DIVISÃO CELULAR:1. Por bipartição, ou gemulação: procariotas e organelos2. Por mitose: Os eucariotas têm uma divisão mais complexa, por terem muitos

cromossomas e organelos.

Centrómero: Constrição primária; cinetócoro (espécie de "disco de proteínas" formado no final da prófase); sequências específicas

Funcionamento interno: Comer; manter; crescer; dividir

Precursores de moléculas: marcados com radioatividade permitem ver as células em fase posterior depois de serem ativados.

Citodensitometria: medir a quantidade de DNA existente numa célula.

Estudo de mutantes: não se reproduzem, no entanto têm de ser capazes de se dividir. Crescem a 25 ºC e depois introduzem-se genes da divisão celular. Ex: ciclo celular de leveduras.

Ciclo celular:

Interfase (Fase G1, fase S, fase G2 e fase G0), em que a fase G0 é a fase do ciclo celular onde a célula permanece indefinidamente na interfase. Dependendo do tipo de célula, pode acontecer uma estimulação e o retorno do ciclo celular. Este tipo de fase acontece entre a citocinese anterior e a fase G1.

Fase mitótica (prófase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese)

Ciclinas = substâncias cuja concentração oscila em sincronia com o ciclo celular; são sintetizadas somente em fases específicas, de acordo com a necessidade, e destruídas após a sua utilização. Ligam-se às CDKs para que possam juntas exercer suas funções.

CDKs (Cinases Dependentes de Ciclina) = Estão presentes durante todo o ciclo celular, mas só são ativadas em determinadas fases, quando ligadas às ciclinas. Este complexo CDK-ciclina fosforila proteínas específicas.

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Estrutura do núcleo de uma célula:

Molécula de DNA:

É constituída por monómeros, bases azotadas, glicose (açúcares) (na sua estrutura) e duas cadeias polinucleotídicas antiparalelas, ou seja, com sentidos de crescimento inversos e dispostas helicoidalmente. Esta dupla hélice mantem-se unida devido à complementaridade das bases azotadas, que estabelecem entre si ligações químicas por pontes de hidrogénio. A adenina do nucleótido de uma cadeia emparelha com a timina de um nucleótido da outra cadeia e a citosina emparelha sempre com a guanina. Nas células eucarióticas, o DNA permanece no interior do núcleo, existindo também no interior de determinados organelos, como as mitocôndrias e os cloroplastos.

Replicação do DNA:

O processo de replicação assegura tanto a produção de células geneticamente idênticas como a passagem da informação genética ao longo das gerações, em todos os organismos.

Nos eucariontes, a replicação tem lugar no interior do núcleo das células, mas nos procariontes tem lugar no citoplasma.

Ligação à molécula de DNA de um complexo enzimático, a DNA-polimerase O complexo desfaz a dupla hélice e destrói as pontes de hidrogénio Provoca a separação das duas cadeias antiparalelas a DNA-polimerase vai ligando a cada uma das cadeias nucleótidos livres, de acordo com a complementaridade das bases e no sentido de 5’3’.

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Assim, cada cadeia nucleotídica da molécula antiga serve de molde à nova cadeia antiparalela que se vai formando à passagem do complexo enzimático.

No final deste processo, obtêm-se duas moléculas de DNA exactamente iguais, com os nucleótidos dispostos na mesma sequencia em que estavam dispostos na molécula original.

Cada uma das moléculas fica com uma das cadeias da molécula original que serviu de molde, pelo que o processo é designado por

replicação semiconservativa.

DNA vs. RNA

A pentose é a desoxirribose A pentose é a ribose

Possui nucleótidos de timina Possui nucleótidos de uracilo

As bases complementares são: A-T;C-G As bases complementares são: A-U;C-G

Estrutura em dupla hélice Estrutura simples

Armazena a informação genética De acordo coma função que desempenha, entre outros, o RNA pode

ser:

mRNA (mensageiro); tRNA (transferência); rRNA (ribossómico).

