INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR. Aula 1. LGN0114 Biologia Celular. Maria Carolina Quecine Departamento de Genética

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1 INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR Aula 1 LGN0114 Biologia Celular Maria Carolina Quecine Departamento de Genética mquecine@usp.br

2 Login: bclgn114 Senha: biocel2015 Calendário de aulas Arquivos de aula (teóricas e práticas) Normas da disciplina Textos recomendados Links interessantes Avisos Bibliografia

3 Sejam bem-vindos Após 5 anos

4 LGN0114 BIOLOGIA CELULAR OBJETIVO: Fornecer aos alunos conhecimentos básicos sobre a estrutura e funcionamento da célula, de modo a capacitá-los para o entendimento da genética e do desenvolvimento de espécies vegetais e animais de interesse agronômico e/ou florestal. Disciplinas LGN LGN Biologia Celular LGN Genética Molecular LGN Genética LGN Melhoramento Genético

5 LGN0114 BIOLOGIA CELULAR Método de avaliação 1ª PROVA TEÓRICA: 20 a 30 DE ABRIL 2ª PROVA TEÓRICA: 22 a 26 DE JUNHO PROVA PRÁTICA: 22 a 26 DE JUNHO Média final: Notas teórica 1 e 2/2 + Nota Prática + Nota Crédito Trabalho/3 Não haverá prova substitutiva ou repositiva; Aprovado => 5,0 e frequência => 70%

6 CRÉDITO TRABALHO? LGN-0114 reformulada: 1 crédito trabalhos, que substituiu um crédito da aula teórica. Objetivo: oferecer aos alunos a oportunidade de realizarem leituras atuais referentes aos temas ministrados em aula, fortalecendo assim os conhecimentos adquiridos em aulas teóricas e práticas. O nota do crédito trabalho será composta por questões respondidas nos primeiros 10 minutos das aulas práticas, bem como a entrega de relatório relacionada ao texto sugerido pelo professor da aula teórica sobre o assunto da aula anterior e exercícios extras relacionados a aula prática.

7 Plantões de para esclarecimento de dúvidas: Segundas-Feiras 13:00 as 14:00 horas Sala Marcílio Dias Em datas que antecedem as provas - horários extras de plantões a combinar! APROVEITE A OPORTUNIDADE

8 REGRAS DA BOA CONVIVÊNCIA Não chegar atrasado; Entrega de relatórios; Proibido o uso de celular;

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10 LGN0114 BIOLOGIA CELULAR 1. Alberts, B.; Bray, D.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P Biologia Molecular da Célula. 5ª Edição brasileira. Artmed, Porto Alegre. 2. Alberts, B.; Bray, D.; Hopkin, K.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P Fundamentos da Biologia Celular. 3ª Edição brasileira. Artmed, Porto Alegre. 3. De Robertis, E.M.F.; Hib, J Biologia Celular e Molecular. 16ª Edição. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro. 4. Junqueira L.C.U. & Carneiro J Biologia Celular e Molecular. 8a Edição. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro. 5. Lodish, H.; Berk, A.; Matsudaira, P.; Kaiser, C.A.; Krieger, M.; Scott, M.P.; Zipursky, L.; Darnell, J Biologia Celular e Molecular. 5ª Edição. Artmed, Porto Alegre p. (Você pode consultar este livro acessando a internet e se cadastrando no site

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14 O QUE EXISTE EM COMUM ENTRE OS ORGANISMOS?

15 TEORIA CELULAR a menor unidade de um organismo vivo (vida autônoma) é a célula; as propriedades (morfologia e fisiologia) de um organismo dependem das propriedades de suas células; as células se originam unicamente a partir de outras células e sua continuidade se mantém devido à transmissão de seu material genético ao longo das gerações (hereditariedade). Ecossistemas Células Organelas Biosfera Moléculas Comunidades Tecidos Populações Organismos Órgãos

16 1. CÉLULA : unidade fundamental do organismo vivo Célula Procariótica Célula Eucariótica Animal Célula Eucariótica Vegetal

17 2. ORIGEM

18 3. PROCESSOS CELULARES

19 POR QUE ESTUDAR BIOLOGIA CELULAR?

20 ( ancestor Último Ancestral Comum (LUCA last universal common

21 CLASSIFICAÇÃO É dar nomes aos bois, aos cavalos, aos ratinhos, às formigas...

22 CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS Autor Reino e Domínios Grupos de organismos Linneaeus Haeckel Whittaker Woese Animalia Plantae Animalia Plantae Protista Animalia Plantae Protista Fungi Monera Archaea Bacteria Eukarya Animais e protozoários Plantas, algas, bactérias e fungos Animais Plantas e algas multicelulares Algas unicelulares, bactérias, protozoários e fungos Animais Plantas Algas, Protozoários Fungos Procariotos Procariotos Procariotos Eucariotos: fungos, oomicetos, algas, protozoários, plantas e animais

23 PROCARIOTOS EUCARIOTOS Estudos filogenéticos moleculares, baseados principalmente na sequência do gene que codifica a subunidade menor do ribossomo, separam os seres vivos em apenas três grandes grupos ou domínios: Bacteria, Archeae, Eukarya. Os dois primeiros são constituídos por células procariontes, e só o domínio Eukarya apresenta células eucariontes (WOESE, 1977).

