dos diversos tecidos.
Aparece em eletromicrografias como duas linhas escuras separadas por uma faixa central
clara, com uma espessura de 7 a 10 nm. Esta estrutura trilaminar encontra-se em todas as
membranas encontradas nas células, sendo por isso chamada de unidade de membrana ou
membrana unitária.
A membrana celular não é estanque, mas uma “porta” seletiva que a célula usa para captar
os elementos do meio exterior que lhe são necessários para o seu metabolismo e para
libertar as substâncias que a célula produz e que devem ser enviadas para o exterior (sejam
elas produtos de excreção, das quais deve se libertar, ou secreções que a célula utiliza para
várias funções relacionadas com o meio).
Composição Química

10. Açúcares
Todas as membranas plasmáticas celulares são constituídas predominantemente por
fosfolipídeos e proteínas em proporções variáveis e uma pequena fração de açúcares, na
forma de oligossacarídeos.
Exteriormente, na grande maioria das células animais, a membrana plasmática apresenta
uma camada rica em glicídeos: o glicocálix ou glicocálice.
Lipídios
Os lipídios presentes nas membranas celulares pertencem predominantemente ao grupo dos
fosfolipídeos. Estas moléculas são formadas pela união de três grupos de moléculas
menores: um álcool, geralmente o glicerol, duas moléculas de ácidos graxos e um grupo
fosfato, que pode conter ou não uma segunda molécula de álcool.
A estrutura das membranas deve-se primariamente a essa camada dupla de fosfolipídios.
Esses lipídios são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica (tem afinidade com a
água) e a cadeia hidrofóbica (não tem afinidade com a água). O grupo fosfato está situado
nas lâminas externas da estrutura trilaminar. A parte situada entre as lâminas fosfatadas é
composta pelas cadeias hidrofóbicas.
As membranas animais possuem ainda o colesterol, e as células vegetais possuem outros
esteróis, importantes para o controle da fluidez das membranas. Em certa temperatura,
quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida será a membrana. As células
procariontes, salvo algumas exceções, não possuem esteróis.
Proteínas
As proteínas são os principais componentes funcionais das membranas celulares.
A maioria das proteínas da membrana celular está mergulhada na camada dupla do
fosfolipídios, interrompendo sua continuidade, são as proteínas integrais. Outras, as
proteínas periféricas, estão aderentes às extremidades de proteínas integrais. Algumas
proteínas atuam no transporte de substâncias para dentro ou para fora da célula. Entre
estas, encontram-se glicoproteínas (proteínas ligadas a carboidratos).
Algumas destas proteínas formam conexões, os fibronexos, entre o citoplasma e
macromoléculas da matriz extracelular.
Os grupos sangüíneos A-B-O, M-N e Rh, bem como fatores HLA, são antígenos da superfície
externa da membrana.

11. Principais características da membrana celular
A membrana celular é responsável pela manutenção de uma substancia do meio
intracelular, que é diferente do meio extracelular e pela recepção de nutrientes e sinais
químicos do meio extracelular. Para o funcionamento normal e regular das células, deve
haver a seleção das substâncias que entram e o impedimento da entrada de partículas
indesejáveis, ou ainda, a eliminação das que se encontram no citoplasma. Por ser o
componente celular mais externo e possuir receptores específicos, a membrana tem a
capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas, como hormônios.
As membranas celulares possuem mecanismos de adesão, de vedação do espaço
intercelular e de comunicação entre as células. Os microvilos ou microvilosidades são muito
freqüentes e aumentam a superfície celular.
Não confundir a membrana celular com a parede celular (das células vegetais, por
exemplo), que tem uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Devido à
membrana citoplasmática não ser muito forte, as plantas possuem a parede celular, que é
mais resistente.
A membrana celular é uma camada fina e altamente estruturada de moléculas de lípidos e
proteínas, organizadas de forma a manter o potencial eléctrico da célula e a controlar o que
entra e sai da célula (permeabilidade selectiva da membrana). Sua estrutura só vagamente
pode ser verificada com um microscópio de transmissão electrônica. Muitas vezes, esta
membrana contém proteínas receptoras de moléculas específicas, os Receptores de
membrana, que servem para regular o comportamento da célula e, nos organismos
multicelulares, a sua organização em tecidos (ou em colónias).
Por outro lado, a membrana celular não é, nem um corpo rígido, nem homogêneo – é
muitas vezes descrita como um fluido bidimensional e tem a capacidade de mudar de forma
e invaginar-se para o interior da célula, formando alguns dos seus organelos.
A matriz fosfolipídica da membrana foi pela primeira vez postulada em 1825 por Gorter e
Grendal; no entanto, só em 1895, Charles Overton deu força a esta teoria, tendo observado
que a membrana celular apenas deixava passar algumas substâncias, todas lipossolúveis.
Transporte através das membranas
Mesmo nas membranas não biológicas, como as de plástico ou celulose, há moléculas que
as conseguem atravessar, em determinadas condições. Dependendo das propriedades da

