Biologia Celular e Molecular: Um guia introdutório para aprendizagem de Biologia Celular e Molecular

De Bolakale Aremu

Este livro foi elaborado para estudantes que desejam aprender e apreciar tópicos biológicos básicos enquanto estudam as menores unidades da biologia: moléculas e células. A biologia molecular e celular é uma disciplina dinâmica. Existem milhares de oportunidades nas áreas médica, farmacêutica, agrícola e industrial. Além de prepará-lo para uma d

• Idioma: Português
• Editora: AB PUBLISHER LLC
• Data de lançamento: 22 de mar. de 2024
• ISBN: 9798869269218

Bolakale Aremu

My educational background is in software development. I work with a few colleagues who are software developers and system engineers. I spent over 17 years as a software developer, and I've done a bunch of other things too. I've been involved in SDLC/process, data science, operating system security and architecture, and many more. My most recent project is serverless computing where I simplify the building and running of distributed systems. I always use a practical approach in my projects and courses. Cheers, Bolakale Aremu (Self-publisher and CEO ); Charles H. Johnson (Co-publisher and Publishing Assistant ).

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Biologia Celular e Molecular

Um guia introdutório para aprendizagem

de Biologia Celular e Molecular

Bolakale Aremu

Isenção de responsabilidade

Publicado nos Estados Unidos

ISBN: 979-8-8692-6921-8

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Índice

Isenção de responsabilidade

Prefácio

O que é Biologia?

Origem do Termo

Natureza da Disciplina

Divisões da Biologia

Métodos de Estudo

Escalas de Estudo

Capítulo 1. Por que estudar biologia celular e molecular?

Capítulo 2: O Estudo da Evolução

Teoria da evolução

Evolução Adaptativa

Evolução convergente

Seleção natural

Vestígios da Evolução

Métodos de estudo da evolução

Capítulo 3: O que é Biologia Celular?

Organismo Multicelular

Capítulo 4: Genética e nossos projetos genéticos

Evolução

Codificação de Desenvolvimento

DNA

Elemento Nuclear Intercalado Longo 1 ( LINE-1)

Epigenética

Associações de genes e doenças

Engenharia reversa

Capítulo 5: Conhecendo os Átomos

Partículas subatômicas

Núcleo atômico

Elétrons

Nêutrons

Capítulo 6. Como as ligações químicas combinam átomos

Ligação covalente

Ligação iônica

Ligação metálica

Ligação Simples

Ligação dupla

Forca eletrostática

Atração Eletrostática

Força Repulsiva Eletrostática

Capítulo 7: Água, Soluções e Misturas

Forças intermoleculares

Solubilidade de um soluto

Natureza Iônica de Soluções Líquidas

Agentes Estabilizadores em Soluções Líquidas

Classificações

Equívocos Químicos

Capítulo 8: Quais elementos estão nas células?

