Comunicação Celular e Ciclo Celular

Grande Ideia 3 — Armazenamento e Transmissão de Informações: Sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem a informações essenciais aos processos vitais.

Objetivo de Aprendizagem 4.1.A: Descrever as maneiras pelas quais as células podem se comunicar umas com as outras.

• 4.1.A.1 As células comunicam-se umas com as outras por contato direto com outras células ou à distância por meio de sinalização química.
  • *Exemplos ilustrativos para 4.1.A.1:
    • Células imunes interagem por contato célula-célula, células apresentadoras de antígenos (APCs), linfócitos T auxiliares e linfócitos T citotóxicos.

Objetivo de Aprendizagem 4.1.B: Explicar como as células se comunicam umas com as outras em curtas e longas distâncias.

• 4.1.B.1 As células comunicam-se em curtas distâncias usando reguladores locais que visam células próximas à célula emissora do sinal.
  • *Exemplos ilustrativos para 4.1.B.1:
    • Neurotransmissores
    • Resposta imune vegetal
    • Quorum sensing em bactérias
    • Morfogêneses no desenvolvimento embrionário
• 4.1.B.2 Sinais liberados por um tipo celular podem percorrer longas distâncias até células-alvo de outro tipo.
  • *Exemplos ilustrativos para 4.1.B.2:
    • Insulina
    • Hormônio do crescimento humano
    • Hormônios tireoidianos
    • Testosterona
    • Estrogênio

Grande Ideia 3 — Armazenamento e Transmissão de Informações: Sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem a informações essenciais aos processos vitais.

Objetivo de Aprendizagem 4.2.A: Descrever os componentes de uma via de transdução de sinal.

• 4.2.A.1 Vias de transdução de sinal conectam a recepção de sinais com respostas celulares.
• 4.2.A.2 Muitas vias de transdução de sinal incluem modificações proteicas e envolvem cascatas de fosforilação.

Objetivo de Aprendizagem 4.2.B: Descrever o papel dos componentes de uma via de transdução de sinal na produção de uma resposta celular.

• 4.2.B.1 A sinalização começa com o reconhecimento de um mensageiro químico — uma ligante — por uma proteína receptora em uma célula-alvo.
  • i. O domínio de ligação a ligantes de um receptor reconhece um mensageiro químico específico, que pode ser um peptídeo (proteína) ou uma pequena molécula.
  • ii. Receptores acoplados a proteínas G são um exemplo de proteína receptora em eucariotos.
  • iii. Os receptores podem estar localizados na superfície de uma célula-alvo ou no citoplasma ou núcleo da célula-alvo.
• 4.2.B.2 Cascatas de sinalização transmitem sinais dos receptores aos alvos celulares, frequentemente amplificando os sinais entrantes, resultando nas respostas adequadas da célula. As respostas podem incluir crescimento celular, secreção de moléculas ou expressão gênica.
  • i. Após a ligação do ligante, o domínio intracelular de uma proteína receptora muda de forma, iniciando a transdução do sinal.
  • ii. Enzimas e segundos mensageiros como AMP cíclico (AMPc) transmitem e amplificam o sinal intracelular.
  • iii. Hormônios são um exemplo de mensageiro de sinalização que pode percorrer longas distâncias na corrente sanguínea.
  • iv. A ligação de ligantes a canais dependentes de ligante pode fazer com que o canal abra ou feche.

Grande Ideia 3 — Armazenamento e Transmissão de Informações: Sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem a informações essenciais aos processos vitais.

Objetivo de Aprendizagem 4.3.A: Descrever os diferentes tipos de respostas celulares desencadeadas por uma via de transdução de sinal.

• 4.3.A.1 A transdução de sinal pode resultar em mudanças na expressão gênica e na função celular, o que pode alterar o fenótipo ou resultar em morte celular programada (apoptose).
  • *Exemplos ilustrativos para 4.3.A.1:
    • Uso de mensageiros químicos por microrganismos para se comunicar com outras células próximas e regular vias específicas em resposta à densidade populacional (quorum sensing)
    • Estimulação por epinefrina da degradação de glicogênio em mamíferos

Objetivo de Aprendizagem 4.3.B: Explicar como uma mudança na estrutura de qualquer molécula de sinalização afeta a atividade da via de sinalização.

• 4.3.B.1 Mudanças nas vias de transdução de sinal podem alterar as respostas celulares. Mutações em qualquer domínio da proteína receptora ou em qualquer componente da via de sinalização podem afetar os componentes downstream ao alterar a subsequente transdução do sinal.
  • *Exemplos ilustrativos para 4.3.B.1:
    • Citocinas regulam a expressão gênica para permitir a replicação e divisão celular.
    • Feromônios de acasalamento em leveduras desencadeiam a expressão de genes de acasalamento.
    • Níveis de etileno causam mudanças na produção de diferentes enzimas permitindo que frutas amadureçam.
    • Genes HOX regulam planos corporais animais durante o desenvolvimento embrionário.
• 4.3.B.2 Substâncias químicas que interagem com qualquer componente da via de sinalização podem ativar ou inibir a via.

