CONCEPÇÃO E FORMAÇÃO DO SER HUMANO – 6 MOD 102 DIFERENCIAÇÃO CELULAR

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1 CONCEPÇÃO E FORMAÇÃO DO SER HUMANO – 6 MOD 102 DIFERENCIAÇÃO CELULAR

2 Todo organismo pluricelular é composto por diferentes tipos de células
Homem adulto  75 trilhões de células  216 tipos diferentes Óvulo fertilizado (zigoto) = ‘célula tronco prototípica’ Célula Totipotente

3 Definição e aspectos da diferenciação celular
Mecanismos que geram as diferenças entre as células Modelo de diferenciação celular

4 Diferenciação celular
Células tornam-se diferentes entre si Células  identidades distintas e funções especializadas Células com identidade definida = ex.: células musculares, células nervosas, células adiposas etc. Aumenta a eficiência das células / interdependência

5 Termos moleculares: Diferenciação celular  atividade gênica variada nas células de um organismo Síntese de proteínas específicas Ex. actina-miosina  células musculares

6 Genes que se expressam de forma diferencial:
Proteínas de luxo (célula - específicas) = ‘funções de luxo’ Ex.: actina-miosina = fibras musculares; hemoglobina = hemácias; neurofilamentos = neurônios Genes de manutenção (“housekeeping”): Proteínas comuns às diferentes células (ex.: enzimas glicolíticas)

7 Célula diferenciada  Caracterizada pelas proteínas que contém
Mamíferos = mais de 200 tipos de células Fibra muscular lisa Célula nervosa Hemácias Célula epidérmica Célula caliciforme

8 Célula diferenciada  Caracterizada pelas proteínas que contém
Ex. expressão de uma proteína na célula  alterar sua forma célula transfectada com DNA que codifica vilina Vilina  proteína que se liga com actina

9 Diferenciação celular ocorrem modificações moleculares e morfológicas
aumento da complexidade celular ponto de vista morfológico organelas

10 Potencialidade = capacidade que a célula possui de se transformar em algum tipo celular específico
Blastocito = 5 dias “O potencial das células para desenvolvimento (diferenciação) nos estágios iniciais do embrião é geralmente muito maior que seu destino normal, mas este potencial torna-se mais restrito à medida que o desenvolvimento prossegue”

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12 Diferenciação X Potencialidade
Células embrionárias: TOTIPOTENTES Blastômeros iniciais = 100% de potencialidade e 0% de diferenciação Células nervosas, fibras estriadas: 100% diferenciadas; potencialidade = zero

13 Clonagem: transferência nuclear
Núcleos de blastômeros  Potencialidade MAMÍFEROS = OITO PRIMEIRAS CÉLULAS SÃO TOTIPOTENTES

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15 Diferenciação celular  não está restrita a vida embrionária
Embriogênese, Reposição de células e Regeneração 1) Embriogênese Ovo fertilizado Embrião 8 dias Embrião 14 dias

16 2) Reposição de células na fase adulta

17 Hematopoiese Pluripotente X Multipotente
Células Multipotentes Pluripotente X Multipotente

18 Stem cells = células-tronco  capazes de multiplicação (‘estoque’) e diferenciação
Determinadas

19 A divisão das células-tronco embrionárias segue dois modelos
Determinístico Aleatório (Estocástico)

20 3) Regeneração celular Ex. células satélites (‘mioblastos’)

21 A diferenciação celular causa perda na informação genética das células ?

22 Comprovação experimental  Transplante nuclear
Diferenciação celular  Não acarreta perda na informação genética  todas as células com o mesmo conjunto de genes ( = célula - ovo) Comprovação experimental  Transplante nuclear Xenopus (anfíbio)

23 Experimentos de Fusão Nuclear
2) Célula hepática humana x célula muscular de rato 1) Eritrócitos de galinha com células cancerosas (linhagem de células indiferenciadas: carcinoma uterino = HeLa) Núcleo inativo dos eritrócitos  atividade Citoplasma  Controla síntese de DNA e RNA Proteínas musculares humanas e de rato Reversibilidade gênica

24  Vias sintéticas bloqueadas até a fase de
1) Divisão celular  início = clivagens  divisões rápidas Desenvolvimento  Vias sintéticas bloqueadas até a fase de Blástula Blastocisto

25  células adquirem identidades diferentes
Desenvolvimento 2) Formação de um padrão  plano corporal  eixos principais  camadas germinativas  células adquirem identidades diferentes

