CITOLOGIA CITOLOGIA. A história da Citologia TEORIA CELULAR 30/03/2016

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1 CITOLOGIA CITOLOGIA A área da Biologia que estuda a célula, no que diz respeito à sua estrutura e funcionamento. Kytos (célula) + Logos (estudo) As células são as unidades funcionais e estruturais básicas dos seres vivos! A história da Citologia TEORIA CELULAR Theodor Schwann (1839) observa a existência de células nos animais e nos vegetais. TODO SER VIVO É CONSTITUÍDO POR CÉLULA TODO METABOLISMO OCORRE EM NÍVEL CELULAR TODO SER VIVO ORIGINA-SE DE CÉLULAS PRÉ- EXISTENTES (BIOGÊNESE) Todos os seres vivos são constituídos por células! TEORIA CELULAR TODA CÉLULA POSSUI MATERIAL GENÉTICO (DNA/RNA) 1

2 CITOLOGIA Microscópio óptico (até 2000 vezes); Microscópio eletrônico (até 100 milhões de vezes); Citologia Citologia Os seres vivos formados por células podem ser divididos em: Unicelulares: Seres vivos formados por uma única célula. Ex: bactérias, algas e protozoários. Seres pluricelulares: seres vivos formados por muitas células. Ex: animais e vegetais. 2

3 Citologia As células podem ser categorizadas por tamanho: Microscópicas (< 0,1 mm). Macroscópicas (> 0,1 mm): podem ser vistas a olho nú. Formas das células Classificação de Bizozzero Células lábeis: células dotadas de ciclo vital curto. Continuamente produzidas pelo organismo, permitem o crescimento e a renovação constante dos tecidos onde ocorrem. Exemplos: glóbulos brancos (leucócitos), glóbulos vermelhos (hemácias ou eritrócitos) e células epiteliais (revestimento). Discóides Esféricas Células estáveis: células dotadas de ciclo vital médio ou longo, podendo durar meses ou anos. Produzidas durante o período de crescimento do organismo essas células só voltam a ser formadas em condições excepcionais, como na regeneração de tecidos (uma fratura óssea, por exemplo). Dentre as células estáveis, podemos citar: osteócitos (ósseas adultas), hepatócitos (células do fígado), células pancreáticas, musculares lisa etc. Estreladas Fusiformes (alongadas) 3

4 Tipos de células: grau de especialização Células permanentes: células de ciclo vital muito longo, coincidindo, geralmente, com o tempo de vida do indivíduo. São produzidas apenas durante o período embrionário. Na eventual morte dessas células, não há reposição, uma vez que o indivíduo nasce com o número completo e necessário de suas células permanentes. Essas células simplesmente aumentam de volume, acompanhando o crescimento do indivíduo. Como permanentes, podemos citar as células nervosas (neurônios) e as células musculares estriadas. Células indiferenciadas: São denominadas também de células totipotentes pelo fato de poderem originar os diversos tipos celulares existentes em um indivíduo multicelular. Ex.: a célula ovo ou zigoto e as células embrionárias. Células diferenciadas: Diz-se dos tipos celulares, que por passar por um processo de especialização, estão aptas para desempenhar uma função específica. Ex.: células hepáticas, musculares, ósseas, nervosas etc. Tipos de células: grau de especialização Células desdiferenciadas: São células que por algum motivo, ao perderem a sua especialização, reassumem o padrão de célula indiferenciada e passam a multiplicar de forma descontrolada. Ex.: células cancerosas e as células embrionárias vegetais. Diferenciação celular: Consiste em um processo de adaptação estrutural e funcional das células totipotentes que, a partir de um mesmo material genético, se capacitam a desempenhar uma determinada função. Essa adaptação de deve à expressão diferencial do genoma celular. Estruturas das células Basicamente uma célula é formada por três partes básicas: Membrana: capa que envolve a célula; Citoplasma: região que fica entre a membrana e o núcleo; Núcleo: estrutura que controla as atividades celulares. 4

