Mecanismos de reprodução assexuada

Olá! Hoje irei falar sobre os diferentes tipos de reprodução assexuada.

A reprodução é o fenómeno que garante a continuidade das gerações e a transmissão da vida. Existem dois tipos fundamentais: a reprodução assexuada, que forma novos indivíduos a partir de um só progenitor, sem ocorrer fusão de gâmetas; e a reprodução sexuada, onde os novos indivíduos são originados a partir de um ovo, célula que resulta da fusão de dois gâmetas.

A reprodução é sempre baseada na divisão celular e na capacidade de replicação do ADN, garantindo a passagem de informação genética ao longo das sucessivas gerações.

A reprodução assexuada pode manifestar-se através de diversos processos que têm em comum as seguintes características:

• São rápidos e conduzem à obtenção de um elevado número de descendentes, o que permite uma rápida dispersão das populações;
• Apenas é necessário um progenitor para originar descendentes, o que representa menos dispêndio de energia;
• Os descentes possuem a mesma informação genética entre si e entre o progenitor;
• Ocorrem quando as condições ambientais são favoráveis, permitindo crescimentos acentuados nas populações.

Algumas estratégias de reprodução assexuada são:

• Bipartição ou cissipartição - divisão de um ser em dois com dimensões idênticas. Por exemplo a amiba, a planária e a paramécia.
• Gemulação - formação de uma ou mais saliências, os gomos ou gemas, que se desenvolvem e separam, originando novos seres. Por exemplo, as leveduras, as hidras de água doce.
• Esporulação - formação de células reprodutoras, os esporos, cada um dos quais pode originar um novo indivíduo. Por exemplo, o bolor do pão.
• Multiplicação vegetativa - formação de novos seres a partir do desenvolvimento de certas estruturas vegetativas, como raízes, caules, folhas. Por exemplo, os fetos e o morangueiro.
• Fragmentação - separação de fragmentos do corpo, originando cada fragmento um novo indivíduo por regeneração. Por exemplo, as algas e a estrela-do-mar.
• Partenogénese - formação de novos indivíduos exclusivamente a partir do desenvolvimento de gâmetas femininos não fecundados. Por exemplo, pulgões e dáfnias.

Todos os processos de reprodução assexuada têm em comum o facto de os descendentes resultarem de uma ou várias células do progenitor. Essas células resultam de um processo de divisão mitótica, por isso, possuem a mesma constituição genética do progenitor. Por esta razão, a produção de indivíduos por reprodução assexuada designa-se clonagem e os indivíduos por clones.

As plantas reproduzem-se naturalmente por multiplicação vegetativa, no entanto foram-se desenvolvendo técnicas de propagação artificial de espécies com interesse económico. A clonagem de plantas realiza-se a partir de um fragmento de uma planta que forma outra planta geneticamente igual. As células se forem diferenciadas sofrem desdiferenciação, tendo a capacidade de originar todos os tecidos característicos da planta. Este processo é designado por micropropagação.

A ovelha Dolly é o caso mais conhecido de clonagem em animais por transferência de núcleos de células somáticas. A Dolly é um clone de uma ovelha de onde foi retirado o núcleo de uma célula diferenciada e introduzida no oócito já sem núcleo. O ovo sofreu sucessivas mitoses e especializou-se em certos tecidos formando a ovelha. A ovelha Dolly é geneticamente igual à ovelha que foi clonada, logo a reprodução assexuada tem uma reduzida variabilidade genética.

A possibilidade de clonar um animal evidencia que o núcleo de uma célula especializada pode perder a sua especificidade, comportando-se como o núcleo de um ovo a partir do qual ocorre o desenvolvimento de um ser multicelular com uma grande diversidade de tipos de células.

Diferenciação celular

O desenvolvimento de um indivíduo compreende um conjunto de fenómenos biológicos que decorrem desde a célula-ovo até ao estado adulto. A divisão celular permite a regeneração de certos tecidos e órgãos dos organismos bem como o crescimento dos seres pluricelulares. Caso não tenha ocorrido nenhum erro, as células que resultam das divisões mitóticas do ovo possuem o mesmo número de cromossomas, ou seja, com a mesma informação genética.

Durante o processo de crescimento de um organismo, as células, apesar de serem geneticamente idênticas, vão sofrendo um processo de diferenciação celular que as torna morfologicamente diferentes e capazes de desempenhar determinada função.

As células diferenciadas podem perder a sua especialização, tornando-se células indiferenciadas. Estas células readquirem a capacidade de originar um indivíduo completo e designam-se totipotentes, pois conservam todas as potencialidades genéticas do núcleo inicial. Esta capacidade das células está a ser investigada para posteriores tratamentos de doenças, como a diabetes e a doença de Parkinson. Através da cultura de tecidos pretende-se obter a partir de células indiferenciadas tecidos específicos.

