Apostila do 1ºAno - 2ºBimestre

Aula1: Mecanismos de Transmissão Da Vida 

A Teoria Celular, criada por Robert Hooke, em 1665, estabelece a célula como a unidade morfofisiológica dos seres vivos, ou seja, a célula é a unidade básica da vida.
Os 3 princípios fundamentais dessa Teoria:
- Todos seres vivos, exceto os vírus, são formados por células e pelos seus produtos. Portanto, as células são as unidades morfológicas dos seres vivos;
- As atividades fundamentais que caracterizam a vida ocorrem dentro da célula. Portanto, as células são as unidades funcionais ou fisiológicas dos seres vivos;
- Novas células formam-se pela reprodução de outras células preexistentes, por meio da divisão celular.
No caso dos vírus são a exceção da teoria celular, pois não são uma célula, apenas material genético (DNA ou RNA) envolvido por uma cápsula protéica. Mesmo assim, eles não são excluídos da teoria celular, pois precisam estar dentro de uma célula viva para se reproduzir.
A reprodução é o mecanismo que permite a transmissão da vida e a manutenção das espécies. São vários os tipos de reprodução dos seres vivos, mas todos eles podem ser agrupados em duas categorias:

1)Assexuada: é um processo biológico rápido, com pequeno gasto energético, com maior produção em números de seres do que a sexuada. Através dela o organismo produz uma cópia geneticamente igual a si. Os novos seres vivos são geneticamente idênticos entre si, ela forma clones a partir de um ser vivo, o que não produz variedade de seres nem sua evolução como espécie fazendo com que a adaptação dos novos indivíduos ao meio seja difícil. Essa reprodução e ocorre pelo meio de mitoses com até 3 tipos diferentes:

A1) Divisão binária, bipartição ou cissiparidade:que uma célula se divide em duas, e origina duas células geneticamente idênticas. Ex: algumas bactérias e protozoários.
A2) Brotamento ou gemiparidade: um broto se desenvolve no indivíduo e após um tempo se desprende, passando a ter uma vida independente. Ex: fungos, as hidras, as esponjas e até certas plantas.
A3)Regeneração:Quando algum fragmento é retirado do indivíduo, ao encontrar condições ideais de sobrevivência, pode se regenerar e dar origem a um novo indivíduo. Ex: planárias, esponjas e algumas plantas.

2)Sexuada: é um processo mais lento, com gasto energético muito grande e que ocorre quando as duas células reprodutoras: o espermatozoide (gameta masculino) e óvulo (gameta feminino), se unem para formar uma nova célula, e dessa nova célula desenvolve-se um organismo.
Os gametas são células haploides (possuem metade do número de cromossomos de uma célula normal), e se formam nas gónadas (testículos e ovários) pelo processo de meiose. Quando se dá a fecundação, ocorre a cariogamia, que consiste na fusão dos núcleos dos dois gametas. Dessa maneira, ocorrem a troca e a mistura de material genético entre indivíduos de uma população, aumentando a variabilidade genética, que permite maior capacidade de se adaptar e evoluir.
Depois que estes processos ocorrerem forma-se o ovo ou zigoto, que é diploide (quantidade normal de cromossomas) que, por mitoses sucessivas, vai originar um novo indivíduo.
Logo a reprodução sexuada é a promotora da diversidade de seres vivos.

Tipos de fertilização ou fecundação : é o encontro do gameta masculino com feminino, espermatozóide com o óvulo. As fertilizações podem ser:
1)Interna: ocorre quando o espermatozóide encontra o óvulo dentro do corpo da fêmea, o encontro dos gametas( espermatozóide e óvulo ) ocorre dentro do corpo da fêmea. Exemplo ser humano.
2)Externa: ocorre quando os gametas ( espermatozóides e óvulos ) se encontram fora do corpo da fêmea, ou seja, no ambiente. Exemplo alguns peixes, as fêmeas deixam seus ovos na água e os machos eliminam seus espermatozóides também na água, e o encontro dos gametas ocorre na água.

