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Crescimento e difrenciação celular

O ovo é a primeira célula de um organismo e é capaz de originar células-filhas, as quais poderão originar diferentes tipos de células. Diz-se, por isso, que o ovo é uma célula totipotente – todas as potencialidades para originar todas as outras células. As primeiras divisões do ovo originam células indiferenciadas pois são muito semelhantes entre si e à célula que lhe deu origem.

Contudo, à medida que as mitoses sucessivas se repetem, as células iniciam um processo de diferenciação até se tornarem células especializadas. Esta diferenciação ocorre porque alguns genes são activados enquanto que outros são bloqueados.

A maioria dos tecidos de um organismo no estado adulto não é constituída exclusivamente por células especializadas pois existe grupo restrito de células que apresentam grau de diferenciação menor, as células estaminais. No entanto, apesar do pouco grau de diferenciação, as células estaminais não são totipotentes.

Nos tecidos adultos das plantas existem os meristemas que são tecidos onde se agrupam as células pouco diferenciadas que são capazes de se dividirem, levando ao crescimento ou renovação das zonas lesadas.

Define-se clonagem como sendo a produção de um ou mais indivíduos geneticamente idênticos, geralmente a partir de células somáticas, sendo cada um desses indivíduos designados por clone.

Após várias experiências, pode-se concluir que nas plantas, uma célula diferenciada pode reverter o processo de diferenciação, tornando-se novamente indiferenciada, coisa que as células dos animais não conseguem fazer. Assim, estas células podem originar todos os tipos de células especializadas necessárias para a produção de uma nova planta.

Uns cientistas removeram um núcleo de um ovo de rã transplantando-o, de seguida, para esse ovo anucleado, um núcleo de uma célula intestinal de um embrião de rã originando um embrião de rã. Esta experiência veio provar que, se o núcleo proviesse de um embrião jovem, o desenvolvimento de um novo embrião é possível mas se se usarem núcleos de células com uma certa diferenciação, só 2% desenvolveriam um novo embrião.

MITOSE

O processo que permite que um núcleo que um núcleo se divida originando dois núcleos-filhos, cada um contendo uma cópia de todos os cromossomas do núcleo original e, consequentemente, de toda a informação genética, designa-se mitose.

Depois de uma célula se dividir, é necessário algum tempo até que esta célula esteja pronta para uma nova divisão, reiniciando-se todo este processo. A esta alternância de períodos de divisão e períodos de não divisão chama-se ciclo celular que compreende a mitose e o tempo que decorre até outra mitose (interfase – período mais longo onde a célula procede à síntese de diversos constituintes que conduz ao crescimento e à maturação).

A interfase compreende três fases: G1, S e G¬2.
Durante a fase G1 são produzidas moléculas de RNA, a partir da informação do DNA, para sintetizar proteínas, lípidos e glícidos.

Durante o período S acontece a replicação semiconservativa do DNA originando duas moléculas filhas idênticas. Às novas moléculas de DNA associam-se histonas formando-se cromossomas constituídos por dois cromatídeos ligados pelo centrómero.

O período G2 tem lugar após a replicação do DNA e antes de ter início a divisão nuclear. Verifica-se a síntese de mais proteínas, bem como a produção de estruturas membranares, a partir das moléculas sintetizadas em G1, que serão utilizadas nas células-filhas. Após a interfase, inicia-se a mitose, período durante o qual o núcleo da célula experimenta um conjunto de transformações que culminam com a sua divisão.



A mitose divide-se em 4 fases: profase, metafase, anafase e telofase.

A profase é a fase mais longa da mitose e envolve enrolamento dos cromossomas, tornando-os progressivamente mais condensados, curtos e grossos. Forma-se também o fuso acromático (é formado por feixes de fibrilas de microtúbulos proteicos) entre os centrossomas que se afastaram para pólos opostos. No final desta fase, os nucléolos desaparecem e o invólucro nuclear desagrega-se.