A diferenciação celular envolve a expressão de determinados genes e a inactivação de outros.

A célula possui rigorosos mecanismos de regulação capazes de assegurar que num determinado momento da vida determinados genes estejam activos e outros não. Esse controlo ocorre em diferentes níveis de expressividade do ADN e com intervenção de moléculas. O controlo faz-se ao nível da transcrição e ao nível da tradução, e é influenciado por elementos provenientes do ambiente. Por exemplo, as metaplasias são mudanças reversíveis num determinado tipo de células que são substituídas por células de outro tipo.

Variação da quantidade de ADN durante a mitose

Na divisão celular, o programa genético de uma célula é transmitido com fidelidade às células-filhas, garantindo a estabilidade genética através de sucessivas gerações. Durante a Interfase, no período S, ocorre a replicação semiconservativa das moléculas de ADN que fazem parte dos cromossomas. Estes ficam constituídos por dois cromatídios ligados pelo centrómero. As células ficam com a informação genética duplicada. Na fase G2 cada um dos cromatídios de cada cromossoma é idêntico, tanto no plano genético como na fisiologia, ao cromossoma inicial da fase G1. Durante a mitose, e após a clivagem dos centrómeros, cada um dos cromossomas-irmãos migra para os pólos da célula. Na anáfase ocorre uma distribuição equitativa dos cromossomas e do ADN pelas células-filhas. Estas recebem um número de cromossomas idêntico ao da célula-mãe e, portanto, a mesma informação genética, garantindo a estabilidade genética através das gerações, se nenhum erro ocorrer.

Regulação do Ciclo Celular

Olá! Hoje irei falar sobre a regulação do ciclo celular.

Existem mecanismos de regulação do ciclo celular. Estes mecanismos actuam em três pontos (final da G1, durante a mitose e final da G2) e só avança se determinadas condições se verificarem.

• Controlo em G1 - as células fazem uma “avaliação interna” relativamente ao prosseguimento do ciclo celular. Se for negativa a célula não se divide e fica em G0, permanecem neste estado até serem estimuladas para prosseguirem o seu ciclo celular. Se a molécula de ADN se encontrar danificado e não puder ser reparado irá ocorrer a apoptose ou morte celular. A apoptose é um processo em que se verifica a auto-destruição da célula, visto que esta não se encontra em condições para se dividir. Verifica-se o colapso do núcleo, a fragmentação do material genético e a fragilização da membrana plasmática, até que a célula acaba por se fragmentar.
• Controlo em G2 – o ciclo celular prossegue se a replicação semiconservativa do ADN ocorreu correctamente. Caso haja algum dano na molécula de ADN ocorre a apoptose celular.
• Controlo na Mitose – a mitose é interrompida se os cromossomas não se alinham de forma adequada ou não se distribuem de forma equitativa pelas células-filhas.

Quando estes mecanismos de regulação do ciclo celular falham, pode ocorrer, por exemplo, um cancro ou neoplasia maligna. Numa neoplasia, as células dividem-se descontroladamente e podem adquirir características de malignidade. As células dos tumores malignos podem se espalhar para tecidos vizinhos – metastização.

Os mecanismos de regulação são influenciados por moléculas provenientes quer do meio interno quer do meio externo. É fundamental evitar situações que possam danificar o ADN, como as radiações, na medida em que os mecanismos de reparação e de controlo podem não actuar.

Deixo aqui um vídeo sobre a mitose.

http://www.youtube.com/watch?v=5gV5OML7jtA

Ciclo Celular

Olá! Hoje irei falar sobre o ciclo celular que corresponde ao conjunto de transformações que ocorrem desde a formação de uma célula até ao momento em que se divide para formar duas novas células. O ciclo celular de uma célula é composto por duas fases: a interfase e a fase mitótica ou período da divisão celular.