Três origens de replicações diferentes; começam a replicar-se e no fim ligam-se uns aos outros (imagem do power point)

Eucariotas: muitos replicões em cada célula; Procariotas: apenas um replicão em cada célula;

O “licenciamento ” das origens apenas durante a fase G1 impede a replicação repetida de um mesmo replicão.

Replicação em procariotas:

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1. Helicase (abre/separa a cadeia)2. Topoisomerase I (relaxa a tensão/ alivia a tensão mecânica antes das

helicases)3. Proteínas ssb (proteínas que mantêm a cadeia aberta)4. Complexo polimerase III 5. Complexo de iniciação (para cadeia atrasada)6. Polimerase I (editar)7. Ligase

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Para fazer replicação são utilizadas DNA-polimerases em qualquer organismo, em todas as moléculas:

Os primers são fitas de DNA, com mais ou menos 20 bases (A, T, C, G) complementares, isto é se ligam por complementaridade ao início da sequência de DNA que se quer multiplicar. Quando uma molécula de DNA vai ser multiplicada deve-se separar a dupla fita, formando assim duas fitas diferentes mas complementares entre si. Cada fita servirá de molde para a duplicação, por isso, precisamos de dois tipos de primers diferentes.

Problema: a

incorporação de nucleótidos da cadeia que está a ser utilizada pela polimerase só se dá num lado da cadeia; DNA- fósforos estão ligados no carbono 5; com os nucleótidos acontece o mesmo.

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Replicação nos eucariotas:

A molécula vai crescer do lado 5’ para o lado 3’ -> nº de carbonos das pentoses.

Old strand: cadeia antiga

Lagging strand: cadeia atrasada

Leading strand: cadeia avançada

PCNA: é uma proteína que atua como um fator de processabilidade para a DNA-polimerase em células eucarióticas. Isto é conseguido circundando a processabilidade, DNA, criando assim uma ligação topológica do genoma. A proteína codificada por este gene é encontrada no núcleo e é um cofactor de DNa-polimerase delta. A proteína codificada, atua como um homotrímero e ajuda a aumentar a processabilidade de síntese da cadeia principal durante a replicação do DNA.

Matriz celular: estrutura residual complexa, de natureza predominantemente proteica, obtida apartir de núcleos de hepatócitos através de tratamento sequencial com altas concentrações salinas, detergentes e nucleases.

Cromatina: complexo de DNA e proteínas que se encontra dentro do núcleo celular nas células eucarióticas.

A zona de origem liga-se à matriz de origem; origem da replicação e surgem moléculas filhas

Telómeros: proteínas telomerases: constroem cromossomas para fora: aumentam cromossomas antes da replicação; apenas serve de suporte para ter o primer, sendo que no final existe replicação de DNA. Este processo só se realiza num dos lados, geralmente é na cadeia atrasada; tem como função proteger os cromossomas e não deixar as pontas das cadeias soltas. Julga-se que o envelhecimento se deve ao encurtamento dos cromossomas.

Alguns conceitos importantes a saber (a negrito):