Na metafase os cromossomas apresentam a sua máxima condensação. Os cromossomas, ligados ao fuso acromático, dispõem-.se no plano equatorial da célula, formando a placa equatorial. Os centrómeros encontram-se voltados para o centro do plano equatorial, enquanto que os braços dos cromossomas voltam-se para fora deste plano.

O rompimento do centrómero verifica-se na anafase, separando-se os dois cromatídeos que constituíam cada um dos cromossomas. Inicia-se a ascensão polar dos cromossomas ao longo das fibrilas dos microtúbulos. No final, cada pólo da célula possui um conjunto de cromossomas (constituídos por um só cromatídeo) exactamente igual.

A organização dos núcleos-filhos acontece na telofase formando-se um invólucro nuclear em redor dos cromossomas de cada um. Os cromossomas iniciam um processo de descondensação desorganizando-se as fibrilas do fuso acromático. A mitose termina possuindo a célula dois núcleos.

A mitose nuclear é acompanhada pela citocinese (divisão do citoplasma) completando-se a divisão celular que origina duas células-filhas.
Nas células-animais a citocinese ocorre por estrangulamento do citoplasma que se deve à progressiva contracção de microfibrilas proteicas, que conduzem à divisão da célula-mãe em duas células-filhas.

Nas células-vegetais, a existência de parede esquelética não permite a citocinese por estrangulamento. Assim, verifica-se que vesículas resultantes do Complexo de Golgi, contendo celulose, outros polissacarídeos e proteínas, são depositadas na região equatorial da célula devido à acção orientadora de microtúbulos que se formam entre os dois pólos celulares. Estas biomoléculas, originam uma lamela mediana, que se torna visível na telofase. A deposição de celulose na lamela mediana vai originar uma parede celular, que se começa a formar do centro para a periferia da célula. Quando esta atinge a parede da célula-mãe, completa-se a divisão em duas células-filhas.

TRADUÇÃO

Divide-se em três partes: iniciação, alongamento e finalização.

Na iniciação ocorre a ligação entre o mRNA e a subunidade menor do ribossoma na extremidade 5’. Esta desliza pelo mRNA até encontrar o codão de iniciação (AUG). De seguida liga-se um tRNA iniciador que transporta o aminoácido metionina por complementaridade ao codão de iniciação. No final da iniciação, a subunidade maior do ribossoma liga-se à subunidade menor do ribossoma.

No alongamento ocorre a tradução sucessiva de codões e uma ligação peptídica entre aminoácidos. Liga-se ao codão um 2º tRNA que transporta um aminoácido específico. Estabelece-se uma ligação peptídica entre o novo aminoácido e a metionina. O ribossoma avança um codão no sentido 5’-3’ no mRNA e liberta o tRNA que se havia ligado anteriormente.

Finalização: este processo repete-se ao longo do mRNA até o ribossoma encontrar um codão de finalização (UAA, UAG ou UGA). Como nenhum destes codões possui anti-codão complementar, o alongamento termina. Todo o processo culmina com a separação das subunidades do ribossoma (que se reciclam) e com a libertação do péptido. Durante todo o processo existe consumo de ATP.

A informação genética contida nos ácidos nucleicos encontra-se, nos seres eucariontes, no núcleo da célula. Quando uma célula se divide, é necessário que a molécula de DNA se replique, permitindo que cada célula-filha herde uma cópia de toda a informação genética que a célula-mãe possuía.

A maioria dos seres procariontes apresenta uma só molécula de DNA, que não está associada a proteínas e se encontra dispersa no hialoplasma. Nos seres eucariontes, a informação genética encontra-se distribuída por várias moléculas de DNA, as quais estão associadas proteínas (histonas) que conferem estabilidade ao DNA e são responsáveis pelo processo de condensação.