12. membrana e das moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das
membranas classifica-se em:
• Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema,
sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; a movimentação dá-se a
favor do gradiente de concentração (do meio hipertónico para o meio
hipotónico).
• Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de
energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de
Adenosina tri-fosfato (ATP); a movimentação das substâncias dá-se contra o
gradiente de concentração, ou seja, do meio hipotónico para o hipertónico.
Nota: o transporte pode ainda ser classificado em mediado, envolve permeases (transporte
ativo e difusão facilitada), e não-mediado (difusão directa).
Transporte passivo
O interior das células – o citoplasma – é basicamente uma solução aquosa de sais e
substâncias orgânicas. O transporte passivo de substâncias na célula pode ser realizado
através de difusão ou por osmose. A difusão se dá quando a concentração interna de certa
substância é menor que a externa, e as particulas tendem a entrar na célula. Quando a
concentração interna é maior, as substâncias tendem a sair. A difusão pode ser auxiliada
por enzimas permeases sendo classificada Difusão facilitada. Quando não há ação de
enzimas, é chamada difusão simples
Quando a concentração externa de substâncias é maior que a interna, parte do líquido
citoplasmático tende a sair fazendo com que a célula murche - plasmólise. Quando a
concentração interna é maior, o líquido do meio externo tende a entrar na célula, dilatando-
a - Turgência, entretanto existe ainda a situação em que a célula murcha e depois por
motivos externos volta a obter sua quantidade normal de água,então esse fato é chamado
de Deplasmolise, ou seja, uma plasmolise inversa. Neste caso, se a diferença de
concentração for muito grande, pode acontecer que a célula estoure. As células que
possuem vacúolos são mais resistentes à diferença de concentração, pois estas organelas,
além de outras funções, agem retendo líquido.
Transporte ativo
O transporte ativo através da membrana celular é primariamente realizado pelas enzimas
ATPases, como a importante bomba de sódio e potássio, que tem função de manter o
potencial eletroquímico das células.

13. Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera as concentrações intracelulares
baixas de cálcio e controla a concentração normal (ou de reserva) deste importante
mensageiro secundário. Uma outra enzima actua quando a concentração de cálcio sobe
demasiadamente. Isto mostra que um íon pode ser transportado por diferentes enzimas,
que não se encontram permanentemente ativas.
Há ainda dois processos em que, não apenas moléculas específicas, mas a própria estrutura
da membrana celular é envolvida no transporte de matéria (principalmente de grandes
moléculas) para dentro e para fora da célula:
• endocitose – em que a membrana celular envolve partículas ou fluido do exterior
- fagocitose ou pinocitose - e a transporta para dentro, na forma duma vesícula; e
• exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expelido se une
à membrana celular, que depois expele o seu conteúdo.
Endocitose
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Endocitose é o processo pelo qual as células vivas ativamente absorvem material
(moléculas, pedaços de detritos ou outras células) através da membrana celular.Existem
três formas principais de endocitose:
• Fagocitose, que consiste na ingestão de partículas grandes ou células através de
expansões citoplasmáticas chamadas pseudópodos;
• Pinocitose, que é o processo contínuo de ingestão de fluídos e moléculas por
meio de pequenas vesículas;
• Endocitose-mediada-por-um-receptor, que consiste na ligação de uma molécula
extracelular a um receptor na membrana celular. Estes receptores, igualmente
constituintes da membrana, estão muitas vezes associados à proteína do
citoplasma denominada clatrina que forma uma depressão na membrana; quando
um receptor se liga a uma molécula, a depressão aumenta até se transformar num
vacúolo rodeado de clatrina, que entra na célula.

14. .