26 Citoesqueleto  papel decisivo
Desenvolvimento 3) Mudança na forma  gastrulação (Morfogênese) Citoesqueleto  papel decisivo Filamentos de actina

27 Migração de células primordiais apoiadas na matriz extracelular (laminina em vermelho)

28 Desenvolvimento 4) Diferenciação celular 5) Crescimento (multiplicação e crescimento celular, deposição de matriz extracelular)

29 Quando e como aparecem as diferenças entre as células durante a embriogênese?
Estágios iniciais  diferenças entre as células são sutis Poucos genes  expressão (atividade)

30 Células determinadas  transmitem característica

31 Nos animais a diferenciação começa na fase de Gástrula
Gástrula – embrião com 3 folhetos Gastrulação início de síntese: proteínas, RNA movimentos celulares intensos Fixação do destino das células embrionárias (determinação)

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33 Estado diferenciado = estável fundamental  s funções celulares
Em alguns tipos celulares  a reversibilidade é possível Fator extrínseco Transdiferenciação

34 Manutenção e a herança dos padrões de atividade gênica
Diferenciação  alguns genes ativos e outros são mantidos inativos Fatores envolvidos na regulação da atividade de um gene 1) Fatores de transcrição 2) Grau de compactação da cromatina (alteração estrutural) 3) Metilação de citosinas (alterações químicas)

35 1) Fatores de transcrição
Atividade de um gene  afetar vários outros genes

36 Produto do gene  regula o próprio gene

37 2) Alterações estruturais na cromatina
Célula de mucosa bucal humana (mulher) Cromossomo X inativado (heterocromatina) Corpúsculo de Barr

38 3) Alterações químicas no DNA
Metilação de bases citosinas  ausência de transcrição

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40 Outros fatores podem atuar na regulação da atividade gênica

41 Sinais externos podem regular genes
Fatores Extrínsecos

42 Fatores Extrínsecos Fatores de crescimento (sinalização parácrina)
Morfógenos (parácrina) Hormônios (sinalização endócrina) Fatores ambientais físicos (ex. radiação) químicos (ex. talidomida, drogas) biológicos (ex. infecção viral = rubéola) Agentes teratogênicos  3 primeiros meses (processos de diferenciação mais freqüentes)

43  Nas etapas iniciais do desenvolvimento embrionário as células poderiam se diferenciar de acordo com suas posições

44 Mórula – a partir de 16 células

45 INDUÇÃO  processo pelo qual as células de alguns tecidos induzem outras células a se transformar (diferenciar) em outros tipos celulares  Indução de diferenciação depende da interação de células vizinhas  posição

46 Poucos tipos de células  originam vários tipos distintos
Indução seqüencial

47 Alguns sinais indutores atuam como morfógenos
‘Substâncias difundíveis que provocam respostas diferentes em células iguais de acordo com a concentração com que chega até estas’ Mófogenos  papel fundamental na diferenciação Ex. Mamíferos  é possível que a posição das células na mórula  recepção de morfógenos  Diferenciação

48 Mórula e Blástula Junções comunicantes
Junções oclusivas

49 Indução por hormônios  etapas mais avançadas do desenvolvimento

50 MODELO DE DIFERENCIAÇÃO CELULAR
 Gene myoD  expressa em células determinadas a se tornarem fibras musculares esqueléticas  Experimento com fibroblastos em cultura  expressam proteínas músculo-específicas

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52 MUITO OBRIGADA! Silvia Helena Sofia Departamento de Biologia Geral/CCB

53 BIBLIOGRAFIA ALBERTS, B. et al Molecular Biology of the Cell. 4th ed. Garland Publishing, Inc, New York. (capítulo 21) 2) CARVALHO, ACC Células-tronco: a medicina do futuro. Ciência Hoje, 29 (172): 3) CARVALHO, HF & RECCO-PIMENTEL, SM. Diferenciação celular, pp In: A célula Editora Manole Ltda., Barueri, SP 4) DE ROBERTIS, EMF & HIB, J A diferenciação celular, pp In: Bases da Biologia Celular e Molecular. 3ª ed. Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro. 5) JUNQUEIRA, LC & CARNEIRO, J Divisão de trabalho entre células. Diferenciação, pp In: Biologia Celular e Molecular. 8ª ed. Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro. 6) WOLPERT, L. et al Princípios de Biologia do Desenvolvimento. Artmed, Porto Alegre. (capítulos 1 e 9)

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