Carbono

Hidrogênio

Hemoglobina

Fósforo

Nitrogênio

Capítulo 9: Macromoléculas são as grandes moléculas dos seres vivos

Biomoléculas

Funções

Estrutura

Elementos

Carboidratos

Ácidos nucleicos

Capítulo 10: Termodinâmica nos Seres Vivos

A Primeira e a Segunda Leis da Termodinâmica nos Seres Vivos

Mudança de energia de Gibbs

Primeira Lei da Termodinâmica

Segunda Lei da Termodinâmica

Terceira Lei da Termodinâmica

Aplicação a Organismos

Capítulo 11: ATP como Combustível

Capítulo 12: Metabolismo e Enzimas na Célula

Complexidade Metabólica

Regulação de Enzimas

Coenzimas

Cofatores

Capítulo 13: A diferença entre células procarióticas e eucarióticas

Filogenia

Organelas ligadas à membrana

Núcleo

Retículo endoplasmático

Capítulo 14: A Estrutura de uma Célula Eucariótica

Organelas

Núcleo

Cloroplasto

Capítulo 15: A Membrana Plasmática: O Guardião da Célula

Funções da membrana plasmática

Estrutura

Funções

Composição

Proteínas

Caudas Hidrofóbicas

Homeostase Celular

Capítulo 16: Difusão e Osmose

Osmose Reversa: Um Processo de Osmose

Semelhança com Difusão

Semelhança com ODCA

Semelhança com DODT

Capítulo 17: Transporte Passivo e Ativo

Processos de Transporte Passivo

Natureza não Seletiva do Transporte Passivo

Efeito do teor de oxigênio no transporte passivo

Efeito dos inibidores metabólicos no transporte ativo

Capítulo 18: Transporte em massa de moléculas através de uma membrana

Difusão simples

Transporte Ativo Secundário

Osmose

Movimento Exergônico

Proteínas do Canal de Proteínas

Capítulo 19: Sinalização Celular

Receptores de Superfície Celular

Ligantes Endócrinos

Capítulo 20: Oxidação e Redução

Um guia para oxidação e redução

Relação entre agentes oxidantes e redutores

Natureza das reações redox

Métodos de reações redox

Exemplos de reações redox

Capítulo 21: Etapas da Respiração Celular

ATP

NADH

CO2

Glicose

Capítulo 22: Introdução à Fotossíntese

Energia luminosa

Reagentes

Reações dependentes de luz

Reações do Ciclo de Calvin

Fixação de carbono

Dióxido de carbono

Capítulo 23: Reações Dependentes de Luz

Reações dependentes de luz relacionadas à fotossíntese

Fotossíntese

Reações dependentes de luz

Fotofosforilação

NADPH

Enzima de fotorreativação

Capítulo 24: Ciclo de Calvin

O que é o Ciclo de Calvin?

Fixação de carbono

Reações de redução-oxidação

Reação Dependente de Luz

Estado Redox

Carboidratos Produzidos

Capítulo 25: Citoesqueleto

Microtúbulos

Filamentos intermediários

Microfilamentos

Fuso mitótico

Funções

Estrutura

Pesquisa

Capítulo 26: Como as células se movem

Aderências Focais

Lamelipódios

Filamentos de actina

Transporte Celular

Velocidade do movimento celular

Capítulo 27: Digestão Celular

Digestão intracelular

Funções das enzimas digestivas

Patogênese de doenças causadas pela digestão celular

Capítulo 28: O que é material genético?

DNA

RNA

Genes

Cromossomos

DNA não codificante

Capítulo 29: A Replicação do DNA

Emparelhamento de bases

Replicação Linear

Auto-replicação

Capítulo 30: O que é reprodução celular?

Etapas básicas na reprodução celular

Divisão celular

Meiose

Citocinese

Formação de Gametas

Replicação Química

Estudo de caso de leucemia

Capítulo 31: O Ciclo Celular e Mitose

Ciclo Celular

Pontos de verificação

Reguladores Negativos

Telófase

Anáfase

Meiose

Capítulo 32: Meiose

Meiose é um processo de divisão

Capítulo 33: Comunidades Celulares

Como funcionam as comunidades celulares?

Bioluminescência

Comunicação entre células

Interações entre subpopulações de células

Controle de distâncias célula-célula

Resposta às mudanças de ambientes

Capítulo 34: Dogma Central

Transferência de informações de ácido nucleico para ácido nucleico

Irreversibilidade da Tradução

Códons no Dogma Central

Mecanismos Fisicamente Viáveis para Realizar o Dogma Central

Capítulo 35: Como os genes produzem proteínas

Genes não codificantes ou RNA

RNA de transferência

Códons

mRNA

tRNA

Origem da célula

Evolução da regulação genética

Capítulo 36: Reparo e Recombinação de DNA

Proteínas essenciais para reparo e recombinação de DNA

Reparo de excisão

XPF/ERCC1

XPG

XRCC2

XPA

XPD

Capítulo 37: Regulação Genética

Capítulo 38: Engenharia Genética de Plantas

Capítulo 39: Usando Engenharia Genética em Animais e Humanos

O que é Engenharia Genética?

Engenharia Genética Humana

Doping genético

Capítulo 40: O que é terapia genética?

Conclusão

Prefácio

O que é Biologia?

Biologia é o estudo científico da vida. Embora este assunto seja amplo e abrangente, existem algumas facetas fundamentais da biologia.

Figura 0.1: Definição de Biologia

Biologia é um tópico amplo que inclui o estudo da vida. Seu campo de estudo é vasto, mas existem alguns temas unificadores. Todos os organismos consistem em células e suas células processam informações hereditárias codificadas em genes. Essas informações são passadas de geração em geração. Aqui está uma rápida visão geral da biologia. Aprenderemos sobre as origens da área, a natureza da vida e como estudamos o assunto.

O estudo da biologia pode ajudar a explicar como os organismos estão organizados, como crescem e como sobrevivem. As plantas e os animais são os alicerces da vida e evoluem em diferentes escalas. Na menor escala, a vida consiste em moléculas e processos químicos que estabelecem as condições para todos os processos vivos. A partir daí, essas moléculas são organizadas em células, tecidos, órgãos e corpos. Esses órgãos, por sua vez, são agrupados para formar organismos, que em última análise constituem o corpo. Finalmente, os cientistas dividem a biologia em várias escalas, incluindo populações e ecossistemas.