Interfase - é a fase entre o fim de uma divisão celular e o início da seguinte. A generalidade das células passa a maior parte da sua vida em interfase. Durante esse período verifica-se uma intensa actividade metabólica vital. A célula prepara-se para a divisão celular. Ocorre o aumento do tamanho da célula e a duplicação do conteúdo celular. Os centríolos são estruturas cilíndricas constituídas por microtúbulos (filamentos cilíndricos constítuidos por uma proteína) que também duplicam. Durante a interfase os cromossomas encontram-se distendidos. Quando uma célula se divide, cada nova célula recebe os organelos e o ADN necessários para o seu funcionamento. A interfase pode ser subdividida em três fases, designadas Fase G1, S e G2. Na fase G1 existe crescimento celular acompanhado de uma intensa actividade de síntese de proteínas, enzimas e organelos celulares. Na fase S ocorre a replicação de cada uma das moléculas de ADN, que se associam às respectivas proteínas. Cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios ligados pelo centrómero. É também durante esta fase, que fora do núcleo nas células animais ocorre a duplicação dos centríolos. A fase G2 decorre entre o final da síntese de ADN e o início da mitose. Neste período dá-se a síntese de biomoléculas necessárias à divisão celular. Fase mitótica - durante esta fase podem considerar-se duas etapas: a mitose (divisão do núcleo) e a citocinese (divisão do citoplasma). Mitose: corresponde à divisão do núcleo em dois, com o mesmo tipo e quantidade de ADN que o núcleo original. O ADN, que durante a interfase se encontrava disperso sob a forma de cromatina, condensa-se para formar cromossomas durante a mitose. Embora a mitose seja um processo contínuo, pode-se distinguir quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

• Prófase - os filamentos de cromatina condensam-se, tornando-se cada vez mais grossos e densos, passando cada cromossoma a ser constituído por dois cromatídios unidos pelo centrómero. Os dois pares de centríolos começam a afastar-se em sentidos opostos, formando entre eles o fuso acromático ou mitótico. Quando os centríolos atingem os pólos, a membrana nuclear desorganiza-se.
• Metáfase - os cromossomas atingem o seu máximo de encurtamento. Os pares de centríolos estão nos pólos da célula e o fuso acromático completa o seu desenvolvimento. Os cromossomas deslocam-se para o plano equatorial, formando a placa equatorial, em que os centrómeros estão voltados para o centro e os braços dos cromossomas estão voltados para fora.
• Anáfase - ocorre a clivagem de cada um dos centrómeros, separando-se os cromatídios, que passam a constituir dois cromossomas independentes. As fibrilas encurtam-se e cada cromossoma (agora constituído por um cromatídio) ascende para os pólos. No final da anáfase, os dois pólos da célula têm conjuntos completos e equivalentes de cromossomas e, portanto, de ADN.
• Telófase - a membrana nuclear reorganiza-se à volta dos cromossomas de cada célula-filha, os nucléolos reaparecem, dissolve-se o fuso acromático, os cromossomas descondensam-se e alongam-se. A célula fica constituída por dois núcleos.

Depois da mitose ocorre a citocinese que consiste na divisão do citoplasma e, consequentemente, a individualização das duas células-filhas. Nas células animais, nos dois últimos estádios da mitose, no fim da anáfase e na telófase, forma-se na zona do plano equatorial um anel contráctil de filamentos proteicos. Estes contraem-se e puxam a membrana para dentro, causando um sulco de clivagem que vai estrangulando o citoplasma, até se separarem as duas células-filhas.

No entanto, nas células vegetais a citocinese processa-se de um modo diferente pois não ocorre por estrangulamento, devido à parede celular rígida destas não o permitir. A citocinese ocorre devido às vesículas derivadas do Complexo de Golgi que se alinham na zona equatorial da célula, posteriormente estas fundem-se e o seu conteúdo forma uma placa de fragmoplastos em torno da qual mais tarde se deposita a celulose. Originando assim as duas paredes celulares das duas células-filhas.

No quadro seguinte faz-se uma comparação entre a fase mitótica em células animais e em células vegetais:

Fontes: http://pt.shvoong.com/exact-sciences/biology/418160-ciclo-celular/ http://disciplinex.wordpress.com/2008/11/14/citocinese/ http://www.colegioportugal.pt/fi_ciclo_celular.pdf

Estrutura dos cromossomas

Olá! Hoje irei falar da estrutura dos cromossomas das células eucarióticas. A informação genética dos organismos eucariontes encontra-se distribuída por várias moléculas de ADN, as quais estão associadas a proteínas designadas histonas, que conferem estabilidade ao ADN e são responsáveis pelo processo de condensação. Cada porção de ADN associado às histonas constitui um filamento de cromatina. Estes filamentos podem encontrar-se dispersos no núcleo da célula. No entanto, quando a célula está em divisão, estes filamentos duplicam e sofrem um processo de espiralização (condensação)originando filamentos curtos e espessos. Neste processo de espiralização, o filamento de ADN enrola-se em torno das histonas, formando nucleossomas. Estes, por sua vez, podem dispor-se de tal maneira, que conduzem à formação dos cromossomas no seu estado mais condensado. Cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios, que resultaram da replicação do filamento inicial de cromatina, e cada um dos cromatídios é formado por uma molécula de ADN e por proteínas. Os cromatídios de um cromossoma encontram-se unidos por uma estrutura resistente designada centrómero. Em alguns períodos da vida celular, cada cromossoma é formado por uma única molécula de ADN associada a proteínas, constituído por um cromatídio.