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A replicação semi-conservativa do DNA exige que duas cadeias polinucleotídicas que formam a hélice do DNA se separem, de modo a expor as bases que irão orientar o emparelhamento dos nucleotídeos para formação das novas cadeias complementares às cadeias moldes. A separação de duas cadeias da hélice do DNA ocorre à medida que as novas cadeias vão sendo sintetizadas. A região de separação das cadeias tem a forma de uma letra Y e é denominada forquilha de replicação.Os experimentos mostraram que ambas as cadeias filhas são sintetizadas na forquilha de replicação por um complexo de enzimas que inclui a polimerase III do DNA. Como, no entanto, as duas cadeias moldes são antiparalelas, em uma delas a síntese da cadeia complementar ocorre no sentido 5´ => 3´, mas na outra cadeia essa síntese teria que se dar no sentido inverso, ou seja, 3´ => 5´. No entanto, as duas cadeias são sintetizadas pela polimerase III do DNA, que só catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´ => 3´.A explicação para esse paradoxo é que, na forquilha de replicação, uma das cadeias é sintetizada continuamente por uma polimerase que se move no mesmo sentido do deslocamento da forquilha. Já a cadeia com polaridade inversa é sintetizada no sentido inverso ao do deslocamento da forquilha de replicação, portanto, também no sentido 5´ => 3´. Isso é possível porque, nesse último caso, a polimeraze sintetiza segmentos polinucleotídicos curtos, que são, posteriormente, unidos para formar a nova cadeia contínua. A cadeia que cresce no mesmo sentido que o deslocamento da forquilha de replicação, e cuja síntese ocorre continuamente, é chamada de cadeia leading.A cadeia que cresce no sentido oposto ao deslocamento da forquilha de replicação, e cuja síntese ocorre descontinuamente, é chamada de cadeia lagging.Esse modo de replicação do DNA, em que uma das cadeias é sintetizada continuamente e a outra, descontinuamente, é chamado de síntese semidescontínua. Costuma-se dizer também qua a síntese do DNA na forquilha de replicação é assimétrica, pois em uma das cadeias (cadeia leading) ela ocorre continuamente, enquanto que na outra (cadeia lagging) ela ocorre de modo descontínuo, em fragmentos. Esses fragmentos são denominados fragmentos de Okazaki.

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Origem de replicação: são regiões específicas na sequência nucleotídica de moléculas de DNA, nas quais determinadas proteínas se ligam para abrir a dupla hélice deste ácido nucléico, permitindo o início da biossíntese (replicação) de novas moléculas de DNA.

Replicão: é uma região do DNA que se duplica como uma unidade individual. Essa duplicação ocorre na interfase, fase na qual o material genético precisa ser duplicado para que ocorra posteriormente a divisão celular. Os organismos procariotas apresentam apenas um replicão, enquanto os organismos eucariotas possuem várias unidades de replicação atuando simultaneamente durante a fase 'S' da interfase.

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Telomerase: enzima que tem como função adicionar sequências específicas e repetitivas de DNA à extremidade 3' dos cromossomos, onde se encontra o telómero. Esta enzima é uma transcriptase reversa, tendo na sua estrutura um modelo em RNA que utiliza para sintetizar o DNA telomérico, em eucariotas.

Reconhecer o problema da replicação dos telómeros em cromossomas lineares, e a forma como as células eucariotas resolvem esse problema:

A replicação dos telómeros é facilitada pelo tipo de sequência de nucleótidos presente nessa região cromossômica. Os telómeros dos cromossomas humanos são constituídos por repetições de um conjunto de 6 nucleótidos (sequência TTAGGG) e a telomerase reconhece a extremidade dessa sequência, estabelece ligação com o DNA e estende a fita molde na direção de 5'para 3' , acrescentando uma nova repetição TTAGGG de cada vez. A telomerase é uma enzima com uma característica única: possui no seu interior uma fita de RNA, que serve de molde para a extensão dos telómeros. De certo modo essa enzima faz uma "transcrição reversa" pois a partir do molde de RNA constrói um novo segmento de DNA na extremidade do cromossomo.

Sem atividade da telomerase, os cromossomos tornam-se menores, a cada ciclo de replicação, por perda de parte da região telomérica. Com o tempo os telómeros são totalmente perdidos e as deleções passam a ocorrer sobre regiões codificantes. Esse encurtamento progressivo dos cromossomos é considerado um dos fatores que limita ou impossibilita a divisão celular contínua e está associado provavelmente ao processo normal de envelhecimento (de células, tecidos e consequentemente do organismo como um todo).

Controlo do ciclo celular:

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Fase G1: Nesta fase sintetizam-se muitas proteínas, enzimas e RNA, verifica-se também a formação de organitos celulares e, consequentemente, a célula cresce.