5 A Membrana Plasmática É uma capa dupla que envolve e protege todo o interior da célula. Permeabilidade Seletiva: capacidade de selecionar as substâncias que entram e saem da célula. SOLUÇÕES SOLUÇÕES ISOTÔNICAS: Quando duas soluções contêm a mesma quantidade de partículas por unidade de volume, mesmo que não sejam partículas do mesmo tipo. Quando se comparam soluções com diferentes quantidades de partículas por unidades de volume, a de maior concentração de partículas é HIPERTÔNICA, e exerce maior pressão osmótica. A solução de menor concentração de partículas é HIPOTÔNICA, e a sua pressão osmótica é menor. Separadas por uma membrana semipermeável, há passagem de água da solução hipotônica em direção à solução hipertônica. SOLUÇÕES ISOTÔNICAS SOLUTO = SOLVENTE Passivo: SOLUÇÃO HIPERTÔNICA SOLUTO > SOLVENTE SOLUÇÃO HIPOTÔNICA SOLUTO < SOLVENTE Nesse tipo de transporte o deslocamento de substâncias das regiões de maior concentração em direção àquelas de menor concentração, portanto, obedecendo uma tendência natural, não há gasto de energia. Em função desse tio de transporte há uma tendência entre os dois meios de entrarem em isotonia, ou seja: de suas concentrações se igualarem. Ex.: Difusão simples, osmose e difusão facilitada. 5

6 Difusão simples: Deslocamento direto e natural de solutos em direção às regiões de baixa concentração. É por esse mecanismo que ocorrem os deslocamentos de sais e gases. Osmose: Caso particular de difusão em que os solventes, em particular a água, deslocam-se do meio menos concentrado em soluto (hipotônico), através de uma membrana semipermeável (m.s.p. ), em direção ao meio de maior concentração de soluto (hipertônico). Quando uma solução é hipertônica em relação a outra, dizemos que a sua pressão osmótica (P.O) também o é. Difusão facilitada Algumas substâncias entram nas células a favor do gradiente de concentração e sem gasto de energia, mas com uma velocidade muito maior do que a que seria esperada se a entrada ocorresse por difusão simples. Nas células, isso acontece, por exemplo, com a glicose, com os aminoácidos e com algumas vitaminas. As substâncias "facilitadoras", presentes nas membranas celulares, são as permeases, e têm natureza protéica. 6

7 Ativo: Os íons se deslocam contrariando o gradiente de concentração (do meio de menor concentração para o de menor). Portanto, sua ocorrência implica em consumo de energia. Os mecanismos de transporte ativo mantêm diferenças de concentração entre os meios. Semelhante à difusão facilitada, nesse tipo de transporte ocorre a participação de proteínas carreadoras (transportadoras) denominas de permeases. Ex.: bomba-de-íons (sódio-potássio, cálcio, magnésio etc.). TRANSPORTE EM BLOCO OU POR ENGLOBAMENTO Fagocitose: Fagocitose: Processo de englobamento de partículas sólidas. Ocorre em células do sistema imunológico (macrófagos) e em amebas. Durante a fagocitose, a membrana celular projeta-se emitindo tentáculos que circundam e capturam as partículas. Esses tentáculos recebem a denominação de pseudópodos (falsos pés). 7

8 Pinocitose: Pinocitose: Processo de englobamento de partículas líquidas. Uma invaginação da membrana celular cria um canal parar onde partículas líquidas se dirigem e são, posteriormente, englobadas. Depois de englobadas por fagocitose ou por pinocitose, as substâncias permanecem no interior de vesículas, fagossomos ou pinossomos. Nelas, são acrescidas das enzimas presentes nos lisossomos, formando o vacúolo digestivo. Parede celulósica É constituída pela celulose. Reduz a perda de água e promove a rigidez das células. 8

9 Citoplasma Fica entre a membrana e o núcleo; É preenchido pelo hialoplasma; É onde encontram-se dispersos os organóides (organelas citoplasmáticas) que garantem o bom funcionamento da célula; Núcleo O Núcleo atua na reprodução celular. Também é portador das características hereditárias e coordena as atividades celulares. Fig. 24: Núcleo Celular 9

10 Carioteca: membrana dupla e porosa que envolve o Núcleo, permitindo a comunicação com o Citoplasma; Nucleoplasma: massa fluída limitada pela Carioteca que ocupa o interior do núcleo; Cromatina: material constituído por DNA (material genético). Responsável pelas CARACTERÍSTICAS HEREDITÁRIAS. Nucléolo: estrutura que produz proteínas. Estrutura do Cromossomo Humano Estrutura Básica do DNA Estrutura Básica do DNA ESTRUTURA Dupla hélice 4 Bases nitrogenadas - nucleotídeos 1 molécula de açúcar 1 grupo fosfato Ligações de hidrogênio Ligações fosfodiéster Fitas antiparalelas Polaridade da fita DNA 5 3 Os ácidos nucléicos são compostos por: Uma molécula de açúcar (pentose), Bases nitrogenadas (purinas e piridiminas) e Grupo fosfato. 10

