CAPÍTULO 1CAPÍTULO 1
FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR E DO DESENVOLVIMENTO
Profa.Ivana BM Cruz, UFSM - 2011
Padrão de Organização dosSeres Vivos
• Auto-criação (autopoiése)
• Reprodução
• Manutenção da constância do ambiente
interno (homeostase) e do reparo
AUTO-CRIAÇÃO
REPRODUÇÃO
HOMEOSTASE
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Carboidratos
Glicose
UNIDADE
Alimentos
-Produção de energia: glicose-Armazenamento de energia:
Glicose- SangueGlicogênio – Músculos
Fígado
Fonte carboidratos (glicose):-Dieta-Produzida pelo organismo
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
LipídiosPrincipais moléculasPrincipais moléculas
Ácidos graxos-Triglicerídeos-Colesterol
Moléculasmais heterogêneas
Participam:Participam: - Membrana Plasmática - A partir do colesterol são sintetizados todos os hormônios esteróides do corpo como o estrogênio, testosterona, vitamina D, etc.
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
Unidade fudamental:Aminoácidos
Cadeia de aminoácidos
Alimentos
Molécula fundamental na estrutura celular do ser vivo
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
20 AMINOÁCIDOS20 AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS: não sintetizamos arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, serina, treonina, triptofano,histidina e valina
AMINOÁCIDOS NÃO-ESSENCIAIS alanina, asparagina, cisteína, glicina,glutamina, prolina, tirosina, ácido aspártico,ácido glutâmico
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Ácidos Nucleícos: DNA & RNAs
ORGANIZAÇÃO DOS SERESVIVOS MULTICELULARES
Átomos
Moléculas
Células
Tecidos
Órgãos
SistemasCorporais
Organismos
Populações
Ecossistemade diferentesEspécies
Biosfera
EC
OL
OG
IA
GE
NÉ
TIC
A
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TO
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ão
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Células
Tecidos
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NÍVEIS DE ORGNIZAÇÃONÍVEIS DE ORGNIZAÇÃODOS SERES VIVOSDOS SERES VIVOS
CÉLULAS E TECIDOS
Membrana Celular
Membrana Celular: funções
- Delimitação (isolamento físico) da célula em relação ao ambiente que a rodeia;
-Regulação das trocas químicas ou físicas entre o interior da célula e o ambiente externos;
-Comunicação entre as células e o seu meio ambiente;
-Suporte estrutural para que as células formem os tecidos corporais -Delimitação de ambientes específicos intracelulares que possuem funções diferenciadas (organelas).
Membrana Celular
Fonte: Silverthorn, 2002
Membrana Celular
Membrana celular: estrutura
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Movimento através da membrana
Membrana: comunicação célula-célula
Fonte: Silverthorn, 2002
-Existem dois tipos de sinais: químicos ou elétricos
-Existem três processos de comunicação:
(1) transferência citoplasmática de sinais químicos/elétricos via junções comunicantesjunções comunicantes
(2) comunicação local de substâncias que (2) comunicação local de substâncias que se difundem através do líquido extracelularse difundem através do líquido extracelular
(3) comunicação a longa distância: hormônios(3) comunicação a longa distância: hormônios
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO
Determina a forma das células
Estabiliza a posição das organelas dentro docitoplasma
Auxilia no transporte de moléculas para dentroe para fora da célula
Auxilia na manutenção da célula em um localdo tecido
Permite o movimento de algumas células atravésdo corpo
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
MATRIZ EXTRACELULAR
Material sintetizado que e secretado pelas células de um tecido
A quantidade de matriz extracelularAs moléculas que compõe a matriz extracelular
Serve como sustentação do tecido eatua na manutenção da homeostase corporal
Altamente variáveis e dependente do tipo de tecido
CICLO CELULAR
SENESCÊNCIA CELULAR1
2
3
nLIMITE DE HAYFLICK
+ 50 DIVISÕES
CICLO CELULAR
MITOSE
G2 G1
S
n=50
ENVELHECIMENTO CELULAR
G2 G1
MITOSE
SModificaçõesEstruturais e
funcionais
n ~ 50
-Cessa a proliferação- Célula cresce
Revisando…
Proteção aos genesque estão nos cromossomos
Telômero possui umasimples molécula de DNA
Resto do cromossomo édupla fita
(TTAGGG)n
Estrutura telomérica
Cromossomo
ENCURTAMENTO TELOMÉRICO
Processos Fundamentais da Diferenciação Celular
• Mitose
Divisão Celular
PrófaseMetáfaseAnáfaseTelófase
Interações Bioquímicas
• Moléculas bioquímicas modulam:
• regulação diferencial dos genes:
Genes funcionam conforme:
- células e estágio do desenvolvimento
Célula
Núcleo
Como ocorre o desenvolvimento corporal e a manutençãoda homeostase se todas as célulascontém o mesmo DNA?
