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Introdução à Biologia Celular

Vídeo “Cellular visions: the inner life of a cell” http://www.studiodaily.com/main/searchlist/6850.html

Profa. Ana Paula Ulian de Araújo Grupo de Biofísica Molecular IFSC – USP, 2015

Óvulo humano (~200µm) e espermatozóides: a partir dessa união serão originados os 10 trilhões de células do corpo

humano.

As células podem ser vistas!

Normalmente são pequenas, microscópicas. Século XVII, Robert Hooke vê as células pela 1a vez.

Células de cortiça observadas por Hooke

Microscópio de Hooke, 1665.

Observações de Leeuwenhoek

Leeuwenhoek descobriu um mundo de organismos

microscópicos, chegando a observar protozoários,

espermatozóides e algumas bactérias.

A biologia celular O microscópio óptico tornou-se

popular somente no século XIX.

Uma publicação, em 1939, marca o início da Biologia Celular:

Matthias Schleiden (botânico) e Theodor Schwann (zoólogo)

M. Schleiden T. Schwann

Mostram, que as células eram as unidades fundamentais dos

tecidos vivos.

Todas as células são procarióticas ou eucarióticas Cél. procariótica (E. coli) Cél. eucariótica (plasmócito)

nucleóide

nucleóide Membrana interna (plasmática)

Membrana externa

Membrana externa

Membrana interna

Parede celular

periplasma

Núcleo

Complexo de Golgi

Lisossomo

Mitocôndria

Retículo endoplasmático

Complexo de Golgi

Membrana plasmática

Membrana nuclear

Mitocôndria peroxissomo

Lisossomo

Vesícula secretora

Retículo endoplasmático

rugoso

Os procariotos podem ser divididos em dois tipos distintos

Plantas Fungos

Animais

Ciliados

Termotoga

Bactéria verde sulfurosa

Eucariotos

Arquebactérias Eubactérias

Fungo aquático Diplomonadas

Progenitor comum presumido para todos os organismos existentes na atualidade

Progenitor comum presumido para aquebactérias e eucariotos

A célula eucariótica

•  O núcleo: Em geral é o compartimento

mais proeminente; Incluso em duas membranas

concêntricas (envelope nuclear)

Contém moléculas de DNA (cromossomos)

Mitocôndrias •  Tamanho de 1 a muitos µm, tem DNA próprio e reproduzem-se por simples divisão;

Mitocôndria: origem Célula eucariótica aeróbica primitiva

Célula ancestral eucariótica anaeróbica

núcleo Membranas

internas

bactéria Procarioto aeróbico mitocôndrias

Cloroplastos

•  Encontrados em células de vegetais e algas;

•  Estrutura mais complexa que das mitocôndrias: além das duas membranas circundantes, há inúmeras membranas internas contendo clorofila;

•  Realizam a fotossíntese; •  Possuem seu próprio DNA e

reproduzem-se por simples divisão.

Cloroplasto: origem

Célula eucariótica primitiva

Bactéria fotossintética

cloroplastos

Célula eucariótica primitiva capaz de

realizar fotossíntese

Outras organelas delimitadas por membranas

Proteína secretada

vesícula secretora

Golgi

Retículo endoplasmático

rugoso

•  Retículo endoplasmático (RE): local onde os componentes de membrana e material destinado à exportação são “montados”

•  Aparelho de Golgi recebe e modifica moléculas provenientes do RE e as redireciona;

•  Lisossomos: organelas irregulares envolvidas na digestão intracelular (nutrição, reciclagem, excreção)

•  Peroxissomas: vesículas que fornecem o ambiente de contenção p/ reações oxidativas

O Citosol •  Contém grandes e pequenas

moléculas tão comprimidas que se comporta mais como um gel aquoso;

•  É o local de muitas reações químicas fundamentais;

•  Contém ribossomos;

•  Contém filamentos longos e delgados de proteínas (citoesqueleto)

filamentos intermediários microtúbulos

microfilamentos

Três vistas de um fibroblasto

Estágios finais da mitose: microtúbulos corados em vermelho (através de anticorpos específicos para a tubulina) e DNA em preto (EtBr).

As células recebem e emitem informações

Uma célula viva monitora continuamente sua vizinhança

Ajusta atividades e composição quando necessário

Comunicação via sinais (moléculas simples, gases, proteínas, luz e movimentos

mecânicos)

Receptores de superfície Sinal ligado

Enzima inativa Enzima ativa

Receptor citosólico

Complexo hormônio-receptor

núcleo Aumento na

transcrição de genes específicos

As células crescem e se dividem

G1+S+G2 = interfase

M = mitose

A maioria das céls. eucarióticas precisa de mais tempo para se dividir que uma bactéria; O ciclo celular é intensamente regulado;

As células programam sua morte: apoptose

As células variam muito em estrutura e função...