15. ……………As bactérias são organismos unicelulares e procariontes, ou seja, não posuem
membrana nuclear. Embora sejam procariontes, as bactérias possuem algumas classificações
e estruturas relativamente características, como você poderá ver neste post que nós
preparamos:
……………Uma das primeiras definições que devemos compreender na hora de estudar as
células é: Gram positiva e Gram negativa. São chamadas gram positiva as bactérias que
possuem uma única camada de peptidoglicanos. Já as gram negativas têm uma segunda
mebrana lipídica na exterior da parede celular.
.
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……………Confira os nomes e funções das principais estruturas das bactérias:
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……………* Cápsula: envolório que protege as bactérias e confere a elas adesão em certas
regiões. Atua também dificultando a fagocitose e evitando a desidratação.

16. ……………* Membrana plasmática: dupla camada com fosfolipídios e proteínas que funciona
como membrana seletiva controlando a entrada e saída de elementos da célula.
……………* Pile: microfibrilas proteicas características das Gram negativas que têm função de
ancoramento e atuam na patógenese.
……………* Flagelo: estrutura proteica que ajuda na locomoção de certas bactérias.
.
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……………* Mesossomos: invaginação que acontece na membrana plasmática e atua na
divisão celular.
……………* Corpos de inclusão: são grânulos que têm a função de armazenar alguns
compostos orgânicos e energia.
……………* Ribossomos: são organelas não membranosas que participam da síntese
proteica.
……………* DNA: material genético da bactéria responsável pela transmissão de suas
informações durante a reprodução da bactéria.
……………* Camada de peptidoglicano: camada situada entre a membrana citoplasmática e
a membrana externa da bactérias que confere rigidez a ela e protege da lise osmótica.
……………* Peptidoglicanos: cumpre a função de membrana exterior nas gram positivas e dá
rigidez a elas.
.

17. Genética molecular
A genética molecular é a área da biologia que estuda a estrutura e a função dos genes a nível
molecular. A genética molecular usa os métodos da genética e da biologia molecular.[1]
É chamada
assim para se diferenciar de outros campos da genética como a genética ecológica e a genética
populacional. Um campo importante da genética molecular é o uso de informação molecular para
determinar padrões de descendência, e assim a classificação científica correcta dos organismos: a
isto chamamos sistemática molecular.
Junto com a determinação do padrão de descendentes, a genética molecular ajuda a compreender
as mutações genéticas que podem causar certos tipos de doenças. Através da utilização dos
métodos de genética e biologia molecular, a genética molecular descobre as razões pelas quais as
características são exercidas e como e porque algumas podem sofrer mutações.
Forward genetics
Uma das primeiras ferramentas a ser utilizada pelos geneticistas moleculares na década de 1970
foi o rastreio genético.[2]
O objetivo desta técnica é identificar o gene que é responsável por um
determinado fenótipo. Muitas vezes usa-se um agente mutagénico para acelerar este processo.
Uma vez isolados os organismos mutantes, torna-se possível identificar molecularmente o gene
responsável pela mutação.
Reverse genetics
Embora os rastreios da forward genetics sejam eficazes, podemos usar uma abordagem mais
directa:determinar o fenótipo resultante da mutação de um determinado gene. A isto chama-se
reverse genetics.[3]
Nalguns organismos, tais como leveduras e ratinhos, é possível induzir uma
delecção num gene específico, criando um gene nocaute. Uma alternativa possível é induzir
delecções aleatórias no ADN e seleccionar posteriormente as delecções em genes de interesse,
usar interferência de RNA e criar organismos transgénicos em que vai haver uma sobre-expressão
do gene de interesse.
Técnicas em genética molecular
Existem três técnicas gerais utilizadas para genética molecular: amplificação, separação e
detecção, e expressão. A reação em cadeia da polimerase é especificamente utilizada para a
amplificação, que é um "instrumento indispensável para uma grande variedade de aplicações".[4]
Na
técnica de separação e detecção o ADN e o ARNm são isolados a partir de suas células. A
expressão do gene em células ou organismos é feita num local ou tempo que não é normal para
esse gene específico.
Amplificação
Há outros métodos para a amplificação além da reacção em cadeia da polimerase. Clonagem de
ADN em bactérias é também uma forma de amplificar ADN em genes.
Reação em cadeia da polimerase
Ver artigo principal: Reação em cadeia da polimerase
Conjunto de oito tubos de PCR, cada um contendo 100μL.
Os principais materiais utilizados na reação em cadeia da polimerase são nucleotídeos do ADN, o
ADN molde (template), iniciadores (primers) e a Taq polimerase. Nucleótidos de ADN são a base
para o novo ADN, o ADN molde é a sequência específica a ser amplificada, iniciadores são
nucleótidos complementares que podem ir em ambos os lados do ADN molde, e a polimerase Taq
é uma enzima termicamente estável que salta-inicia a produção de ADN novo às temperaturas
elevadas necessárias para a reacção.[5]
Nesta técnica não é necessário usar as bactérias vivas ou
células; tudo o que é necessário é a sequência de bases do ADN e os materiais listados acima.

