Estrutura celular e suas organelas
A célula eucariótica consiste em quatro componentes principais: membrana, que desempenha uma função de barreira e consiste em uma bicamada fosfolipídica com proteínas embutidas; citoplasma, que inclui o citosol e as organelas; núcleo, que armazena informações hereditárias; e um sistema de organelas que fornecem processos bioquímicos.
- Ribossomos são organelas não membranosas responsáveis pela tradução.
- Mitocôndrias são organelas de dupla membrana que realizam a síntese de ATP.
- Aparelho de Golgi é uma organela de membrana simples para transporte e modificação de proteínas, e síntese de lisossomos.
- Retículo endoplasmático: rugoso (síntese proteica) e liso (síntese lipídica, desintoxicação, regulação de cálcio).
- Citoesqueleto — microfilamentos e microtúbulos que mantêm a forma celular.
A célula vegetal contém adicionalmente vacúolos, plastos e uma parede celular de celulose. A célula animal possui centríolos e lisossomos. As células procarióticas carecem de organelas membranosas; seu DNA é representado por um nucleóide circular.
Transporte de membrana
O transporte passivo ocorre a favor do gradiente de concentração sem gasto de energia: difusão simples (O₂, CO₂ através da bicamada lipídica), osmose (água através de uma membrana semipermeável) e difusão facilitada através de proteínas transportadoras (glicose).
O transporte ativo requer ATP e ocorre contra o gradiente de concentração. Exemplos: bomba de sódio-potássio, exocitose e endocitose. Pela direção do transporte, distingue-se uniporte, simporte e antiporte.
Ciclo celular, mitose e meiose
O ciclo celular consiste na interfase (G1 — crescimento, S — replicação do DNA, G2 — preparação para a divisão) e na divisão propriamente dita. Os pontos de checagem G1/S, G2/M e da metáfase garantem a integridade do DNA e a orientação correta dos cromossomos. Na fase G0, a célula está em repouso.
A mitose é a divisão de células somáticas com a formação de duas células-filhas idênticas. Estágios: prófase (condensação da cromatina), metáfase (formação da placa metafásica), anáfase (separação das cromátides-irmãs), telófase com citocinese.
A meiose produz quatro células haploides e fornece variabilidade combinatória. A prófase I inclui cinco estágios: leptóteno, zigóteno, paquíteno (com crossing-over), diplóteno (quiasmas visíveis) e diacinese. A segunda divisão da meiose é análoga à mitose.
Ácidos nucleicos e compactação do DNA
O DNA armazena informações genéticas, o RNA participa de sua implementação. Um nucleotídeo consiste em uma base nitrogenada (A, G, C, T/U), um açúcar de cinco carbonos (desoxirribose ou ribose) e um grupo fosfato. O DNA forma uma dupla hélice antiparalela (5′→3′ complementar a 3′→5′).
Tipos de RNA: mRNA (matriz para síntese proteica), tRNA (entrega de aminoácidos), rRNA (estrutural e catalítico nos ribossomos), microRNAs e pequenos RNAs intervenientes (regulação da expressão), longos RNAs não codificantes.
Níveis de compactação do DNA: nucleossomo (DNA no octâmero de histonas), solenoide de 30 nm (estabilizado pela histona H1), estrutura em alça (coesinas) e cromossomo condensado.
Replicação, transcrição, tradução
A replicação é semiconservativa, antiparalela e requer um primer. Etapas: iniciação (desenrolamento da hélice por helicases, formação da forquilha de replicação), elongação (síntese por DNA polimerase 5′→3′), terminação. Nos procariotos, há uma origem no cromossomo circular; nos eucariotos, há múltiplos pontos de iniciação e o complexo ORC.
Transcrição: a RNA polimerase liga-se ao promotor, sintetiza o mRNA e termina quando atinge o terminador. Nos eucariotos, segue-se o processamento — capeamento, poliadenilação e splicing com remoção de íntrons; nos procariotos, a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente no citoplasma.
A tradução ocorre no ribossomo com os sítios A, P e E. O tRNA entrega aminoácidos, entre os quais são formadas ligações peptídicas. A terminação ocorre nos códons de parada UAA, UAG, UGA.
Código genético e expressão gênica
O código genético inclui 64 códons, dos quais 3 são códons de parada. Propriedades: tripleticidade, universalidad, não sobreposição, especificidade e redundância (degeneração).
Nos eucariotos, a expressão é regulada por promotores e intensificadores, ativadores e repressores, splicing alternativo, modificações epigenéticas (metilação do DNA, acetilação de histonas) e microRNAs. Nos procariotos, opera o sistema operon: um exemplo clássico é o operon lactose, onde a presença de lactose inativa o repressor e inicia a síntese de lactase.
Mutações e reparo do DNA
As mutações são divididas em gênicas, cromossômicas (inserções, deleções, inversões) e genômicas (alteração no número de cromossomos, por exemplo, trissomia do 21).
Nos procariotos, distinguem-se os reparos fotorreativo (fotoliase), excisional, pós-replicativo, propenso a erros e reparo SOS. Nos eucariotos, os mecanismos são semelhantes, mas mais precisos; além disso, funcionam o reparo de pareamento incorreto de nucleotídeos e o reparo de quebras de fita simples e dupla por união de extremidades homólogas ou não homólogas.
Bases bioquímicas: proteínas, gorduras, carboidratos
As proteínas consistem em aminoácidos e desempenham funções catalítica, de transporte, estrutural, protetora, regulatória, energética, de reserva e receptora. Níveis estruturais: primário (sequência), secundário (α-hélices, folhas β), terciário (globular) e quaternário (por exemplo, hemoglobina).
Os lipídios são uma fonte concentrada de energia, a base das membranas, precursores de hormônios esteroides e vitamina D, e garantem a absorção das vitaminas lipossolúveis A, D, E, K. Dividem-se em saturados e insaturados. São decompostos em glicerol e ácidos graxos.
Os carboidratos são a principal fonte de energia, armazenados na forma de glicogênio. Os simples (glicose, frutose) são digeridos rapidamente, os complexos (amido, fibra) lentamente. O metabolismo celular consiste em anabolismo (síntese com custo de energia) e catabolismo (degradação com liberação de energia).
Pontos-chave
- A célula eucariótica possui organelas membranosas; a procariótica é limitada pelo nucleoide e ribossomos.
- O transporte através da membrana é passivo (difusão, osmose) e ativo (bomba de Na⁺/K⁺, endo e exocitose).
- A mitose produz células-filhas idênticas, a meiose produz células germinativas haploides e variabilidade combinatória.
- O DNA é compactado através de nucleossomos, solenoide, alças e cromossomo.
- A replicação é semiconservativa e antiparalela; a síntese ocorre sempre 5′→3′.
- Nos eucariotos, o mRNA sofre capeamento, poliadenilação e splicing antes de sair para o citoplasma.
- O código genético é tripleto, universal, degenerado e inequívoco.
- O metabolismo combina processos anabólicos e catabólicos, garantindo o balanço energético da célula.