24 Procariotos Monera Eucariotos Archae Bacteria Protista Fungi Plantae Animalia

25 COMO É POSSÍVEL DIFERENCIÁ-LOS? Procarioto X Eucarioto 1. Presença de envoltório nuclear; 2. Tamanho das células e suas moléculas; 3. Tamanho e organização dos genomas; 4. Organização celular.

26 1. QUANTO A PRESENÇA DE ENVOLTÓRIO NUCLEAR Procarioto: organismo (geralmente unicelular) cujas células não apresentam um núcleo verdadeiro, delimitado por membranas. Eucarioto: organismo (unicelular ou multicelular) cujas células apresentam núcleo verdadeiro. Célula Procariótica Célula Eucariótica Animal

27 2. TAMANHO DAS CÉLULAS E SUAS MOLÉCULAS Mínimo resolvível à vista desarmada Mínimo resolvível pelo microscópio óptico Mínimo resolvível pelo microscópio eletrônico

28 2. TAMANHO DAS CÉLULAS E SUAS MOLÉCULAS Vírus nm Procariotos 0,1-10 µm A maioria dos eucariotos µm Levedura 5µm Célula humana 20 µm Algumas células maiores podem ser vista a olho nú Protistas ciliados 0,25 mm Frog egg 1 mm

29 Robert Hooke (1665) Antonie van Leeuwenhoek (1670)

30 Mathias Schleiden (1838) - botânico Células de cebola Todas as plantas são constituídas por células. Theodor Schwann (1839) - zoólogo Células vermelhas dos sangue humano A célula é a unidade fundamental dos seres vivos Todos os animais são constituídos por células.

31 Rudolf Virchow (1850) patologista Todas as células se originam de outras células.

32 3. TAMANHO E ORGANIZAÇÃO DO GENOMA O que faz um organismo diferente do outro? HIV tipo I b Milho 2.5 Gb Mamute 4.17 Gb Escherichia coli 5 Mb Humano 3 Gb

33 4. ORGANIZAÇÃO CELULAR Eucarioto (planta) Célula Procariótica Célula Eucariótica Animal Célula Eucariótica Vegetal

34 CÉLULAS PROCARIÓTICAS - As células procariotas são pobres em organelas e membranas; - Estruturalmente simples; - Bioquimicamente diversas. Membrana plasmática Citoplasma Parede celular DNA Flagelo Pili Ribossomos

35 MAIS DIVERSAS FORMAS Leptospira interrogans Bactéria que causa leptospirose Enterococcus sp. Bactéria que reduz ácido e cresce no intestino de mamíferos Escherichia coli Bactéria mais estudada Methanococcus janaschii Arquea Methanobacterium thermoautotrophicum Arquea

36 Parede celular diferente (archaea - sem peptideoglicana); Membrana plasmática variante; Proteínas associadas a tradução, transcrição e replicação estão próximas daquelas de eucariotos; Enzimas do metabolismo básico (manutenção celular) mais próximas a bactérias. Koonin et al. Mol Microbiol (1997) 25(4): Koonin et al. ARM (2001)

37 CÉLULAS EUCARIÓTICAS (ANIMAL)

38 CÉLULAS EUCARIÓTICAS (VEGETAL)

39 MAS O QUE TODAS AS CÉLULAS TEM EM COMUM?

40 AS CÉLULAS CONSTROEM E DEGRADAM MOLÉCULAS ATP é a fonte de energia!! Trabulsi, 2008

41 AS CÉLULAS ALTERAM SUAS FORMAS E SE MOVIMENTAM

42 AS CÉLULAS RECEBEM E EMITEM INFORMAÇÃO Movimento, apoptose, defesa! Proliferação Sobrevivência Diferenciação

43 AS CÉLULAS REGULAM SUA EXPRESSÃO GÊNICA

44 AS CÉLULAS CRESCEM E SE DIVIDEM

45 AS CÉLULAS MORREM

46 E OS VÍRUS? Seres vivos?

47 DIVERSIDADE NO MATERIAL GENÉTICO

48 Onde aplico todo esse estudo?

49 Nature Genetics, 40(6): , MELHORAMENTO GENÉTICO Teosinto Milho primitivo Milho atual tomate selvagem (Lycopersicon pimpinellifolium ) φ = 1 cm

50 CITOGENÉTICA * Esclarecendo a origem de espécies vegetais Mutantes de trigo com variação no número de cromossomos

51 CRUZAMENTOS INTERESPECÍFICOS Trigo (Triticum aestivum ) Centeio (Secale cereale) X Triticale (Triticosecale) Nova espécie, mas não produzida por Biotecnologia.

52 CONTROLE DE PRAGAS AGRÍCOLAS Planta sadia Planta infectada com vírus

53 DIAGNÓSTICO AMBIENTAL Cianobactérias x Toxinas Praia dos Namorados, Americana-SP

54 Engenharia Genética envolve: ENGENHARIA GENÉTICA Isolamento de genes; Modificação de genes para que funcionem melhor Preparar os genes para serem inseridos na nova espécie; Desenvolvimento dos transgênicos;

55 Animais transgênicos

56 ESTUDO DIRIGIDO: 1. Definição de um organismo vivo. 2. Classificação dos seres vivos (Domínios e Reinos). 3. Diferenças entre Eucariotos e Procariotos. 4. Funções celulares. 5. Importância da Biologia Celular. Exemplos.

57 LEITURA DA SEMANA Livro: Alberts, B.; Bray, D.; Hopkin, K.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P Fundamentos da Biologia Celular. 3ª Edição brasileira. Artmed, Porto Alegre CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À CÉLULA