Grande Ideia 2 — Energetica: Sistemas biológicos usam energia e blocos de construção moleculares para crescer, reproduzir-se e manter homeostase dinâmica.

Objetivo de Aprendizagem 4.4.A: Explicar como o feedback positivo e negativo ajuda a manter a homeostase.

• 4.4.A.1 Organismos usam mecanismos de feedback para manter seus ambientes internos em resposta a mudanças internas e externas.
  • i. Mecanismos de feedback negativo mantêm a homeostase reduzindo o estímulo inicial para regular processos fisiológicos. Se um sistema for perturbado ou desregulado, os mecanismos de feedback negativo retornam o sistema ao seu ponto de ajuste alvo. Esses processos operam nos níveis molecular, celular e do organismo.
    • *Exemplos ilustrativos para 4.4.A.1.i:
      • Regulação do açúcar no sangue por insulina/glucagon
  • ii. Mecanismos de feedback positivo amplificam respostas e processos em organismos biológicos. A variável que inicia a resposta é movida ainda mais longe do ponto de ajuste inicial. A amplificação ocorre quando o estímulo é intensificado ulteriormente, o que, por sua vez, inicia uma resposta adicional que produz mudança no sistema.
    • *Exemplos ilustrativos para 4.4.A.1.ii:
      • Lactação em mamíferos
      • Início do trabalho de parto no parto
      • Amadurecimento de frutas

Grande Ideia 3 — Armazenamento e Transmissão de Informações: Sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem a informações essenciais aos processos vitais.

Objetivo de Aprendizagem 4.5.A: Descrever os eventos que ocorrem no ciclo celular.

• 4.5.A.1 O ciclo celular é uma série altamente regulada de eventos que controla o crescimento e a reprodução de células eucariotas.
  • i. O ciclo celular consiste em etapas sequenciais de interfase (G1, S, G2), mitose e citocinese.
  • ii. Fase G1: A célula é metabolicamente ativa, duplicando organelas e componentes citosólicos.
  • iii. Fase S: O DNA está na forma de cromatina e replica para formar dois cromátides irmãos conectados em um centrômero.
  • iv. Fase G2: Ocorre síntese de proteínas, produção em grande quantidade de ATP e replicação dos centrosomas.
  • v. Uma célula pode entrar em uma fase (G0) na qual não se divide mais, mas pode reentrar no ciclo celular em resposta a estímulos apropriados.
  • vi. Células não divisivas podem sair do ciclo celular ou serem mantidas em uma etapa específica do ciclo celular.

Objetivo de Aprendizagem 4.5.B: Explicar como a mitose resulta na transmissão de cromossomos de uma geração de células para a próxima.

• 4.5.B.1 A mitose é um processo que garante a transferência de um genoma completo de uma célula mãe para duas células filhas geneticamente idênticas em eucariotos.
  • i. A mitose desempenha um papel no crescimento, reparo tecidual e reprodução assexuada.
  • ii. A mitose ocorre em etapas sequenciais (prófase, metafase, anáfase, telófase) e alterna com a interfase no ciclo celular.
  • iii. Prófase: Os cromátides irmãos condensam, o fuso mitótico começa a se formar e os centrosomas se movem para os polos opostos da célula.
  • iv. Metafase: As fibras do fuso alinham os cromossomos ao longo do equador da célula.
  • v. Anáfase: Os cromátides irmãos pareados se separam enquanto as fibras do fuso puxam os cromátides em direção aos polos.
  • vi. Telófase: O fuso mitótico se desfaz, uma nova envoltória nuclear se desenvolve e, em seguida, o citoplasma se divide.
  • vii. Citocinese: Um sulco de clivagem se forma em células animais ou uma placa celular se forma em células vegetais, resultando em duas novas células filhas.

Grande Ideia 3 — Armazenamento e Transmissão de Informações: Sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem a informações essenciais aos processos vitais.

Objetivo de Aprendizagem 4.6.A: Descrever o papel dos pontos de verificação na regulação do ciclo celular.

• 4.6.A.1 Um número de controles internos ou pontos de verificação regula a progressão pelo ciclo celular.
• 4.6.A.2 Interações entre ciclinas e quinases dependentes de ciclinas controlam o ciclo celular.
  • Declaração de exclusão: O conhecimento de pares específicos de ciclina-CdK ou fatores de crescimento está além do escopo do Exame AP.

Objetivo de Aprendizagem 4.6.B: Descrever os efeitos de perturbações no ciclo celular sobre a célula ou organismo.

• 4.6.B.1 Perturbações no ciclo celular podem resultar em câncer ou apoptose (morte celular programada).