CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR E DO DESENVOLVIMENTO Profa.Ivana BM Cruz, UFSM - 2011
Padrão de Organização dos Seres Vivos Auto-criação (autopoiése) Reprodução Manutenção da constância do ambiente interno (homeostase) e do reparo
AUTO-CRIAÇÃO
REPRODUÇÃO
HOMEOSTASE
MACRO-MOLÉCULAS FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS Alimentos Carboidratos Produção de energia: glicose Armazenamento de energia: Glicose- Sangue Glicogênio – Músculos Fígado Fonte carboidratos (glicose): -Dieta Produzida pelo organismo Glicose UNIDADE
MACRO-MOLÉCULAS FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS Lipídios Principais moléculas Ácidos graxos Triglicerídeos Colesterol Participam: - Membrana Plasmática - A partir do colesterol são sintetizados todos os hormônios esteróides do corpo como o estrogênio, testosterona, vitamina D, etc. Moléculas mais heterogêneas
MACRO-MOLÉCULAS FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS Molécula fundamental na estrutura celular do ser vivo Proteínas Unidade fudamental: Aminoácidos Alimentos Cadeia de aminoácidos
MACRO-MOLÉCULAS FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS 20 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 Proteínas
MACRO-MOLÉCULAS FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS Ácidos Nucleícos: DNA & RNAs
ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS MULTICELULARES
NÍVEIS DE ORGNIZAÇÃO DOS 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 Existem dois tipos de sinais: químicos ou elétricos Existem três processos de comunicação: (1) transferência citoplasmática de sinais químicos/elétricos via junções comunicantes (2) comunicação local de substâncias que se difundem através do líquido extracelular (3) comunicação a longa distância: hormônios Fonte: Silverthorn, 2002
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
CITOSOL E ORGANELAS
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO CITOSOL E ORGANELAS PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO Determina a forma das células Estabiliza a posição das organelas dentro do citoplasma Auxilia no transporte de moléculas para dentro e para fora da célula Auxilia na manutenção da célula em um local do tecido Permite o movimento de algumas células através do 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 Serve como sustentação do tecido e atua na manutenção da homeostase corporal A quantidade de matriz extracelular As moléculas que compõe a matriz extracelular Altamente variáveis e dependente do tipo de tecido
CICLO CELULAR
SENESCÊNCIA CELULAR 1 2 3 n LIMITE DE HAYFLICK + 50 DIVISÕES
CICLO CELULAR MITOSE G2 G1 n=50 S
ENVELHECIMENTO CELULAR MITOSE G2 G1 n ~ 50 Modificações Estruturais e funcionais S Cessa a proliferação Célula cresce
Revisando… Proteção aos genes que estão nos cromossomos
simples molécula de DNA Estrutura telomérica Telômero possui uma simples molécula de DNA (TTAGGG)n Resto do cromossomo é dupla fita Cromossomo
ENCURTAMENTO TELOMÉRICO
Processos Fundamentais da Diferenciação Celular
Divisão Celular Mitose Prófase Metáfase Anáfase Telófase
Interações Bioquímicas Moléculas bioquímicas modulam: regulação diferencial dos genes: Genes funcionam conforme: - células e estágio do desenvolvimento
corporal e a manutenção da homeostase se todas as células Núcleo Como ocorre o desenvolvimento corporal e a manutenção da homeostase se todas as células contém o mesmo DNA?
DOGMA GENE-PROTEÍNA/RNA 3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’ 5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’ Núcleo DNA htRNA 5’ATTCGTTACCATTGGAT3’ Proteínas Célula Sliplicing mRNA
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
Modulação da Expressão ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO Região Promotora Estradiol Modulação da Expressão do gene Testosterona Inibição/ Estimulação
Modulação da Expressão REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA Região Promotora Modulação da Expressão do gene Inibição/ Estimulação Resveratrol DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE
Regulação Gênica Muitos processos biológicos ocorrem em todas as células portanto a síntese de muitas proteínas é igual Algumas PROTEÍNAS são abundantes em tipos Especializados de células apesar dos seus Genes estarem em TODAS AS CÉLULAS
Regulação Gênica Estudos sugerem que uma célula eucariótica Expressa aproximadamente 10-20 mil genes dos 30 mil genes que possui.
Modificações pós-síntese Regulação Gênica A expressão de um gene é CONTROLADA DNA Rna heterogêneo mRNA Proteína Modificações pós-síntese Controle transcricional Controle splicing (processamento) Controle traducional Controle pós-síntese
Modificações pós-síntese Regulação Gênica A 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 Integrinas Filopódia Contato focal Parece que a migração celular é mediada por proteínas que são agrupadas “Família Abelson de tirosina quinases- Abn Family”.
Adesão Celular 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 Caderinas conectam uma célula na outra Auxiliando 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 também têm a capacidade de invadir outros tecidos e formar tumores secundários (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-FUNCIONAIS DA CÉLULA CANCEROSA
(1) DIVISÃO CELULAR Escape da senescência NEOPLASIA celular MITOSE G1 G2 S Número Indefinido de Mitoses IMORTALIZAÇÃO
PRINCIPAL CAUSA DA IMORTALIZAÇÃO RE-ATIVAÇÃO DA ENZIMA TELOMERASE OS TELÔMEROS DA CÉLULA VOLTAM A SER PRODUZIDOS CÉLULA SE REPLICA INDEFINIDAMENTE
Linhagem celular Imortal de Henrietta Lacks CÉLULAS HeLA Imortalização Mulher jovem com câncer cervical (Adenocarcinoma) Morreu em 1951 Células continuam a ser produzidas e utilizadas por laboratórios no mundo todo CÉLULAS HeLA Utilizadas para estudos in vitro sobre o câncer
(2) ALTERAÇÕES NAS INTERAÇÕES BIOQUÍMICAS Citoesqueleto desorganizado: perda da forma celular original Menor quantidade de organelas Menor tamanho celular Núcleo fica proporcionalmente maior em relação a célula Perda da função celular
(2) Exemplo: câncer de colo do útero Cervix saudável Esfregaço celular (Exame Papanicolau) Cervix com carcinoma 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 homeostático e reprodução. Para tanto existem 05 processos fundamentais
REFERÊNCIAS – BIBLIOGRÁFICAS E DE FIGURAS JUNQUEIRA LC & CARNEIRO J. Histologia Básica. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 2004; 2008 KERR 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.pdf ATLAS DE HISTOLOGIA – UERJ - http://www.micron.uerj.br/atlas/index.html ATLAS DE HISTOLOGIA CLARETIANO - http://www2.claretiano.edu.br/da/biologia/atlas_virtual/atlas_histologia.htm ATLAS DE HISTOLOGIA UFPEL-http://minerva.ufpel.edu.br/~mgrheing/cd_histologia/index.htm ATLAS DE EMBRIOLOGIA HUMANA (Inglês) -http://www.embryo.chronolab.com/fertilization.htm MULTIDIMENSIONAL HUMAN EMBRYO (Inglês) - http://embryo.soad.umich.edu/index.html ATLAS OF HUMAN BIOLOGY – CRONOLAB (Inglês) -Http://www.embryo.chronolab.com/ fertilization.htm ATLAS DE HISTOLOGIA E EMBRIOLOGIA VIRTUAL UFSM. http://w3.ufsm.br/labhisto/atlas.htm