Tipos de desenvolvimentos:
1)Vivíparos: são seres vivos onde o embrião se desenvolve dentro do corpo da mãe e o indivíduo já nasce formado. Exemplos: mamíferos com placenta como é o caso dos seres humanos.
2)Ovíparos: são seres vivos que botam ovos, e o desenvolvimento embrionário ocorre fora do corpo materno. Exemplo: aves, répteis.
3)Ovovivíparos: são seres vivos que retém os ovos dentro do corpo até o nascimento. Exemplo: tubarões e cobras venenosas.

Aula 2: Mitose e Intérfase

A mitose é um processo de divisão celular, característico de todas as células somáticas (não gametas), vegetais e animais. É um processo contínuo que é dividido em 5 fases nas quais ocorrem grande modificações no núcleo e no citoplasma.
Aparelho Mitótico: é constituído pelos fusos, centríolos, ásteres e cromossomos. O áster é um grupo de microtúbulos irradiados que convergem em direção do centríolo.
Cromossomos (estruturas presentes no núcleo das células dos seres vivos em geral e no citoplasma das bactérias) são constituídos por um longo filamento de DNA associado a certas proteínas chamadas histonas. Cada cromossoma é composto por duas estruturas simétricas: as cromátides, cada uma delas contém uma única molécula de DNA. As cromátides estão ligadas entre si através do centrômero.
O período que separa duas mitoses sucessivas é a Intérfase, demora mais que a mitose. Tal período caracteriza-se por intensa atividade metabólica, resultante da descondensação cromossômica e apresenta 3 períodos:
- G1: ocorre intensa síntese de RNA e proteínas, provocando o crescimento da célula.
- S acontece a síntese de DNA, determinando a duplicação dos cromossomos (DNA) e a que demora mais.
- G2 há pouca síntese de RNA e de proteínas.

Fases da Mitose

1)Prófase
A prófase começa com o aumento do volume nuclear e com a condensação da cromatina, formando os cromossomos. Verifica-se que cada cromossomo é constituído de duas cromátides unidas pelo centrômero.
No citoplasma, o início da prófase é marcado pela duplicação dos centríolos, que se envolvem radialmente pelas fibras do áster. Cada um dos centríolos resultantes vai migrando para os pólos opostos da célula.
Durante a migração dos centríolos, o hialoplasma vai formando entre eles um conjunto de fibras, constituindo o fuso mitótico. A carioteca se fragmenta e o fuso passa a ocupar a zona axial da célula.

2)Metáfase
Os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação e se colocam no equador do fuso. Pelo centrômero os cromossomos estão ligados às fibras do fuso. Há dois tipos de fibras no fuso: as contínuas, que vão de centríolo a centríolo, e as cromossômicas, que vão de centríolo a centrômero.

3)Anáfase
Começa pela duplicação dos centrômeros, libertando as cromátides, que agora passam a ser denominadas cromossomos-filhos. Em seguida, as fibras cromossômicas encurtam, puxando os cromossomos para os polos do fuso.

4)Telófase
Agora, os cromossomos chegam aos pólos e sofrem o processo de descondensação. A membrana nuclear reconstitui-se a partir do retículo endoplasmático. Os nucléolos tomam a se formar na altura da constrição secundária de certos cromossomos, os chamados cromossomos organizadores nucleolares. Assim termina a divisão nuclear ou cariocinese, produzindo dois novos núcleos com o mesmo número cromossômico da célula-mãe. A seguir, acontece a divisão do citoplasma ou citocinese. Na região equatorial, a membrana plasmática se invagina, formando um sulco anular cada vez mais profundo, terminando por dividir totalmente a célula.

