INTRODUÇÃO A BIOLOGIA CELULAR

Transcrição

1 INTRODUÇÃO A BIOLOGIA CELULAR Thiago Campos Monteiro UFMS / CPCS Créditos: Prof a Elisângela de Souza Loureiro

2 Origem e Evolução da Vida

3 Teorias Sobre a Origem da Vida 1. Geração espontânea (abiogênese) sec. IV). A vida se origina de material não vivo (Aristóteles, 2. Criação especial ou criacionismo (Idade Média) A vida foi criada por um poder sobrenatural. 3. Teoria cosmozóica O protoplasma, em forma de esporos resistentes, teria chegado a Terra de outro ponto do universo.

4 Teorias Sobre a Origem da Vida 4. Teoria naturalista (biogênese) A vida se originou na Terra pela combinação progressiva de pequenas moléculas em moléculas orgânicas mais complexas.

5 Teorias Sobre a Origem da Vida 4. Teoria naturalista (biogênese) Francisco Redi - século XVII

6 Teorias Sobre a Origem da Vida 4. Teoria naturalista (biogênese) A vida se originou na Terra pela combinação progressiva de pequenas moléculas em moléculas orgânicas mais complexas. Como essas moléculas apareceram?

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8 Origem do Universo

9 Surgimento com uma grande explosão: - Big Bang - 13,3 e 13,9 bilhões de anos

10 Origem da Terra

11 4,6 bilhões de anos Explosão criou uma nuvem de poeira e gases A poeira foi se condensando em grãos sólidos Os grãos se transformaram em fragmentos de rochas cada vez maiores Um deles evoluiu e se transformou na Terra Tudo com o auxílio de grandes reações químicas

12 A gravidade reteve gases (amônia, metano, gás carbônico e vapor d água) constituindo uma atmosfera primitiva A condensação do vapor d água originava tempestades e chuvas que caiam sobre a crosta quente (quente por causa de erupções vulcânicas)

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14 3,5 bilhões de anos Sinais de Vida As tempestades constantes formaram os primeiros mares Terra primitiva + chuvas + descargas elétricas sopas orgânicas Surgimento dos COACERVADOS aglomerados de proteínas circundados por uma película de H 2 O

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16 COACERVADOS - proteínas circundados por uma película de H 2 O

17 Teoria de Oparin: existiam coacervados formados de diversas maneiras.

18 Pode-se caracterizar os primeiros seres vivos como: - simples - unicelulares - heterótrofos - fermentadores - anaeróbicos

19 Célula Procarionte

20 E como se deu a passagem do estado de uma simples sopa orgânica para o aparecimento de formas celulares organizadas?

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23 Definições da Biologia Celular Organismos vivos possuem um plano único de organização Aristóteles (Antiguidade, 300 a.c.) Paracelsus (Renascimento, séc. XV e XVI) Todos os animais e plantas, por mais complexos que sejam, são constituídos por poucos elementos que se repetem em cada um deles estruturas macroscópicas = folhas, membros

24 Introdução à Biologia Celular Citologia (do grego kytos = célula e logos = estudo): é a parte da biologia que estuda a célula. As células são as unidades funcionais e estruturais básicas dos seres vivos!

25 História da Biologia Celular Robert Hooke a constituição da cortiça analisada através de lentes de aumento Percebeu que a cortiça era formada por numerosos compartimentos vazios. A esses compartimentos ele deu o nome de célula, palavra diminutiva do latim cella que significa cavidade.

26 História da Biologia Celular Brown descoberta do núcleo Conceito de célula: massa de protoplasma limitada por uma membrana celular e possuindo um núcleo. Schleiden (estrutura dos tecidos vegetais) Schwann (estrutura dos tecidos animais) Teoria Celular -Todos os organismos são compostos de uma ou mais células - A célula é a unidade estrutural da vida

27 Virchow : médico alemão As células podem surgir somente por divisão de uma célula pré-existente. Todo ser vivo origina-se de células pré-existentes (Biogênese) Todo metabolismo ocorre em nível celular Toda célula possui material genético (DNA/RNA)

28 Eduard Strasburger : Primeiros desenhos de células em divisão (célula ciliada de flor de Tradescantia)

29 - Flemming, 1880 (mecanismo da mitose) - Waldeyer, 1890 (divisão precisa dos cromossomos)

30 ~ Versão moderna da Teoria celular 1) as células são as unidades morfológicas e fisiológicas de todos os organismos vivos; 2) as propriedades de um dado organismo dependem daquelas de cada uma de suas células; 3) as células originam-se somente de outras células, das quais herdam suas características; 4) a menor unidade da vida é a célula.

31 Os níveis de organização da vida

32 Desenvolvimento da Microscopia Invenção de lentes de aumento: levou ao descobrimento do mundo microscópico. 500 a.c. Confúcio, China: pedras cortadas e utilizadas como instrumento óptico d.c. Monges árabes, pedra da leitura, lupa primitiva 1270 d.c. Marco Polo, chineses idosos utilizando óculos para leitura. Final Séc. XIII Veneza, armação com um par de lentes.