18. Clonagem de ADN em bactérias
O termo clonagem para este tipo de amplificação envolve fazer múltiplas cópias idênticas de uma
sequência de ADN. A sequência de ADN alvo é então inserida num vector de clonagem. Uma vez
que este vector origina a partir de um vírus auto-replicante, plasmídeo, ou uma célula superior do
organismo, quando o ADN de tamanho apropriado é inserido o "alvo e fragmentos de ADN do
vector são então ligados" e criam uma molécula de ADN recombinante. As moléculas de ADN
recombinantes são depois colocados em uma cepa de bactérias (E. coli geralmente), que produz
várias cópias idênticas por transformação.[6]
A transformação é o mecanismo de absorção de ADN
possuído por bactérias. No entanto, apenas uma molécula de ADN recombinante pode ser clonada
dentro de uma única célula bacteriana, de modo que cada clone é de apenas uma inserção de
ADN.
Separação e detecção
Na separação e detecção o ADN e o ARNm são isolados a partir de células (a separação) e, em
seguida detectados simplesmente pelo isolamento. As culturas celulares são também aumentadas
para proporcionar um fornecimento constante de células prontas para o isolamento.
Culturas de células
Células epiteliais em cultura. Em vermelho, queratina e em verde, DNA.
Uma cultura de células para a genética molecular é uma cultura que é cultivada em condições
artificiais. Alguns tipos de células crescem bem em tais culturas como as células da pele, mas
outras células não são tão produtivas em culturas. Existem diferentes técnicas para cada tipo de
célula, algumas apenas recentemente encontradas para fomentar o crescimento de células-tronco
e nervo. Culturas para a genética molecular são congeladas, a fim de preservar todas as cópias do
gene espécime e descongeladas apenas quando necessário. Isto permite um fornecimento
constante de células.
Isolamento do ADN
O isolamento do ADN extrai ADN a partir de uma célula de uma forma pura. Em primeiro lugar, o
ADN é separado a partir de componentes celulares, tais como proteínas, ARN, e lípidos. Isto é feito
colocando as células escolhidas em um tubo com uma solução que mecanicamente,
quimicamente, rompe as células abertas. Esta solução contém enzimas, produtos químicos, e sais
que rompe as células excepto o ADN. Ele contém enzimas para dissolver proteínas, produtos
químicos para destruir todos os ARN presentes, e sais para ajudar a puxar o ADN para fora da
solução.
Em seguida, o ADN é separado da solução ao ser girado em uma centrífuga, o que permite que o
ADN se acumule na parte inferior do tubo. Após este ciclo na centrífuga a solução é vertida fora e o
ADN é ressuspenso em uma segunda solução o que faz com que se torne fácil de trabalhar com o
ADN no futuro.
Isto resulta em uma amostra de ADN concentrada que contém milhares de cópias de cada gene.
Para projetos de grande porte, tais como o seqüenciamento do genoma humano, todo esse
trabalho é feito por robôs.