Origem do Termo

A palavra ‘biologia’ vem das palavras gregas ‘bios’ e ‘logia’, que significa o estudo da vida. O termo é frequentemente abreviado para biol, que significa ciência biológica. A ciência biológica concentra-se em uma variedade de assuntos, desde as estruturas das células até os processos químicos dentro delas. A partir disso, os biólogos estudam os processos que criam os organismos, bem como a evolução das espécies. A ciência biológica também abrange o estudo da genética e das relações entre diferentes tipos de organismos.

Natureza da Disciplina

O estudo da biologia concentra-se nas interações entre os organismos e seu ambiente. Seu amplo escopo o torna um campo muito diversificado e se sobrepõe a diversas outras disciplinas, como bioquímica, fisiologia, ecologia, toxicologia e geologia. Muitas disciplinas estão associadas ao estudo da biologia, incluindo biologia do desenvolvimento, biogeografia, psicologia evolutiva e ética. O seu estudo dos vírus é particularmente fascinante e pode ajudar-nos a compreender como o nosso próprio sistema imunitário afeta outras espécies.

Os primeiros organismos surgiram há três mil milhões de anos e evoluíram para oito milhões de espécies. Ao longo da história, eles foram adaptados através da seleção natural e da reprodução. Algumas espécies prosperaram por longos períodos de tempo, enquanto outras foram extintas. Agora, os biólogos estão preocupados com outra extinção em massa, que atribuem às atividades humanas. Independentemente da causa, os biólogos estão empenhados em produzir recursos que ajudem os alunos a atingir seus objetivos. Judith Kinnear e Marjory Martin são duas das autoras mais experientes que escreveram o livro Jacaranda a natureza da biologia.

Embora a teoria da definição de Aristóteles tenha derivado do método de divisão de Platão, a ideia básica da pertencer a uma espécie na biologia permanece intacta. Embora Aristóteles e outros biólogos antigos não tenham procurado estabelecer um sistema taxonômico, David Balme, um biólogo evolucionista moderno, aceitou a divisão do reino animal pelo senso comum. A resposta essencialista à questão por que existimos é uma interpretação errada dos argumentos originais de Aristóteles.

A natureza humana deveria ser mais precisa. Deveria agrupar propriedades que sejam relevantes para o estudo atual dos processos comportamentais e psicológicos. Os pesquisadores atuais na área estão interessados principalmente nos humanos atuais e não em espécies taxonômicas inteiras. Mas se a natureza humana for definida como natureza num sentido amplo, então o termo deveria ser aplicado às propriedades de um grupo limitado de organismos. O termo deveria limitar o seu âmbito aos humanos modernos.

Divisões da Biologia

Existem diferentes divisões da biologia. Embora cada um desses campos tenha tópicos e propósitos específicos, todos estão relacionados entre si por princípios básicos.

Figura 0.2: Divisões da Biologia

Por exemplo, Botânica e Zoologia são divisões separadas da biologia, enquanto morfologia e genética são as outras subdivisões da biologia. Apesar das diferenças nos nomes destas áreas, todas elas estão ligadas pelo fato de todos os seres vivos partilharem certos fenómenos comuns, como a divisão celular e a transmissão de material genético.

A pesquisa da AAMC (Association of American Medical Colleges) determinou quais tópicos biológicos são importantes para os estudantes, o que resulta em tópicos aninhados organizados ao longo de uma escala  de todas as divisões primárias de acordo com o MIR(Medical International Research ). Esses tópicos aninhados são organizados ao longo do eixo de acordo com o MIR, com o ícone de tesoura indicando que MIR = 2,25 indica um ponto de corte para inclusão nas especificações de conteúdo do MCAT(Medical College Admission Test ). Os histogramas abaixo mostram a frequência de vários tópicos aninhados.

A Química Biológica lida com problemas na intersecção da biologia e da química. Inclui abordagens de biologia molecular, biologia sintética, biologia celular e química orgânica e física. Neste campo, os alunos se concentram na função e estrutura dos organismos. Por exemplo, compreender o papel do DNA no cancro, a forma como as mutações genéticas influenciam o comportamento das células cancerígenas e a estrutura do esqueleto e dos órgãos dos insetos e de outras criaturas tudo está relacionado e faz parte da química biológica.

A entomologia trata dos insetos, enquanto a farmacologia se preocupa com as drogas e como elas afetam os humanos. A embriologia e a genética também estudam como os organismos sobrevivem em seus ambientes. Existem várias outras divisões na biologia e a maioria está relacionada entre si. Se você é estudante de biologia, considere obter mais informações sobre a área e o que ela tem a oferecer! Há muito mais na biologia do que aparenta!

Métodos de Estudo

Os biólogos estudam todos os aspectos da vida, desde um nível micro ou submicroscópico até os ecossistemas e todo o mundo vivo. Muitos aspectos da biologia