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Radiobiologia

Maria Filomena Botelho

Radiobiologia3 grandes acontecimentos

1895 – Descoberta dos raios-X emWilhelm Conrad Roentgen

1896 – Observação de que os raios emitidos por substâncias contidas no urânio impressionavam películas fotográficas (Marie Curie posteriormente chamou-lhe radioactividade)

Henri Becquerel

1898 – Descoberta do rádio emPierre e Marie Curie

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Efeitos da radiação

EritemaEpilaçãoAnemia

Radiologistas Amputação dos dedosMaior incidência de leucemia

lei que descreve a sensibilidade à radiação de todas as células do corpo

1906Testículos de roedores foram espostos a raios-X e observaram-se os efeitos da radiação

Testículoscélulas maduras (espermatozóides)

principal função do órgãonão se dividem

células imaturas (espermatogónia e espermatócitos)evoluem para células funcionais maduras dividem-se frequentementesão agredidas com doses mais baixas que as células maturas

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Lei de Bergonie e Tribondeau1. As células estaminais são mais sensíveis do que células

diferenciadas. Quanto mais diferenciada é a célula, maior a radiorresistência

2. Tecidos e órgãos jovens são mais radiossensíveis que os tecidos e órgãos mais velhos

3. Quanto maior a actividade metabólica da célula, maior a radiossensibilidade

4. Quanto maior a taxa de proliferação e de crescimento dos tecidos, maior a radiossensibilidade

Esta lei informa-nos de que, comparado com uma criança ou um adulto, um feto é mais radiossensível

dois factores que determinam o aparecimento de lesão após exposição a radiação ionizante:

A quantidade de stresse biológico que a célula recebeAs condições de pré e post-irradiação da célula exposta

1925, Ancel e Vitemberger modificaram a lei de Bergonie e Tribondeau

A susceptibilidade das células à lesão por radiação ionizante é o mesmo, mas o tempo de aparecimento das lesões produzidas pela radiação varia de acordo com o tipo de célula

Noção de tempo de latência

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Ancel e VitembergerO maior stresse biológico para uma célula é a necessidade de divisão

uma determinada dose de radiação

mesmo grau de dano em todas as células

a susceptibilidade inata é semelhante para todas as células

as células demonstram as suas lesões quando se dividem

Ancel e Vitembergerquantidade de actividade mitótica envolvida

Efeitos directosIonização directa da molécula alvo provocada por partículas carregadas

Efeitos indirectosIonização original da molécula de água, com formação de radicais livres, o que vai provocar a ionização da molécula alvo

ionização dos tecidos

causa dos resultados biológicos

MECANISMOS

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Teoria da fraccionação

Testículos foram expostos a doses maciças de radiação ionizante

Dose única e grandeesterilizaçãolesões na pele adjacente do escroto

Dose fosse fraccionada (doses mais pequenas distribuídas ao longo do tempo)

esterilização menor lesão na pele

Mutagénese1927, H. Muller

A radiação induz mutações de modo semelhante ao que ocorre na natureza

Não ocorre nenhum efeito desconhecido, mas sim, aumenta a frequência de mutações

Isto implica que os efeitos da ionização provocados pela irradiação não são os únicos, isto é, podem ser causados por

outras coisas para além da radiação

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Efeito do oxigénio1940 – 1950O oxigénio é radiosensibilizador porque aumenta o efeito de morte celular de uma dada dose de radiação

Aumento de produção de radicais livres quando a radiação ionizante é dada na presença de oxigénio

H2O → H2O+ + e¯O2O2

e¯ + O2 → O

O + H2O → OH¯ + HO

HO+ HO→ H2O2 + O2HO+ HO→ H2O2 + O2HO+ H → H2O2HO+ H → H2O2

H + O2 → HO

DefiniçõesCorpo inteiro

CabeçaTroncoGónadasBraços acima do cotoveloPernas acima do joelho

ExtremidadesBraços abaixo dos cotovelosPernas abaixo da anca

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Valores de Referência

50 mSv (5 rem)/ano para corpo inteiroMaior parte limitada a 500 mSv (50 rem)/ano para qualquer órgão

Limites de exposição de corpo inteiro

5 mSv/gravidez (0,5 rem ou 500 mrem)Embrião/feto/gravidez

500 mSv (50 rem)/anoExtremidades

500 mSv (50 rem)/anoPele do corpo inteiro

150 mSv (15 rem)/anoCristalino dos olhos

Biologia celular

Maria Filomena Botelho

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A célula eucariota

Com excepção dos ovócitos humanos, as células humanas são de tamanho microscópico. São medidas em unidades chamadas micrómetros (µm)