Aula 3: Meiose

É o processo de divisão celular característico das células reprodutoras, ou seja, serve para produzir gametas. Nele a célula diploide (2n) origina quatro células haploides (n), reduzindo à metade o número de cromossomos constante de uma espécie. Sendo subdividido em duas etapas:
- Primeira divisão meiótica (meiose I) Fase reducional: ocorre a diminuição no número de cromossomos. Uma célula 2n se dividirá em 2 células n
*Crossing-over: É a troca de pedaços entre cromátides de cromossomos homólogos durante a prófase I, no paquíteno. A consequência é a recombinação gênica, levando à maior variabilidade genética dos filhos em relação aos pais. Quanto maior a variabilidade em uma espécie, maior a adaptação ao meio ambiente.
- Segunda divisão meiótica (meiose II) Fase equacional: o número de cromossomos das células que se dividem é mantido igual aos das células que se formam. Cada uma das duas células n formadas na fase equacional dará origem a outras duas células n , igual ao que ocorre na mitose.
A meiose que ocorre para produzir espermatozoides se chama Espermatogênese, já a para formar o ovócito II chama se Ovogênese.
Esses dois gametas através da fecundação fazem a fusão dos seus núcleos formando assim um zigoto, que sofrerá várias divisões mitóticas para dar origem a um novo indivíduo (embrião).
* o óvulo só se formará após a fecundação de um ovócito II.
Essas mitoses que irão ocorrer são processos relativamente rápidos e controlados pelo organismo. Porém a mitose descontrolada é quando algumas células, de um determinado tecido começam a se multiplicar de maneira desgovernada. Às vezes esse processo pode se iniciar quando há alguma lesão, em outras ele é incitado.
De qualquer maneira, é esse processo de divisão celular descontrolado e excessivo que forma tumores benignos e malignos (cancerígenos).
O tumor benigno se mantém isolado no tecido afetado; já o maligno se "espalha" atingindo e comprometendo outros órgãos.
As causas para essa reação anormal do organismo variam. E as variedades são incontáveis: podem ser genéticas, alimentícias, expositivas (quando há exposição excessiva à radiação e aos raios ultra-violetas).

Aula4: Desenvolvimento Embrionário

A embriologia estuda o processo de formação e desenvolvimento do indivíduo desde o zigoto até o nascimento.

Ao longo do crescimento embrionário alguns genes são ativados e outros desativados. Dessa maneira surge a diferenciação celular, ou seja, tipos celulares com formatos e funções distintos, que organizam os diversos tecidos e posteriormente formarão os órgãos.

Na espécie humana as principais fases do desenvolvimento do embrião são a clivagem ou segmentação, gastrulação e organogênese.

Durante a clivagem as divisões mitóticas são rápidas e dão origem as células chamadas blastômeros. Diante da velocidade com que as células se dividem, o embrião apresenta aumento do número delas, mas não de tamanho.

O primeiro estágio da clivagem é a mórula, um maciço celular originado entre o terceiro e quarto dia após a fecundação. Na segunda e última etapa ocorre a blástula, onde as células delimitam uma cavidade interna chamada blastocele, cheia de um líquido produzido pelas próprias células.

Até a fase de blástula as células embrionárias são chamadas de célula-tronco, que podem originar todos os diferentes tipos de célula do corpo.

A partir da blástula, inicia a fase de gastrulação, onde o embrião começa a aumentar de tamanho e surge o intestino primitivo ou arquêntero e ocorre a diferenciação dos folhetos germinativos ou embrionários.

Os folhetos darão origem aos diferentes tecidos do corpo e se dividem em:

• Ectoderme: epiderme, unhas, pelos, córnea, cartilagem e ossos da face, tecidos conjuntivos das glândulas salivares, lacrimais, timo, tireóidea e hipófise, sistema nervoso, encéfalo e neurônios, entre outros.
• Endoderme: pâncreas, sistema respiratório (exceto cavidades nasais), pulmões, fígado e epitélio da bexiga urinária, entre outros.
• Mesoderme: derme da pele, músculos, cartilagens e ossos (exceto da face), medula óssea, rim, útero, coração, sangue, entre outros.