DOGMA GENE-PROTEÍNA/RNA
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
htRNA
5’ATTCGTTACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
Sliplicing
mRNA
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
RegiãoPromotora
GENE: DNA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
RNAHeterogêneo
Transcrição
SplicingProcessamento
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
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Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
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Proteínas
Célula
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Núcleo
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DNA
RNA
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Proteínas
Célula
Núcleo
Citoplasma
AUG UAAmRNA
Proteína
Tradução
RegiãoPromotora
GENE: DNA
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EXON EXON EXON
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RNAHeterogêneo
Transcrição
SplicingProcessamento
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Núcleo
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DNA
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Proteínas
Célula
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Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
Núcleo
Citoplasma
AUG UAAAUG UAAmRNA
Proteína
Tradução
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
RegiãoPromotora
Estradiol
Modulação da Expressão do gene
Testosterona
Inibição/Estimulação
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
RegiãoPromotora
Modulação da Expressão do gene
Inibição/Estimulação
Resveratrol
DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE
Regulação GênicaMuitos processos biológicos ocorrem em todas as células portanto a síntese de muitas proteínasé igual
Algumas PROTEÍNASPROTEÍNAS são abundantes em tiposEspecializados de células apesar dos seusGenes estarem em TODAS AS CÉLULASTODAS AS CÉLULAS
Regulação GênicaEstudos sugerem que uma célula eucarióticaExpressa aproximadamente 10-20 mil genesdos 30 mil genes que possui.
Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Rna heterogêneo
mRNA
Proteína
Modificações pós-síntese
Controle transcricional
Controle splicing(processamento)
Controle traducional
Controle pós-síntese
Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Rna heterogêneo
mRNA
Proteína
Modificações pós-síntese
Controle transcricional
Controle splicing(processamento)
Controle traducional
Controle pós-síntese
Movimento Celular-Para a formação dos tecidos e órgãos-Muitas células precisam se mover dentro do embrião-Este processo denomina-se:
-Movimento Celular ou Migração Celular
-Movimento celular é gerado por elementos
contráteis do citoesqueleto -Principais proteínas associadas ao
movimento celular: integrinas e fibronectinas
Direção da migração
Contato focal
Filopódia
Integrinas
Parece que a migração celular é mediada por proteínas que são agrupadas “Família Abelson de tirosina quinases- Abn Family”.
• Processo pelo qual as células ficam aderidas em um determinado local do corpo.
