O que é DNA?

Estrutura do DNA

• O DNA é uma molécula longa composta de monômeros chamados nucleotídeos.
• A espinha dorsal do DNA é formada pela alternância de açúcares e fosfatos mantidos juntos por uma forte ligação.
• Os degraus da escada são formados pelas quatro bases de nitrogênio e são mantidos juntos por ligações de hidrogênio fracas.

Componentes do DNA

• Bases nitrogenadas purinas: adenina (A) e guanina (G).
• Bases nitrogenadas pirimidinas: citosina (C), timina (T) e uracila (U, encontrada apenas no RNA).

Diferenças entre bases pirimidinas

• Timina: grupo metil e um oxigênio a mais em relação à uracila.
• Uracila: não possui grupo metil e um oxigênio a menos em relação à timina.

Diferenças entre bases purinas

• Adenina: grupo amina e um oxigênio a menos em relação à guanina.
• Guanina: grupo amina e um oxigênio a mais em relação à adenina.

Compactação do DNA

• A compactação do DNA permite que ele seja organizado de forma eficiente em um espaço limitado.
• Protege o DNA de agentes externos que podem danificá-lo.
• Regula a expressão gênica.
• Permite a segregação adequada do DNA durante a divisão celular.
• Facilita processos celulares como a replicação, transcrição e reparação do DNA.

Cromatina

• É o complexo DNA-proteínas que forma o material genético nos organismos eucariontes.
• Histonas (H2A, H2B, H3 e H4) formam o nucleossomo, que é o primeiro nível de compactação do DNA.

Replicação do DNA

• Reconhecimento da região promotora pela enzima DNA topoisomerase, que reduz a tensão da dupla hélice.
• Rompimento das ligações de hidrogênio pela enzima DNA helicase.
• Ligação de proteínas SSB às fitas moldes para evitar que a dupla hélice se una novamente.
• Inserção de primers de RNA pela DNA primase.
• Pareamento entre as bases nitrogenadas da fita molde com os 2-desoxirribose nucleotídeo 5'-trifosfato.
• Ação da DNA polimerase III estabelecendo as ligações fosfodiésteres entre os nucleotídeos adjacentes na fita 3'-5' (contínua) no sentido 5'-3' complementar ao molde.
• Laçamento e inversão da fita molde 5'-3' (descontínua) para síntese da fita complementar, com vários primers de RNA precisando ser inseridos na síntese dessa.
• Remoção dos primers de RNA substituindo-os por DNA através da enzima DNA polimerase I.
• Correção de pareamentos incorretos pela DNA polimerase II.
• Estabelecimento da ligação dos fragmentos de Okazaki pela DNA ligase.
• Ação da DNA girase aumentando a tensão do DNA, formando a dupla hélice.

Glicólise

• Etapa 1: transferência de um grupo fosfato de ATP para glicose, formando glicose-6-fosfato.
• Etapa 2: conversão de glicose-6-fosfato em seu isômero, frutose-6-fosfato.
• Etapa 3: transferência de um grupo fosfato de ATP para frutose-6-fosfato, produzindo frutose-1,6-bifosfato.
• Etapa 4: divisão de frutose-1,6-bifosfato em dois açúcares com três carbonos: fosfato de di-hidroxiacetona (DHAP) e gliceraldeído-3-fosfato.
• Etapa 5: conversão de DHAP em gliceraldeído-3-fosfato.
• Etapa 6: oxidação de gliceraldeído-3-fosfato, reduzindo NAD+ para NADH e H+.
• Etapa 7: doação de um grupo fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para ADP, formando ATP e transformando-se em 3-fosfoglicerato.
• Etapa 8: conversão de 3-fosfoglicerato em seu isômero, 2-fosfoglicerato.
• Etapa 9: perda de uma molécula de água, tornando-se fosfoenolpiruvato (PEP).
• Etapa 10: doação de um grupo fosfato do PEP para ADP, formando ATP e piruvato.

Destino do piruvato e NADH

• O piruvato pode ser quebrado até dióxido de carbono na respiração celular, produzindo muitas moléculas de ATP.
• O NADH não pode simplesmente se acumular dentro da célula.
• Existem duas maneiras básicas de regenerar NAD+: quando o oxigênio está presente, o NADH pode passar seus elétrons para a cadeia transportadora de elétrons, regenerando NAD+ para ser usado na glicólise; quando o oxigênio está ausente, as células podem usar outras vias mais simples para regenerar NAD+, como a fermentação.

Oxidação do piruvato

• O piruvato é convertido em acetil CoA, que serve de combustível para o ciclo de Krebs.
• A adição de CoA ajuda a ativar o grupo acetil, preparando-o para sofrer as reações necessárias para entrar no ciclo de Krebs.