33 Desenvolvimento da Microscopia Invenção de lentes de aumento levou ao descobrimento do mundo microscópico A invenção do microscópio Microscópio óptico Microscópio eletrônico A invenção do microscópio: final do século XVI Hans Janssen e Zacharias Janssen (fabricantes de óculos)

34 Leeuvenhoek ( ) Observação de células livres

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36 Microscópio óptico (até 2000 vezes); Microscópio eletrônico (até 500 mil vezes).

37 Microscópios: Microscópio Óptico (MO) = aumento de até 2.000x observação células vivas ( a fresco ) ou mortas ( fixadas ). Podem ser utilizados corantes para realçar as estruturas celulares.

38 Microscópio Óptico

39 Microscópio Eletrônico (ME) aumento de até x. Pode-se observar a ultra-estrutura celular. Bactéria Escherichia coli - aumento de x Piolho moderno (Pediculus humanus) visto ao microscópio eletrônico

40 Por que microscopia eletrônica? Devido a utilização do elétron como fonte de iluminação da amostra. Por que utilizar o elétron? O elétron apresenta um menor comprimento de onda, o que permite uma melhor resolução. Luz visível 8 x 10-7, elétron 5x d= k / n sen = comprimento de onda Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

41 REQUISITOS PARA O FUNCIONAMENTO DE M.E. Uma fonte de elétrons filamento de tungstênio (na maioria dos aparelhos). Alto vácuo - Bomba de vácuo. Lentes eletrônicas Campo magnético com arame de cobre e ferro doce. Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

42 Sistema de iluminação CÁTODO FILAMENTO ÂNODO MET MEV Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

43 Resolução RESOLUÇÃO - menor distância discernível entre 2 pontos Resolução teórica: - Olho humano- 0,1 mm - Microscopia de luz- 200 nm (0,002 mm) - Microscopia Eletrônica de Varredura 10A - Microscopia Eletrônica de Transmissão 1-2 A Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

44 Conversão de unidades 1 m = 10dm = 100 cm = mm = (1 x ) µm = (1 x ) nm = (1 x ) Å

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46 COMPARAÇÃO DA RESOLUÇÃO AO MICROSCÓPIO DE LUZ E ELETRÔNICO Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

47 Magnificação ou aumento Aumento ou magnificação = maior diâmetro do objeto. - Aumento -Resolução Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

48 Interação elétron/amostra Para entender como funciona um ME temos que compreender o que ocorre quando um feixe de elétrons interage com átomos da amostra. -elétrons transmitidos -elétrons retro-espalhados -elétrons absorvidos (força eletromotriz) -elétrons secundários e raio X Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

49 Efeito da Interação elétron/amostra Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

50 TIPOS DE MICROSCOPIA MICROSCOPIA DE LUZ ou FOTÔNICA MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA: Utiliza elétrons secundários, retro-espalhados e raios X para gerar a imagem através da varredura das amostras. Temos também a varredura de tunelamento e força atômica e a laser confocal que são também de varredura. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO: Utiliza elétrons transmitidos para gerar imagens e Catoluminescência para visualizar a imagem. Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

51 Lupa Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

52 Microscopia luz ou fotônico Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

53 Microscópio estereoscópio com sistema de fluorescência Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

54 Microscópio de luz ou fotônico Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

55 Microscópio de Epifluorescência Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

56 Epifluorescência Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

57 Microscopia Eletrônica de varredura Utiliza elétrons secundários, retroespalhados e raio X para gerar as imagens.

58 Microscópio eletrônico de varredura Emissor de elétrons Lente magnéticas Feixe defletor Gerador de varredura Bobina magnética com objetivas Vídeo elétrons Detector espécimes

59 -Imagens de superfície (1 a 6 μm); -Varredura: bobinas defletoras; -Alto vácuo; -Elétrons secundários ou retroespalhados; -Ddp entre catodo e anodo; -Aumento de x -Resolução máxima: 10 nm depende das: espessura do feixe, interação do feixe com amostra, velocidade de varredura.

60 Pulga Cabeça de uma mosca doméstica Mitocôndria

61 MEV Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

62 Microscopia eletrônica de Transmissão Utiliza elétrons transmitidos para gerar imagens

63 Microscópio eletrônico de transmissão

64 -Formação de imagem semelhante ao MO; -Amostras finas 500 a 5.000Å; -Os elétrons atravessam amostra e incidem em uma tela fluorescente, chapa de filme fotográfico, ou dispositivo CCD; -Alto vácuo (0,001 a 0, mmhg); -Ddp entre catodo e anodo: V; -Aumento de x; -λ: 0,01 0,001 nm; -Resolução máxima 0,5-0,2 nm = 500x m.óptico =10 Å.

65 Complexo de Golgi Vírus da dengue em célula infectada

66 MET Zeiss EM 109 Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

67 COMPARAÇÃO ENTRE MICROSCÓPIOS ÓPTICOS E ELETRÔNICOS Microscópio Óptico (Invertido) Microscópio Eletrônico de Transmissão (TEM) Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM)

68 Diferenças das imagens de MEV e MET (estereocílio de uma célula pilosa do ouvido) Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

69 Para pensar! Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

70 Material aula

71 OBRIGADO PELA ATENÇÃO