Cada porção de DNA, associado às histonas, constitui um filamento de cromatina que se encontram, na maior parte do tempo, dispersos no núcleo da célula mas quando esta se encontra em divisão, os filamentos sofrem um processo de condensação e originam filamentos curtos e espessos (cromossomas).

TRANSCRIÇÃO

Para que se realize a síntese proteica, é necessário que se copie a informação genética contida na molécula de DNA para uma molécula de RNA num processo designado transcrição.


Para que esta se inicie, primeiro é necessário que um determinado segmento de dupla hélice de DNA se desenrole. A enzima helicase separa as cadeias de DNA e uma dessas cadeias serve de molde para a síntese de mRNA que é feita pela RNA polimerase. A síntese de RNA faz-se pela adição sucessiva de nucleótidos no sentido 5’-3’ da nova cadeia de RNA. O RNA polimerase termina a síntese ao atingir o tripleto de finalização. Após a transcrição, a cadeia de RNA sintetizada desprende-se da molécula de DNA que retoma as ligações de hidrogénio entre as bases das cadeias complementares, refazendo-se a dupla hélice. Nos seres eucariontes, ocorre um processo de maturação ou processamento no qual são retirados intrões por não conterem informação genética para a síntese proteica. Os exões ligam-se entre si, formando o mRNA maturado. No final de todo este processo, o mRNA migra do núcleo da célula para o citoplasma onde vai ocorrer a síntese de proteínas.

ÁCIDOS NUCLEICOS

Os ácidos nucleicos, assim denominados por terem sido encontrados pela primeira vez no núcleo das células, são moléculas constituídas por unidades básicas, os nucleótidos e cada um desses nucleótidos é formado por uma base azotada, uma pentose e um grupo fosfato.

A principal diferença entre o RNA e o DNA reside na pentose presente nos nucleótidos. No RNA a pentose presente é a ribose e no DNA é a desoxirribose.

Existe quatro tipos de bases azotadas: adenina, guanina e citosina estão presentes tanto no DNA como no RNA; a timina está presente no DNA e o uracilo no RNA.

Os nucleótidos estabelecem ligações fosfodiéster (covalentes) entre si, formando cadeias polinucleotídicas que se estabelecem entre o grupo fosfato de um dos nucleótidos e o carbono 3 da pentose do nucleótido seguinte.

Cada cadeia de nucleótidos apresenta nas extremidades uma ponta livre, uma designada 3’ e outra 5’. Cada cadeia desenvolve-se em sentidos opostos, iniciando-se na extremidade 5’ e terminando na extremidade 3’. Assim, como a extremidade 5’ corresponde à extremidade 3’, as cadeias designam-se antiparalelas.

A ligação entre as duas cadeias forma-se por pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases azotadas por complementaridade. Assim, a guanina só emparelha com a citosina (por 3 pontes de hidrogénio) e a timina só emparelha com adenina (por 2 pontes de hidrogénio).

A molécula de DNA replica-se de forma semiconservativa, ou seja, cada uma das cadeias serviria de molde para uma nova cadeia e, consequentemente, cada uma das novas moléculas de DNA seria formada por uma cadeia antiga e uma cadeia nova.

Gene são segmentos de DNA que contêm informação para sintetizar uma determinada proteína. Ao conjunto dos mesmos chama-se genoma que constitui a totalidade da informação genética presente num ser vivo.

As mutações genicas são alterações que afectam um determinado gene e que resultam da substituição, do desaparecimento ou da adição de um nucleótido da sequência que o constitui.

O código genético caracteriza-se por:
- Cada aminoácido é codificado por um tripleto designado codão.
- O tripleto AUG é o codão de iniciação para síntese proteica e codifica o aminoácido metionina.
- UAA, UGA, UAG são tripletos de codões de finalização.
- O código genético é redundante, ou seja, existe mais do que um codão para codificar um a.a.
- O código genético não é ambíguo, isto é, um determinado codão não codifica dois aa diferentes.
- É universal.