Estaremos estudando as células eucarióticas…quais os modelos?

A levedura é uma boa alternativa para se estudar células eucarióticas

Microscopia eletrônica de Saccharomyces cerevisiae

Organização eucariota, mas unicelular!

Estudos sobre:

•  o controle do ciclo e divisão celular;

•  regulação gênica;

•  estrutura dos cromossomos;

•  envelhecimento;

•  Funcionamento do citoesqueleto, etc.

Outros organismos modelo

Arabidopsis thaliana Estudos sobre: •  Desenvolvimento de

padrões de tecidos; •  Genética da biologia

celular; •  Aplicações agronômicas; •  Fisiologia vegetal; •  Regulação gênica; etc.

Chlamydomonas reinhardtti

“Vedete” nos estudos de fotossíntese e flagelo em eucariotos.

•  Desenvolvimento dos tecidos de organismos vertebrados;

•  Formação e funcionamento do cérebro e do sistema nervoso;

•  Defeitos congênitos;

•  Câncer

Paulistinha (“zebrafish”)

Caenorhabditis elegans

Drosophila melanogaster

Estudos sobre a formação do sistema nervoso; apoptose; controle da proliferação celular; desenvolvimento; diferenciação celular; efeito de drogas; etc.

Modelo no desenvolvimento dos eixos corporais; estudos do sistema nervoso; apoptose; câncer; envelhecimento…

Mus muscullus - Camundongo

Raça Swiss

Modelo de estudos variados, como o entendimento de doenças metabólicas, auto-imunes, desenvolvimento, cânceres, regulação gênica e herança...

“Alternativa” aos organismos modelo: cultura de células

Cultura de células HeLa observada por microscopia de contraste de fase.

Cultura de células CHO observada por microscopia ótica.

Cronograma 2015 Data$ Teórico$ Data$ Prático$03/ago' Introdução'à'disciplina' 04/ago' Não$haverá$aula$prática'10/ago' Biomembranas''e'Transporte'através'de'membranas'

Pré6leitura$do$capítulo$10$(estrutura$da$membrana)$11/ago' MEV'(Teórica)'e'Diretrizes'para'o'

projeto'17/ago' Compartimentos'intracelulares'e'transporte'

Pré6leitura$parcial$do$capítulo$12$(págs.$695$até$712)'18/ago$ MEV'J'Discussão'dos'protocolos$

24/ago' SBBq'–'não'haverá'aula' 25/ago' Não$haverá$aula$prática'31/ago' Processamento'de'proteínas'e'Tráfego'de'vesículas'

Pré6leitura$$parcial$do$capítulo$13$(págs.$749$até$766)'01/set' MEV'J'Preparo'das'amostras'$

07/set$ Feriado$(Independência$do$Brasil)'$ 08/set$ Feriado$(Independência$do$Brasil)'14/set' Sinalização'celular'I'

Pré6leitura$parcial$do$capítulo$15$(págs$879$a$903)'15/set' MEV'J'Visualização'I'(Grupos'1'a'3)'

21/set' Sinalização'celular'II' 22/set' MEV'J'Visualização'II'(Grupos'4'e'5)$28/set$ Semana$da$graduação$ 29/set$ Semana$da$graduação'05/out$ Prova$I' 06/out' Microscopia'Confocal'(T);'Cultivo'

celular$12/out$ Feriado$(N.$Sra.$Aparecida)$ 13/out' Não$haverá$aula$prática$19/out' Citoesqueleto'I' 20/out$ Confocal'J'Preparo'das'amostras$26/out' Citoesqueleto'II' 27/out' Confocal'J'Visualização$02/nov$ Feriado$(Finados)$ 03/nov$ Feriado$'09/nov' Ciclo'celular'e'apoptose' 10/nov' Confocal'J'Visualização'16/nov' Matriz'extracelular' 17/nov$ Não$haverá$aula$prática'23/nov' Câncer' 24/nov$ Apresentação$dos$seminários'30/nov$ Prova$II$ $ $

AVALIAÇÃO •  Média final = 0,7 x (média das provas) + 0.1 x média dos testes +

0,2 x (seminário) •  TESTES NO INICIO DAS AULAS leitura do texto referente ao conteúdo a ser discutido. Nos 10 minutos iniciais de cada aula os alunos deverão responder a um teste. Alunos que faltarem ou chegarem atrasados ao teste terão nota zero. É dado com referência a 5ª edição do livro Alberts, B et al. Biologia Molecular da Célula, mas qualquer outra edição ou referência pode ser utilizada (p. ex.: Lodish, H. et al. Biologia celular e molecular. Ed. Artmed.) A média da prática só será considerada aos alunos com média de provas ≥ 5,0.