19. Isolamento do ARNm
ADN expresso que codifica para a síntese de uma proteína é o objectivo final para cientistas e este
ADN expresso é obtido através do isolamento de ARNm (o ARN mensageiro). Primeiro, os
laboratórios utilizam uma modificação celular normal de ARNm que acrescenta-se a 200
nucleótidos de adenina para o fim da molécula (cauda poli (A)). Uma vez que este tenha sido
adicionado, a célula é rompida e o conteúdo da célula é exposto a grânulos sintéticos que são
revestidos com nucleótidos da cadeia timina. Devido a Adenina e Timina parearem juntas no ADN,
a cauda poli (A) e os grânulos sintéticos são atraídos um para o outro, e uma vez que eles se
liguem a este processo, os componentes celulares podem ser lavados sem remover o ARNm. Uma
vez que o ARNm foi isolado, a transcriptase reversa é empregue para convertê-lo para ADN de
cadeia simples, a partir do qual um ADN de cadeia dupla estável é produzido usando DNA
polimerase. O DNA complementar (cDNA) é muito mais estável do que o ARNm e, assim, uma vez
que o ADN de cadeia dupla tenha sido produzido ele representa as sequências expressas de ADN
que os cientistas procuram.[7]
Aplicações
Uma de suas aplicações consiste no estudo da mutação e variação de cepas de bactérias.[8]
O Projeto Genoma Humano
O Projeto Genoma Humano é um projeto de genética molecular, que começou na década de 1990
e foi projetado para levar quinze anos para ser concluído. No entanto, por causa dos avanços
tecnológicos o andamento do projeto foi adiantado e o projeto terminou em 2003, tendo apenas
treze anos. O projeto foi iniciado pelo Departamento de Energia dos EUA e do National Institutes of
Health em um esforço para atingir seis metas estabelecidas. Estes objectivos foram:
1. Identificação de 20.000 a 25.000 genes no ADN humano (embora as estimativas iniciais
eram cerca de 100.000 genes),
2. Determinar sequências de pares de base químicos no ADN humano,
3. Armazenar todas as informações encontradas em bancos de dados,
4. Melhorar as ferramentas utilizadas para análise de dados,
5. Transferência de tecnologias para setores privados, e
6. Abordar as questões éticas, legais e sociais (ELSI) que pudessem surgir a partir dos
projetos.[9]
Tópicos relacionados
• Estudo de macromoléculas importantes na herança biológica
• rastreios genéticos
o interferência de RNA
o gene nocaute
• transgénicos e sobre-expressão
• mapeamento, clonagem e sequenciação
• expressão génica
o medida
o regulação espacial e temporal
o cDNA
• imprinting
• bactérias e fagos em genética molecular
Referências
1. ↑ Karp, Gerald. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (em inglês). 5ª ed.
New Jersey: John Wiley, 2008. 727-776 p. ISBN 978-0-470-04217-5
2. ↑ Lewis, Ricki. Human Genetics: The Basics (em inglês). London/NewYork: Routledge,
2010. 200 p. p. 135. ISBN 978-0-41557986-5
3. ↑ Neumann G, Hatta M, Kawaoka Y. (2003). "Reverse genetics for the control of avian
influenza". Avian Dis. 47 (3 Supl.) pp. 882–7. DOI:10.1637/0005-2086-47.s3.882. PMID
14575081.
4. ↑ NCBI - Molecular Genetics: Piecing it Together. Página visitada em 17 de fevereiro de
2012.

20. 5. ↑ Ramsden, Jeremy J. Bioinformatics: An Introduction. New York: Springer, 2009. 271 p.
p. 191. ISBN 978-1-84800-256-2 1568-2684
6. ↑ Alphey, Luke (editor). DNA Sequencing: From Experimental Methods to Bioinformatics
(em inglês). New York: Springer, 1997. Capítulo: 15: Sequencing Projects and Contig
Analysis, p. 160-161. ISBN 0-387-91509-5
7. ↑ Techniques of Molecular Genetics. Página visitada em 17 de fevereiro de 2012.
8. ↑ Dale, Jeremy W.; Park, Simon F. Molecular Genetics of Bacteria (em inglês). 4ª ed. West
Sussex: John Wiley & Sons, 2004. 346 p. p. 37-66. ISBN 0-470-85084-1
9. ↑ Human Genome. Página visitada em 17 de fevereiro de 2012.
Ver também
• Genética clássica
• Genética populacional
Ligações externas
• Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology
• Centro de Investigação em Genética Molecular
• Human Molecular Genetics
• Clinical Molecular Genetics Society
http://dicionario24.info
INTRODUÇÃO
http://www.icb.ufmg.br/big/genegrad/genetica/genetica/fluxo.htm
A informação genética contida no DNA especifica os tipos de proteínas que são feitas pelas células.
Entretanto o DNA não é o molde direto da síntese de proteínas. Uma molécula intermediária faz a ligação
entre o código genético e o produto do gene. A transcrição é o processo em que ocorre a síntese de RNA
a partir de um molde de DNA. O RNA é sintetizado apenas de um filamento de um DNA de dupla-hélice.
Cada variedade de RNA possui suas funções particulares, mas todos estão envolvidos no processo de
tradução (síntese de proteínas de acordo com as instruções do RNA mensageiro).
A seqüência de bases no mDNA determina a seqüência de aminoácidos na proteína. Uma seqüência de
três bases, chamada códon, especifica um aminoácido. Os códons no m RNA são lidos seqüencialmente
por moléculas de tRNA.
As moléculas de RNA são os moldes para a síntese de proteínas. A transcrição de DNA em moléculas de
RNA é catalisada por uma enzima, a RNA polimerase. O RNA apresenta algumas similaridades com o
DNA, porém possui algumas peculiaridades. O RNA está agrupado em certas variedades básicas: rRNA
(RNA ribossômico); mRNA (RNA mensageiro); tRNA (RNA transprotador); snRNA (pequenos RNAs)
A síntese de proteínas acontece nos ribossomos, que são complexos formados por rRNA e mais de 50
tipos de proteínas.
Outras considerações como a presença de Introns e Exons serão também abordados bem como de seu
processamento no mRNA.
TIPOS DE RNA