Ao final da gastrulação, o embrião é chamado de gástrula.

A última fase do desenvolvimento embrionário é a organogênese, onde ocorre a diferenciação dos tecidos e órgãos. O primeiro estágio dela é a neurulação, quando há formação do tubo neural, que se diferenciará no sistema nervoso central.  Durante a neurulação, o embrião recebe o nome de nêurula.

A organogênese termina até a oitava semana de gestação, por volta do 56º dia. Nesse período, o embrião mede cerca de 3 cm de comprimento.

Depois da nona semana até o nascimento, o indivíduo em formação passa a ser chamado de feto. O nascimento ocorre em média durante a 38ª semana de gestação. 

Aula 5: Código genético e síntese de proteínas (Parte I)

A síntese de proteínas é um fenômeno relativamente rápido e muito complexo que ocorre em quase todos os organismos, e se desenvolve no interior das células. Este processo tem duas fases: transcrição e a tradução.
Já a Expressão génica é o processo pelo qual a informação hereditária contida em um gene, tal como a sequência de DNA, é processada em um produto génico funcional, tal como proteínas ou RNA.
Em genética, hereditariedade é o conjunto de processos biológicos que asseguram que cada ser vivo receba e transmita informações genéticas através da reprodução. A informação genética é transmitida através dos genes, porções de informação contida no DNA dos indivíduos.
Nos núcleos das células encontramos dois tipos de ácidos nucleicos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). As moléculas de DNA e de RNA são constituídas da união de unidades menores, os nucleotídeos.
Cada nucleotídeo é formado por um grupo fosfato, um açúcar (desoxirribose no DNA e ribose no RNA) e uma base nitrogenada. Existem cinco tipos diferentes de bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G), citosina (C), e uracila (U). As quatro primeiras são encontradas no DNA. Já no RNA, a timina é substituída pela uracila.
Enquanto os nucleotídeos do RNA se agrupam numa cadeia simples, a molécula de DNA apresenta duas cadeias emparelhadas e enroladas uma sobre a outra, formando uma estrutura conhecida como "dupla hélice". As cadeias do DNA emparelham-se através da ligação entre as bases nitrogenadas: adenina com timina e citosina com guanina (A - T; C - G), que são unidas por pontes de hidrogênio.
Os cromossomos (estruturas presentes no núcleo das células dos seres vivos em geral e no citoplasma das bactérias) são constituídos por um longo filamento de DNA associado a certas proteínas chamadas histonas.
Alguns trechos do DNA presente nos cromossomos dão início a processos de fabricação de proteínas com as mais diversas funções no organismo. Esses trechos de DNA são o que chamamos de genes.

Aula 6: Código genético e síntese de proteínas (Parte 2)