A célula eucariotaCom excepção dos ovócitos, as células humanas são de tamanho microscópicoDimensão da ordem dos micrómetros (µm)

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Ciclo celular

Ciclo celular

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Mitose

MitosePrófase

Os cromossomas apresentam-se como duas cromátidas ligadas pelo centrómeroOs centríolos migram para os lados opostos da célulaInício da formação do fuso acromáticoComeça a desintegração do envólucro nuclearNucléolos deixam de ser visíveis

MetáfaseMetáfaseMetáfaseAnáfaseAnáfaseAnáfaseTelófaseTelófaseTelófase

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Mitose

PrófasePrófasePrófaseMetáfase

Os cromossomas emparelhados dispoêm-se na placa equatorialAs fibras do fuso acromático ligam ambos os centríolosDesaparecimento completo do envólucro nuclearDivisão dos centrómeros

AnáfaseAnáfaseAnáfaseTelófaseTelófaseTelófase

Mitose

PrófasePrófasePrófaseMetáfaseMetáfaseMetáfaseAnáfase

Os centrómeros dividem-se As cromátidas irmãs separam-se e vão para pólos opostosCada cromátida é vista como um cromossoma individualizadoHá 2 conjuntos completos e distintos de cromossomas

TelófaseTelófaseTelófase

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Mitose

PrófasePrófasePrófaseMetáfaseMetáfaseMetáfaseAnáfaseAnáfaseAnáfaseTelófase

Os conjuntos de cromossomas tornam-se muito mais longos, finos e indistintos à medida que se dirigem para os pólos celularesO DNA enrola-se para constituir a cromatinaForma-se novo envólucro nuclearReaparecem os nucléolosA separação celular (citokinese) fica completa

A interfase é a maior porção do ciclo celular

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MeioseSó através da meiose é possível a reprodução sexuada

Uma célula dá origem a 4 células cada uma com ½ do número de cromossomas da células dos progenitores

No caso do Homem:Células somáticas: 46,XX ou 46,XYCélulas reprodutoras: 23,X ou 23,Y

Meiose

A meiose permiteobter 4 célulasfilhas diferentes

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A prófase I da meiose divide-se em5 estadios

LeptótonoZigótonoPaquítonoDiplótonoDiacinesis

1ª divisão da meioseLeptótono

Início da prófase ICondensação dos cromossomasCada cromossoma fica ligado nas duas extremidades aoenvólucro nuclearCada cromossoma é constituído por duas cromátidas

ZigZigZigóóótonotonotonoPaquPaquPaquííítonotonotonoDiplDiplDiplóóótonotonotonoDiacinesisDiacinesisDiacinesis

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1ª divisão da meioseLeptLeptLeptóóótonotonotonoZigótono

Reconhecimento dos pares homólogosInício da sinapse, alinhando-se frente a frente cada par de cromossomasCada par chama-se bivalente

PaquPaquPaquííítonotonotonoDiplDiplDiplóóótonotonotonoDiacinesisDiacinesisDiacinesis

1ª divisão da meioseLeptLeptLeptóóótonotonotonoZigZigZigóóótonotonotonoPaquítono

Termina a sinapseOcorre crossing-over (recombinação) entre duas cromátidas não irmãs

DiplDiplDiplóóótonotonotonoDiacinesisDiacinesisDiacinesis

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1ª divisão da meioseLeptLeptLeptóóótenotenotenoZigZigZigóóótenotenotenoPaquPaquPaquííítenotenotenoDiplótono

Evidenciam-se os quiasmasDissolução da cromatinaSíntese de RNA

DiacinesisDiacinesisDiacinesis

1ª divisão da meioseLeptLeptLeptóóótenotenotenoZigZigZigóóótenotenotenoPaquPaquPaquííítenotenotenoDiplDiplDiplóóótonotonotonoDiacinesis

Os quiasmas deslocam-se para as extremidadesAs terminações dos cromossomas desligam-se do envólucro nuclearSão visíveis 4 cromátidas separadasCada par de cromátidas está ligado pelo centrómero

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Metáfase I• Quiasmas ainda evidentes• Os cromossomas homólogos

alinham-se no equador

Anáfase I• Separação dos homólogos

Telófase I• Duração variável

As células são já haploides

1ª divisão da meiose

2ª divisão da meiose

Assegura que cadacélula filha receba

uma única cromátida

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Metáfase II

Anáfase II

Telófase II

2ª divisão da meioseEm tudo semelhante

à mitose