Mutações génicas

Olá! Hoje irei falar um pouco das mutações génicas. O material genético não permanece imutável, pode ser modificado. As mutações génicas são alterações na sequência nucleotídica do ADN, os indivíduos que as manifestam dizem-se mutantes. As alterações na sequência nucleotídica do ADN pode variar, desde a delecção ou inserção de uma única base azotada, a sua substituição por outra, ou até modificações mais profundas envolvendo várias bases. Uma alteração na sequência de bases pode conduzir a mudanças na estrutura e função da proteína sintetizada, podendo alterar vários mecanismos biológicos do organismo. O efeito de uma mutação a nível celular pode ser tão pequeno que não permite evidenciar-se facilmente, mas pode ser tão significativo que pode conduzir à morte da célula ou do organismo. Embora as mutações sejam muitas vezes perigosas, nem sempre têm efeitos desastrosos. Podem ocorrer mutações silenciosas, o codão mutado pode codificar o mesmo aminoácido não provocando alterações na proteína devido à redundância do código genético. Quando as mutações ocorrem ao nível das gâmetas, mutações germinais, podem ser transmitidas à geração seguinte. Mas se as mutações têm lugar nas células somáticas, mutações somáticas, não são transmissíveis à descendência. Os agentes mutagénicos podem ser:

• biológicos, como os vírus
• físicos, como os raios X, os raios gama e as radiações ultravioleta
• químicos, como os corantes alimentares, fumo do tabaco e drogas

As mutações promovem a variabilidade na informação genética e permitem a evolução das espécies.

Mecanismo de síntese de proteínas

O mecanismo de síntese de proteínas compreende duas etapas fundamentais:

• Transcrição da informação genética - esta etapa ocorre no núcleo e corresponde à síntese de RNA mensageiro a partir de uma cadeia de ADN que lhe serve de molde, por complementaridade de bases. Ao realizar-se a transcrição, só uma das cadeias do ADN é utilizada como molde. O RNA polimerase fixa-se sobre uma sequência de ADN, provoca a sua abertura, e inicia-se a transcrição da informação. A síntese de RNA a partir de nucleótidos livres faz-se na direcção 5' para 3'. Após a passagem da RNA polimerase a cadeia de ADN volta a estabelecer pontes de hidrogénio entre as bases. Depois da síntese do RNA-pré-mensageiro ocorrem um conjunto de transformações que consiste no processamento deste RNA. Neste processamento são retirados os intrões (sequências de nucleótidos que não codificam informação) e há a posterior união dos exões (sequências que codificam informação), tornando o RNAm funcional que migra do núcleo para o citoplasma, fixando-se nos ribossomas.

• Tradução da informação genética - nesta etapa, a informação genética contida no RNAm é traduzida numa sequência de aminoácidos. É nos ribossomas que ocorre a tradução da mensagem contida no RNAm. O RNA de transferência (RNAt) selecciona e transfere os aminoácidos para os ribossomas. Cada RNAt tem numa sequência de três nucleótidos, designado anticodão, que é complementar de um dos codões do RNAm. Esta etapa divide-se em três fases:
• Iniciação - a subunidade pequena do ribossoma liga-se ao RNAm na região do codão de iniciação (AUG). O RNAt, que transporta o aminoácido metionina, liga-se ao codão de iniciação. A subunidade grande liga-se à subunidade pequena do ribossoma, tornando-o funcional.
• Alongamento - o anticodão de um novo RNAt, que transporta um segundo aminoácido, liga-se ao segundo codão por complementaridade. Estabelece-se a primeira ligação peptídica entre os aminoácidos. O ribossoma avança três bases e o processo repete-se ao longo do RNAm. O estabelecimento destas ligações requer energia, fornecida pelas moléculas de ATP.
• Finalização - quando o ribossoma chega a um codão de finalização e por complementaridade o reconhece, termina a síntese. A cadeia polipeptídica destaca-se. As subunidades do ribossoma separam-se e podem ser utilizadas para iniciar uma nova síntese.

A síntese de proteínas tem características importantes:

• rapidez - uma célula pode sintetizar uma proteína que contém 140 aminoácidos, em dois ou três minutos;
• amplificação - a mesma zona de ADN pode ser transcrita várias vezes, formando-se várias moléculas de RNAm idênticas, o que compensa a sua curta duração.