21. Na expressão gênica, vários tipos de RNA desempenham papéis importantes. O RNA, Ácido
Ribonucléidco, é uma molécula longa não ramificada, constituindo em nucleotídeos unidos por ligações
fosfodiester 3' -> 5'.
Os nucleotídeos na molécula de RNA são compostos, como no DNA, por um açúcar (uma pentose) a
Ribose,um grupamento fosfato e uma base nitrogenada. As quatro bases principais no RNA são adenina
(A), Uracila (U), Guanina (G) e Citosina (C).
As células possuem diversos tipos de RNA. O RNA mensageiro (mRNA) é o molde para a síntese de
proteínas. Uma molécula de RNA mensageiro é produzida para cada gene ou grupo de genes que se
expressa. O RNA transportador (tRNA) carrega aminoácidos em forma ativada para o ribossomo.
No ribossomo ocorre a formação de ligações peptídicas, numa seqüência da terminada pelo molde de
mRNA. São conhecidos 20 tipos diferentes de aminoácidos presentes nas proteínas dos organismos,
Para cada um deles existe pelo menos um RNA transportador.
O RNA ribossômico (rRNA) é o principal componente dos ribossomos, mas seu papel exato na síntese de
proteínas não exatamente conhecido. Existe ainda moléculas de RNA nuclear pequeno (snRNA) em
células eucarióticas, que participam da emenda dos exons e desempenham um papel na marcação de
proteínas recem-sintetizadas.
Estruturas dos três tipos básicos de RNA:

22. CÓDIGO GENÉTICO

23. Os aminoácidos são codificados por grupos de três bases partindo de um ponto fixo
O código genético é a relação entre a seqüência de bases no DNA (ou no RNA transcrito) e a seqüência
de aminoácidos nas proteínas. As experiências de Francis Crick, Sydney breener e outros pesquisadores
estabeleceram as seguintes características do código genético em 1961:
1) Qual é a proporção codificante?
Um código de uma só base pode especificar apenas quatro tipos de aminoácidos, pois existem somente
quatro tipos de bases do DNA. Dezesseis tipos de aminoácidos podem ser especificados por um código
de duas bases, ao passo que por um código de três bases determinam 64 tipos de aminoácidos. por esse
cálculo ficou evidente que três ou mais bases são necessárias para especificar um aminoácido.
Experimentos genéticos mostraram que um aminoácido é de fato codificado por um grupo de três bases,
chamado códon.
2) O código é ou não superposto?
Em um código triplo não superposto, cada grupo de três bases em uma seqüência ABCDEF... especifica
apenas um aminoácido, ABC especifica o primeiro, DEF o segundo, e assim por diante; enquanto, em um
código triplo completamente superposto, ABC especifica o primeiro aminoácido, BCD o segundo, CDE o
terceiro e assim por diante. O código genético não é superposto. Cada trinca de bases especifica um
aminoácido, e a trinca seguinte outro e assim por diante. Não ocorre sobreposição.
3) Como o grupo correto de bases é lido?
Uma possibilidade é que uma das quatros bases serviria como "viírgula" entre os grupos de três bases.
Não é o caso, pois a seqüência de bases é lida seqüêncialmente a partir de um ponto de inicio.
4) Existe apenas trincas para cada um dos 20 aminoácidos ou alguns têm mais de um trinca?
os estudos genéticos mostraram que a maioria das 64 trincas codifica aminoácidos. Estudos bioquimicos
subseqüentes demonstram que 61 das 64 trincas especificam aminoácidos particulares. Desse modo,
para a maioria dos aminoácidos existe mais de um códon.
CARACTERISTICAS PRINCIPAIS DO CÓDIGO GENETICO
Todos os 64 códons foram decifrados, Sessenta e uma trincas correspondem a determinados
aminoácidos, enquanto três codificam o fim da cadeia. Muitos aminoácidos são determinados por mais de
uma trinca. Somente o triptofano e a metionina são codificados por uma trinca. Os outros 18 são
codificados por duas ou mais trincas. Sob condições fisiológicas o código não é ambíguo: um códon só
codifica um aminoácido.
Os códons que especificam o mesmo aminoácido são chamados sinônimos. Por exemplo UUG e CUC
são sinônimos para leucina. A maioria dos códons sinônimos diferem na terceira base, como
exemplificado pelos códons da Valina que são GUU, GUC, GUA, GUG. A inspeção do código genético
mostra que os códons XYC e XYU (sendo X e Y quaisquer primeira e segunda bases do códon) sempre
codificam o mesmo aminoácido ao passo que XYA e XYG também mostram essa característica.
Mas qual seria o significado biológico dessa extensa redundância do código genético?
Uma possibilidade é que a redundância diminua os efeitos deletérios das mutações. Se não houvesse
essa redundância, 20 códons designariam os aminoácidos e os outros 44 levariam ao termino da cadeia.
A probabilidade de mutação para o termino da cadeia. A probabilidade de mutação para o termino da
cadeia seria então muito mais alta com um código não redundante do que com o real. É importante
reconhecer que as mutações para um término de cadeia geralmente levam a proteínas não funcionais,
inativas, enquanto a substituição de um aminoácido por outro é menos prejudicial.
A redundância do código genético também pode ser significativa em permitir que a composição de bases
do DNA varie amplamente sem alterar a seqüência de aminoácidos das proteínas codificadas por esse
DNA. O conteúdo [G] + [C] do DNA bacteriano varia de menos de 30% a mais de 70%. O DNA rico em

24. GC tem uma temperatura de separação maior que o DNA rico em AT. Como se poderia esperar, o DNA
de algas que residem em correntes quentes tem um alto conteúdo de GC. As moléculas de DNA com
conteúdos muito diferentes de [G] + [c] podem codificar as mesmas proteínas caos sinônimos diferentes
sejam constantemente usados.
SINAIS DE INICIO E FIM PARA A SÍNTESE DE PROTEINAS
Os códons UAA, UAG e UGA determinam o fim da cadeia e, portanto, sinalizam o fim da síntese de
proteínas. Esses códons são lidos não por moléculas de RNA transportados, mas sim por proteínas
específicas chamadas fatores de liberação. O sinal de início para a síntese de proteínas é mais complexo.
As cadeias polipeptídicas em bactérias começam com um aminoácido modificado, a formil-metionina
(fMet). Um tRNA específico, tRNA iniciador, leva a fMet. Esse complexo fMet+ tRNA reconhece o códon
AUG é também o códon para uma metionina qualquer interna, e GUG para uma valina qualquer interna.
AUG (ou GUG) é parte do sinal de iniciação.
Em bactérias, tais códons iniciadores são precedidos, em varios nucleotídeos, por uma seqüência rica em
purinas que se pareia com uma seqüência complementar em uma molécula de RNA ribossômico. Nos
eucariotos, o AUG mais próximo da extremidade 5' de um mRNA é geralmente o sinal de início para a
síntese de proteínas. Esse AUG é lido por um tRNA iniciador carregado com metionina.
ÍNTRONS E ÉXONS
Os introns e os exons foram descobertos quando viram uma diferença de tamanho entre a o mRNA da
proteína da globina beta e o DNA que o codificava.
Os introns são regiões do DNA que não estão no mRNA de alguma proteína, já os exons são as regiões
do DNA que estão no mRNA de alguma proteína.
Em que etapa de expressão gênica as seqüências intercalares são removidas?
As cadeias de RNA recém-sintetizadas de núcleos isolados são muito maiores que as moléculas de
mRNA derivadas delas. De fato, o transcrito primário do gene de globina beta contém duas regiões não-
traduzidas. Essas seqüências intercalares no transcrito primário 15S são removidas, e as seqüências
codificantes são simultaneamente ligadas por um mecanismo de processamento preciso para formar o
mRNA 9S maduro.
As seqüências codificantes dos genes divididos são chamadas éxons (regiões que se expressam),
enquanto as seqüências intercalares não-traduzidas são conhecidas como introns. Geralmente, os introns
são seqüências que são eliminadas na formação das moléculas de RNA maduro.
Outro gene eucariótico dividido é o da ovalbumina em galinhas, que é composto de oito éxons separados
por sete longos íntrons. Ainda mais marcante é o gene do colágeno, que contém mais de 40 éxons. Uma
característica comum na expressão desses genes é que seus exons são ordenados na mesma seqüência
tanto do mRNA quanto do DNA. Assim, os genes divididos, como os genes contínuos, colineares com
seus polipeptídeos produzidos.