Fase S: É nesta fase que ocorre a auto-replicação das moléculas de DNA (diz-se no plural porque para cada cromossomo existe uma molécula de DNA). A partir deste momento os cromossomas passam a possuir dois cromatídeos ligados por um centrómero.

Fase G2: Neste período dá-se a síntese de moléculas necessárias à divisão celular (como os centríolos).

As fases G e S possuem estas denominações em decorrência de abreviações do inglês - G para gap (intervalo) e S para synthesis (síntese).

É denominada fase G0 quando uma célula permanece continuamente durante a interfase interrompendo a divisão. É possível através de estímulos externos retornar a célula para seu ritmo normal.

Fase M (mitótica): fase onde ocorre a mitose, esta divide-se em prófase, metáfase, anafase, telófase e citocinese.

Mitose: A mitose é um processo contínuo mas geralmente consideram-se, por uma questão de facilidade, quatro etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. No decorrer destas etapas, o material genético sintetizado na fase S do ciclo celular é dividido igualmente por dois núcleos filhos. Este processo está associado à divisão de células somáticas.

A mitose é iniciada apenas em presença de um fator promotor da mitose (MPF) proteico citoplasmático, que provoca a condensação dos cromossomas. As variações de concentração de MPF estão relacionadas com as variações de uma outra proteína conhecida por ciclina. Aparentemente, quando a ciclina atinge uma certa concentração no citoplasma, o MPF é ativado. Durante a mitose a ciclina é rapidamente destruída, aumentando novamente durante o ciclo seguinte.

Um dos primeiros sinais do próximo início da mitose é o surgimento de uma faixa relativamente densa de microtúbulos logo abaixo da membrana citoplasmática. Esta faixa envolve o núcleo num plano que corresponderá ao plano equatorial do fuso acromático mitótico. Esta faixa desaparece após a formação do fuso acromático mas corresponderá ao local onde se forma a separação entre as duas células filhas.

IMPORTANTE:

Uma proteína-cinase catalisa a reação de adição desse grupamento fosfato e essa reação é unidirecional, com o ATP sendo quebrado para produzir a energia necessária

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para a reação. Uma proteína-fosfatase, faz exatamente a reação inversa das cinases, ela remove um grupamento fosfato, ou seja, faz a desfosforilação. As células contém várias proteínas-cinases e proteínas-fosfatases cada uma sendo responsável por agir em um determinado grupo ou uma determinada proteína. As proteínas-cinases pertencem a uma grande família de enzimas que compartilham uma sequência de 290 aminoácidos. Algumas sequências específicas de aminoácidos permitem que as cinases reconheçam grupamentos específicos nas proteínas a serem fosforiladas.

Expressão génica nos eucariontes e procariontes (diferenças):

As diferenças básicas entre os sistemas de regulação procarionte e eucarionte são:- as bactérias possuem apenas um tipo de RNA polimerase, ao passo que as células eucariontes possuem 3 tipos (RNApol I, RNApol II e RNApol III);- os RNA mensageiros são processados nas células eucariontes, sofrendo modificações em suas extremidades;- a RNApol II, responsável pela síntese do mRNA, tem um grau de complexidade funcional muito maior em eucariontes que em procariontes, como ilustrado na figura abaixo.

Algumas proteínas especiais são necessárias para a transcrição em eucariontes, sendo os principais elementos associados ao processo de regulação da transcrição. Estas proteínas são os fatores transcricionais. Os fatores trasncricionais são capazes de modular o funcionamento genético por apresentarem uma das seguintes capacidades:- Presença de domínios de ligação ao DNA;

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- presença de dominios de interação a proteínas que se ligam ao DNA;- presença de domínios funcionais associados à condensação do DNA.

Transcrição e tradução:

Transcrição: É o processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida na sequência de nucleótidos de uma molécula de DNA de fita dupla; É o processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir de um gene.