Ciclo de Krebs

• Etapa 1: ligaçao do acetil CoA ao oxaloacetato, liberando o grupo CoA e formando citrato.
• Etapa 2: conversão do citrato em seu isômero, isocitrato.
• Etapa 3: oxidação do isocitrato, libertando uma molécula de dióxido de carbono e reduzindo NAD+ para NADH.
• Etapa 4: oxidação do alfacetoglutarato, reduzindo NAD+ para NADH e libertando uma molécula de dióxido de carbono.
• Etapa 5: substituição do CoA do succinil por um grupo fosfato, que em seguida é transferido ao ADP para formar ATP.
• Etapa 6: oxidação do succinato, formando fumarato e reduzindo FAD para FADH2.
• Etapa 7: adição de água ao fumarato, convertendo-o em malato.
• Etapa 8: oxidação do malato, regenerando o oxaloacetato inicial.

Cadeia de transporte de elétrons

• Entrada dos elétrons: NADH e FADH2 doam elétrons à cadeia de transporte de elétrons.
• Complexo I (NADH desidrogenase): NADH doa dois elétrons ao complexo I, que bombeia quatro prótons (H⁺) da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana.
• Complexo II (succinato desidrogenase): FADH2 doa elétrons ao complexo II, que não bombeia prótons, mas transfere elétrons para a ubiquinona (Q).
• Transferência de elétrons: a ubiquinona (CoQ) recebe elétrons do complexo I e II e transfere para o complexo III.
• Oxigênio: aceita elétrons e prótons para formar água no final da cadeia de transporte de elétrons.### Cadeia de transporte de elétrons
• Complexo III (citocromo c redutase): Transfere elétrons da ubiquinona reduzida (CoQH₂) para o citocromo c, bombeando 4 prótons para o espaço intermembrana.
• Citocromo c: Transfere os elétrons do complexo III para o complexo IV.
• Complexo IV (citocromo c oxidase): Transfere os elétrons do citocromo c para o oxigênio, reduzindo-o a água (H₂O), bombeando mais prótons para o espaço intermembrana.

Gradiente de prótons

• A transferência de elétrons ao longo da cadeia cria um gradiente eletroquímico (força protomotriz) através da membrana interna mitocondrial devido ao acúmulo de prótons no espaço intermembrana.

ATP sintase (Complexo V)

• Utiliza a energia do gradiente de prótons para sintetizar ATP.
• Os prótons fluem de volta para a matriz através da ATP sintase, fornecendo a energia necessária para converter ADP e fosfato inorgânico (Pi) em ATP.

Lançadeira de glicerol 3-fosfato

• Transfere os elétrons do NADH gerado no citosol durante a glicólise para a matriz mitocondrial.
• O NADH produzido durante a glicólise doa seus elétrons para a dihidroxiacetona fosfato (DHAP), convertendo-a em glicerol 3-fosfato.

Fotofosforilação

• A luz é absorvida pelos pigmentos fotossintéticos do Fotossistema II (PSII).
• A água é dividida (fotólise) em oxigênio, prótons (H⁺) e elétrons.
• Os elétrons resultantes da fotólise são fornecidos ao PSII para preencher a lacuna deixada pelos elétrons excitados.
• Os elétrons excitados do PSII são transferidos para uma molécula de plastoquinona (PQ), que é reduzida a plastoquinol (PQH₂).
• PQH₂ transporta os elétrons (e os prótons) da membrana do tilacoide para o complexo citocromo b6f.
• O gradiente de prótons criado pelo bombeamento de prótons através do complexo citocromo b6f é utilizado pela ATP sintase para produzir ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico (Pi).

Ciclo de Kalvin

• Na primeira etapa do ciclo, a enzima rubisco (RuBP carboxilase-oxigenase) catalisa a ligação do CO² a um açúcar com cinco carbonos chamado ribulose bifosfato (RuBP).
• A molécula de seis carbonos resultante é instável e rapidamente se divide em duas moléculas de um composto com três carbonos chamado 3-fosfoglicerato (3-PGA).
• Cada molécula de 3-PGA recebe um grupo fosfato do ATP, tornando-se uma molécula duplamente fosforilada chamada 1,3-bifosfoglicereato (e deixando um ADP como subproduto).
• As moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são reduzidas (ganham elétrons). Cada molécula recebe dois elétrons do NADPH e perde um de seus grupos fosfato, tornando-se um açúcar de três carbonos chamado gliceraldeído-3-fosfato (G3P).

Composição da Membrana Plasmática

• Os fosfolipídios compõem o tecido básico da membrana plasmática e são anfifílicos, ou seja, têm regiões hidrofílicas e hidrofóbicas.
• As proteínas integrais de membrana são integradas à membrana e têm pelo menos uma região hidrofóbica que as ancora no interior hidrofóbico da bicamada de fosfolipídios.
• As proteínas periféricas de membrana são encontradas no exterior e no interior das superfícies das membranas, conjugadas tanto às proteínas integrais quanto aos fosfolipídios.
• Os carboidratos são o terceiro maior componente da membrana plasmática e são encontrados na superfície externa das células, associados às proteínas (formando as glicoproteínas) ou aos lipídios (formando os glicolipídios).

Regulação da fluidez de membrana

• O colesterol ajuda a minimizar os efeitos da temperatura na fluidez, aumentando a fluidez em temperaturas baixas e reduzindo-a em altas temperaturas.