25. O processamento (splicing) é uma operação complexa feita pelos spliceossomos, que são conjuntos de
proteínas e moléculas de snRNA (pequenos RNAs nucleares). Essa maquinaria enzimática reconhece
sinais no RNA nascente que especificam os locais de corte. Os íntrons quase sempre começam com GU
e terminam com AG, que é precedido por um trecho rico em primidinas. Essa seqüência de consenso é
parte do sinal de processamento.

26. RNA POLIMERASE
A RNA polimerase como a DNA polimerase, obtem instruções de um molde de DNA. A primeira evidência
foi a observação de que a composição de bases do RNA recém sintetizado é o complemento do filamento
de DNA molde. A evidência mais forte da fidelidade de transcrição veio de estudos de seqüências de RNA
é o complemento exato da seqüência do molde de DNA.
TRANSCRIÇÃO
O primeiro passo é a síntese de uma molécula que carregue as informações do gene e leve até os locais
onde ocorrerá a síntese do produto final. A fita de DNA é utilizada como molde para síntese de uma fita
complementar de RNA chamada de RNA mensageiro, num processo chamado de transcrição.
Os moldes de DNA contêm regiões chamadas de sítios promotores que ligam especificamente a RNA
polimerase e determinam onde começa a transcrição. Em bactéria, duas seqüências para o lado da ponta
5' do primeiro nucleotídeo a ser transcrito são importantes. Uma delas, chamada Pribnow Box (trecho de
Pribnow), tem uma seqüência TATAAT e está situada a -10 (10 nucleotidoes para o lado 5' do primeiro
nucleotídeo transcrito, que é marcado como +1). O outro, chamado região -35 , tem uma seqüência
TTGACA. O primeiro nucletideo a ser transcrito é geralmente uma purina.
OS genes eucariotos que codificam proteinas tem sítios promotores com uma sequência TATAA centrada
cerca de -25. Esse TATA box é semelhante ao pribnow box de procariontes, exceto por estar mais
anteriormente. Muitos promotores eucarióticos também exibem uma seqüência CAAT centrada a cerca de
-75.
A RNA polimerase percorre o molde de DNA e transcreve um de seus filamentos até atingir um
terminador. O sinal de termino em E. coli é uma alça com pares de bases na molécula de RNA recém-
sintetizada. Essa alça é formada pelo pareamento de bases e seqüências que são autocomplemnetares
ricas em G e C. O RNA nascente espontaneamente se dissocia da RNA polimerase quando á alça se

27. segue uma seqüência de Uracilas. alternativamente, a síntese de RNA pode ser determinada pela ação
de rõ, uma proteína. Os sinais de inicio e termino da transcrição são codificados no molde de DNA.
TRADUÇÃO
Um bom VIDEO que ilustra a tradução.
é o processo em que o RNA mensageiro, que obteve as informações do DNA através da Transcrição, vai
ser metabolizado transferindo suas informações para a síntese de polipeptideos, que ocorre nos
ribossomos.
1. Há a formação do complexo de iniciação

28. 2. Fase de alongamento da cadeia polipeptídica. Uma repetição de passos a, b e c para todo aminoácido
incorporado na proteína que está sendo sintetizada:
a. ligação do aminoacil-tRNA
b. formação da ligação peptídica
c. translocação
3. Terminação
Se você quiser ver a tradução de maneira mais detalhada clique em Tradução passo a passo.