® Complexo RNA polimerase: A RNA polimerase faz a transcrição do DNA com vista à formação de rRNA (RNA ribossómico). Esta é composta por 12 subunidades proteicas (polipéptidos); executa 80% de toda a transcrição que ocorre na célula. O processo de transcrição pela RNA polimerase tem pouca regulação (o rRNA para os ribossomas é sempre necessário em grandes quantidades). Consequentemente, a transcrição por esta é um processo comparativamente simples, com poucos passos que requerem regulação. Devido à simplicidade da transcrição pela RNA polimerase, é a mais rápida das polimerases atuantes.

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Processamento do mRNA:

Fases da transcrição:

• INÍCIO – quando ocorre reconhecimento de sequência específica no DNA;

• ALONGAMENTO – quando os ribonucleótidos são sucessivamente incorporados;

• TERMINAÇÃO – quando sequências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida.

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Tradução: processo biológico no qual a sequência nucleotídica de uma molécula de mRNA (RNA mensageiro) é utilizada para ordenar a síntese de uma cadeia polipeptídica, cuja sequência de aminoácidos determinam uma proteína.

Neste processo, moléculas de RNA transportador (tRNA) operam a tradução reconhecendo as sequências nucleotídicas do mRNA e correlacionando-as com a

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sequência que corresponde a determinados aminoácidos. A molécula que fornece a informação genética a ser traduzida é o RNA mensageiro. Este contém uma sequência de nucleotidos que é lida, pelo RNA transportador (que possui uma série de anticodões) de três em três bases. Cada trinca de bases do RNA mensageiro representa um codão e está relacionada a um aminoácido específico. A inserção de aminoácidos na cadeia polipeptídica crescente ocorre na mesma ordem em que os seus respetivos codões aparecem na molécula de RNA mensageiro.

Na célula a tradução é processada em estruturas chamadas de ribossomas, que posicionam corretamente RNAs transportadores com RNAs mensageiros e catalisam as

ligações peptídicas entre aminoácidos para a síntese de proteínas. Os ribossomas são compostos por duas subunidades e agem de maneira a percorrer a totalidade da cadeia de RNA mensageiro. O papel do RNA transportador nesse processo seria o de conectar os codões do RNA mensageiro com os devidos aminoácidos espalhados pelo citoplasma. Ao efetuar tal processo, o ribossoma fará a ligação peptídica entre os codões transportados pelo RNA transportador, gerando a fita proteica.

Promotor TATA box:

O TATA box é um dos principais promotores eucarióticos conhecidos e encontra-se a 5' do ponto de início da transcrição da grande maioria dos genes.Ele foi descoberto após a realização de vários estudos de footprinting, onde observava-se a ligação da enzima RNA polimerase II logo acima (upstream) do ponto de início da transcrição, em uma sequência que era conservada entre diversos organismos. Essa sequência localiza-se, normalmente, cerca de 25 nucleótidos antes do local de início da transcrição e foi chamada de TATA box. A sequência consenso consiste de um

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heptanucleotídeo composto por A’s e T’s e está presente em praticamente todos os genes de eucariontes que levam a produção de RNAs mensageiros.O TATA box é semelhante à sequência consenso –10 de procariontes (TATAAT) e frequentemente é flanqueado por regiões ricas em G e C. Mutações nessa sequência diminuem bastante a eficiência do promotor e diminuem a taxa de transcrição do gene. Mesmo mutações que mudem A’s para T’s podem gerar problemas, indicando que não só a percentagem desses nucleótidos é importante, como também a sequência específica.

Spliceossoma: é um complexo de RNA e de subunidades proteicas que removem sequências não-codificantes (intrões) do mRNA percursor, um processo normalmente designado por splicing; é composto por cinco pequenas ribonucleoproteínas nucleares (snRNP) e por um conjunto de factores proteicos associados.

Cadeia sense: aquela que ocorre no sentido: 5' para 3'.

Cadeia antisense: aquela que ocorre no sentido de 3’ para 5’.

Codão: sequência de três bases.

Anticodão: Conjunto de três nucleótidos (tripleto) do tRNA, complementar do codão do mRNA, que se liga por uma ligação covalente a um aminoácido específico

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