11 Níveis de organização da cromatina (DNA + histonas + proteínas) O QUE É A CROMATINA? Condensação do DNA eucariotos Eucromatina: Cromatina distendida. Forma menos compactada. Compatível com a atividade gênica do cromossomo maior taxa de expressão gênica. Heterocromatina: Cromatina condensada. Forma mais compactada. HU proteins Histonas Centrômero Regiões cromossômicas que têm a habilidade de mediar a ligação dos microtúbulos ao DNA, através de uma estrutura proteica chamada cinetócoro. Divide o cromossomo em braço curto (p petit), acima do centrômero. E em braço longo (q), abaixo do centrômero. Chamada de Constrição primária: região do DNA formado por sequências altamente repetitivas. TIPOS DE CROMOSSOMOS HUMANOS Os cromossomos são classificados em: metacêntricos, submetacêntricos e acrocêntricos. 11

12 Constrição secundária Constrição observada em braços curtos de cromossomos acrocêntricos, sendo conhecida também como região organizadora de nucléolo (RON). A extremidade do cromossomo é chamada de satélite. TELÔMEROS - Estruturas especializadas posicionadas no final do cromossomo eucarioto. -função protetora! formação do complexo nucleoproteico shelterin associado à repetição TTAGGG. -Complexo Shelterin: associa-se ao final da molécula de DNA e previne a ativação das rotas de dano ao DNA. TELÔMEROS Principais funções biológicas: Proteger os cromossomos de recombinações e fusões das sequências finais com outros cromossomos; Reconhecer danos no DNA; Auxiliar no mecanismo de replicação; Contribuir na organização funcional cromossômica no interior do núcleo; Participar na regulação da expressão gênica; Relógio celular. 30/03/

13 A TEORIA CROMOSSÔMICA DA HEREDITARIEDADE - Primeira Lei de Mendel, Lei de Segregação ou Monoibridismo, a primeira delas se refere à segregação dos fatores (alelos) de um par (um gene) na formação de gametas. - A segunda, que é conhecida como Segunda Lei de Mendel, Lei de Segregação Independente ou Diibridismo, se refere à segregação dos fatores (alelos) de dois ou mais pares (dois ou mais genes) independentes na formação de gametas. 30/03/ /03/ A TEORIA DO GENE Segundo a qual: 1. Os caracteres de um indivíduo correspondem a elementos pares, os genes. 2. Os genes estão ligados uns aos outros nos cromossomos, formando um determinado número de grupos de ligação. 3. Os genes de cada par se separam durante a gametogênese, de acordo com a Primeira Lei de Mendel e, em consequência, cada gameta fica contendo apenas um conjunto de genes (Figura 2.4). 4. Os genes pertencentes a grupos de ligação diferentes segregam independentemente, de acordo com a Segunda Lei de Mendel (Figura 2.5). 5. Entre os elementos pertencentes a cada grupo de ligação, ocorre uma troca ordenada chamada permuta ou crossing-over, que leva à recombinação dos genes (Figura 2.3). A frequência da permuta fornece a prova da linearidade dos genes em cada grupo de ligação e permite determinar sua posição relativa. 30/03/ /03/

14 Os estudos posteriores mostraram a complexidade dos padrões de hereditariedade, que incluem casos de: - Alelismo múltiplo, quando um gene admite múltiplos alelos; dominantes, recessivos ou codominantes (Sistema ABO, por exemplo). - Pleiotropia, quando um gene determina diversos caracteres (pelagem e sobrevivência em ratos, por exemplo). - Herança poligênica, quando um caráter está determinado por vários genes de efeito cumulativo (altura, cor dos olhos). - Interação gênica, quando uma característica depende da ação de muitos genes. Finalmente, deve-se destacar que o fenótipo de um indivíduo é o resultado da interação entre o genótipo e o ambiente em que este se expressa. 30/03/ /03/ DOGMA DA BIOLOGIA MOLECULAR 30/03/