Existem três tipos de RNA: mensageiro (mRNA), ribossômico (rRNA) e transportador (tRNA). Todos eles também participam dos processos de síntese proteica, cada um apresentando diferentes funções.
O início da síntese de uma proteína se dá quando determinado trecho de DNA, um gene, tem suas duas cadeias separadas pela ação de uma enzima chamada polimerase do RNA. A polimerase do RNA orienta os nucleotídeos livres presentes no núcleo junto a uma dessas cadeias de DNA.
1)Transcrição: Os nucleotídeos de RNA agrupam-se segundo um emparelhamento de bases nitrogenadas parecido com o das duas cadeias do DNA, com a diferença de que a adenina se emparelha com a uracila (A - U). Forma-se então uma nova molécula de RNA, chamada de mRNA, que se desprende da cadeia de DNA e migra para o citoplasma.
Após esse processo a sequência de bases transcritas a partir do DNA carrega consigo a informação codificada para a construção de uma molécula de proteína. Essa codificação se dá na forma de trincas de bases nitrogenadas, chamadas códons.
As proteínas são moléculas formadas por uma sequência de unidades menores chamadas aminoácidos. Os códons do RNA formado nesse processo determinam os aminoácidos que constituirão uma determinada molécula de proteína. Eles contêm, portanto, uma mensagem para a síntese proteica.
2) Tradução: A etapa seguinte da síntese proteica ocorre no citoplasma das células, onde o mRNA formado durante a transcrição acopla-se a organelas chamadas ribossomos, que são constituídas por rRNA associado a proteínas. É nos ribossomos que ocorre a síntese e eles podem encontrar-se livres no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático rugoso.
Entra em ação, então, o RNA transportador, que recebe esse nome em virtude de transportar com ele os aminoácidos (unidades constituintes das proteínas). No tRNA há uma trinca de bases nitrogenadas denominadas anticódon, por meio das quais ele se liga temporariamente ao mRNA no ribossomo, pelas bases complementares (códon).
Os aminoácidos transportados em cada tRNA unem-se entre si por meio de uma ligação química conhecida por ligação peptídica. O ribossomo, que catalisa esse processo, desloca-se então sobre o mRNAe o primeiro tRNA se desliga do conjunto ribossomo-RNAm, sendo que os aminoácidos permanecem ligados.
Em seguida, uma nova molécula de tRNA se une ao ribossomo, transportando mais um aminoácido que se junta aos outros dois. O processo continua até que todos os códons do mRNA tenham sido percorridos pelo ribossomo, recebendo os tRNA complementares e formando uma cadeia de aminoácidos, ou seja, uma molécula de proteína.
Todas as proteínas presentes nos mais diferentes seres vivos são compostas por combinações entre 20 aminoácidos. Chamamos de código genético a correspondência entre os códons e os aminoácidos.
As quatro bases nitrogenadas do mRNA combinam-se, três a três, formando 64 códons que correspondem a apenas 20 aminoácidos. Dois ou mais códons podem codificar um mesmo aminoácido, por isso costuma-se dizer que o código genético é degenerado. Existem também alguns códons que não correspondem a aminoácido nenhum. Neste último caso, tratam-se de códons que determinam o término do processo de tradução.

Aula 7 - Células Tronco:

As células-tronco são células indiferenciadas ( não especializadas) que podem fazer:
1)Auto-renovação : capacidade que as células-tronco têm de proliferar, gerando células idênticas à original (outras células-tronco).
2)Potencial de diferenciação: capacidade que as células-tronco têm de, quando em condições favoráveis, gerar células especializadas e de diferentes tecidos como em células sanguíneas, ósseas , musculares, etc. De acordo com seu potencial de diferenciação, as células-tronco são classificadas em três níveis diferentes: células totipotentes, pluripotentes e multipotentes.
As mais importantes são as totipotentes, pois são o único tipo capaz de originar um organismo completo, uma vez que têm a capacidade de gerar todos os tipos de células e tecidos do corpo, incluindo tecidos embrionários e extra embrionários (como a placenta, por exemplo). Os únicos exemplos de células-tronco totipotentes são o óvulo fecundado (zigoto) e as primeiras células provenientes do zigoto, até a fase de 16 células da mórula inicial.
As pluripotentes têm a capacidade de gerar células dos três folhetos embrionários (tecidos primordiais do estágio inicial do desenvolvimento embrionário, que darão origem a todos os outros tecidos do organismo, não podem originar um indivíduo como um todo, porque não conseguem gerar tecidos extra-embrionários.
Já as multipotentes têm a capacidade de gerar um número limitado de células especializadas. Elas são encontradas em quase todo o corpo, sendo capazes de gerar células dos tecidos de que são provenientes. São responsáveis também pela constante renovação celular que ocorre em nossos órgãos. As células da medula óssea, as células-tronco neurais do cérebro, as células do sangue do cordão umbilical.