• Mediado por moléculas conhecidas como:
• CAM= moléculas células-adesivas
• (Cell Adhesive Molecules)
• Ex. Caderinas
Adesão Celular
Adesão Celular
Caderinas conectam uma célula na outraAuxiliando na adesão a matriz extracelular
Morte Celular Programada-Apotose• Suícidio de determinadas linhagens
celulares ao longo da embriogênese,
ou de algumas células ao longo da vida
Morte Celular Programada-Apotose• Exemplo: formação dos dedos
BIOLOGIA CELULAR E O CÂNCER
ESCAPE DA SENESCÊNCIA REPLICATIVA CELULAR: CÂNCER
Causado pelo crescimento descontrolado de células que tambémtêm a capacidade de invadir outros tecidos e formar tumoressecundários (metástases)
O CÂNCER É UMA DOENÇA GENÉTICA CAUSADO POR ACÚMULO DE
MUTAÇÕES
Ocorrem mutações no DNA
Ativam genes que estavam silenciados Proto-oncogenes
Inativam genes que estavam ativos Genes de supressão tumoral
Célula normal
1a Mutação
2a Mutação
3a Mutação
Célula Maligna(Câncer)
PRINCIPAIS ALTERAÇÕES MORFO-FUNCIONAISDA CÉLULA CANCEROSA
(1) DIVISÃO CELULAR Escape da senescência celular
G2 G1
S
NúmeroIndefinido deMitoses
MITOSE
NEOPLASIA
IMORTALIZAÇÃO
PRINCIPAL CAUSA DA IMORTALIZAÇÃO
RE-ATIVAÇÃO DA ENZIMA TELOMERASE
OS TELÔMEROS DA CÉLULA VOLTAMA SER PRODUZIDOS
CÉLULA SE REPLICA INDEFINIDAMENTE
Linhagem celularImortal de
Henrietta Lacks
Mulher jovem com câncer cervical(Adenocarcinoma)
Morreu em 1951
Células continuam a ser produzidase utilizadas por laboratórios nomundo todo
CÉLULAS HeLA
Utilizadas para estudos in vitrosobre o câncer
Imortalização
(2) ALTERAÇÕES NAS INTERAÇÕES BIOQUÍMICAS
Citoesqueleto desorganizado: perda da forma celular original
Menor quantidade de organelas
Menor tamanho celular
Perda da função celular
Núcleo fica proporcionalmente maior em relaçãoa célula
(2) Exemplo: câncer de colo do útero
Útero
Cervix saudável
Cervix comcarcinoma
Esfregaço celular(Exame Papanicolau)
Célula saudável
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
Consequência principal: METÁSTASES
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
(4) APOPTOSE
Câncer – resistência a apoptose células não desencadeiam a sua morte
Esta alteração está relacionada:- com o inicio da carcinogênese- com resistência de células cancerosas a
quimioterapia e a radioterapia
Mecanismos de resistência:- inibição de proteínas pró-apoptóticas
Ex. p53- expressão de proteínas pró-oncogênicas Ex. survivinas
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O padrão de auto-organização dos seres vivos, em especial dos organismos multicelulares,Envolve padrões cito-morfológicos e fisiológicos Que garantem o seu desenvolvimento, processos de regeneração/cicatrização, controle homeostáticoe reprodução. Para tanto existem 05 processos fundamentais
REFERÊNCIAS – BIBLIOGRÁFICAS E DE FIGURAS JUNQUEIRA LC & CARNEIRO J. Histologia Básica. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 2004; 2008KERR JB. Atlas de Histologia Funcional. Artes Médicas, Porto Alegre, 2000.GARTNER Color Atlas Histology. Williams & Wilkins, Baltimore, 1994.KIERSZENBAUM AL. Histologia e biologia celular: uma introdução a patologia. Elsevier, Rio de Janeiro. 2008.COCHARD LR. Atlas de embriologia humana de Netter. Artmed, Porto Alegre, 2001.DOYLE MJ. Embriologia humana, Atheneu, São Paulo, 2005.MOORE K. Embriologia Clínica, Elsevier, Rio de Janeiro, 2008.BREW MCC. Histologia geral para a odontologia, Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 2003.ATLAS DE HISTOLOGIA – UFRGS - http://www.dominiopublico.gov.br/download/texto/ur000002.pdfATLAS DE HISTOLOGIA – UERJ - http://www.micron.uerj.br/atlas/index.htmlATLAS DE HISTOLOGIA CLARETIANO - http://www2.claretiano.edu.br/da/biologia/atlas_virtual/atlas_histologia.htmATLAS DE HISTOLOGIA UFPEL-http://minerva.ufpel.edu.br/~mgrheing/cd_histologia/index.htmATLAS DE EMBRIOLOGIA HUMANA (Inglês) -http://www.embryo.chronolab.com/fertilization.htmMULTIDIMENSIONAL HUMAN EMBRYO (Inglês) - http://embryo.soad.umich.edu/index.htmlATLAS OF HUMAN BIOLOGY – CRONOLAB (Inglês) -Http://www.embryo.chronolab.com/ fertilization.htmATLAS DE HISTOLOGIA E EMBRIOLOGIA VIRTUAL UFSM. http://w3.ufsm.br/labhisto/atlas.htm