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CAPTULO 1
FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR E DO DESENVOLVIMENTO
Profa.Ivana BM Cruz, UFSM - 2011
Padro de Organizao dos
Seres Vivos
interno (homeostase) e do reparo
AUTO-CRIAO
REPRODUO
HOMEOSTASE
MACRO-MOLCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Carboidratos
Glicose
UNIDADE
Alimentos
Produo de energia: glicoseArmazenamento de energia:Glicose- Sangue
Glicognio Msculos
Fgado
Fonte carboidratos (glicose):
-Dieta
Produzida pelo organismoMACRO-MOLCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Lipdios
Principais molculas
cidos graxos
TriglicerdeosColesterolMolculas
mais heterogneas
Participam:
- Membrana Plasmtica
- A partir do colesterol so sintetizados
todos os hormnios esterides do corpo
como o estrognio, testosterona, vitamina D,
etc.
MACRO-MOLCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Protenas
Unidade fudamental:
Aminocidos
Cadeia de
aminocidos
Alimentos
Molcula fundamental na estrutura celular do ser vivo
MACRO-MOLCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Protenas
20 AMINOCIDOS
AMINOCIDOS ESSENCIAIS: no sintetizamos
arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, serina, treonina, triptofano,
histidina e valina
AMINOCIDOS NO-ESSENCIAIS
alanina, asparagina, cistena, glicina,
glutamina, prolina, tirosina, cido asprtico,
cido glutmico
MACRO-MOLCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
cidos Nuclecos: DNA & RNAs
ORGANIZAO DOS SERES
VIVOS MULTICELULARES
NVEIS DE ORGNIZAO
DOS SERES VIVOS
CLULAS E TECIDOS
Membrana Celular
Membrana Celular: funes
- Delimitao (isolamento fsico) da clula em relao ao ambiente
que a rodeia;
Regulao das trocas qumicas ou fsicas entre o interior da clulae o ambiente externos;
Comunicao entre as clulas e o seu meio ambiente;Suporte estrutural para que as clulas formem os tecidos corporais Delimitao de ambientes especficos intracelulares que possuemfunes diferenciadas (organelas).
Membrana Celular
Fonte: Silverthorn, 2002
Membrana Celular
Membrana celular: estrutura
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Membrana celular: protenas
Movimento atravs da membrana
Membrana: comunicao clula-clula
Fonte: Silverthorn, 2002
Existem dois tipos de sinais: qumicos ou eltricosExistem trs processos de comunicao:(1) transferncia citoplasmtica de sinais
qumicos/eltricos via junes comunicantes
(2) comunicao local de substncias que
se difundem atravs do lquido extracelular
(3) comunicao a longa distncia: hormnios
Membrana: comunicao clula-clula
Membrana: comunicao clula-clula
Membrana: comunicao clula-clula
Membrana: comunicao clula-clula
Membrana: comunicao clula-clula
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
PRINCIPAIS FUNES DO CITOESQUELETO
Determina a forma das clulas
Estabiliza a posio das organelas dentro do
citoplasma
Auxilia no transporte de molculas para dentro
e para fora da clula
Auxilia na manuteno da clula em um local
do tecido
Permite o movimento de algumas clulas atravs
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 clulas
de um tecido
A quantidade de matriz extracelular
As molculas que compe a matriz extracelular
Serve como sustentao do tecido e
atua na manuteno da homeostase corporal
Altamente variveis e dependente
do tipo de tecido
CICLO CELULAR
SENESCNCIA CELULAR
1
2
3
n
LIMITE DE HAYFLICK
+ 50 DIVISES
CICLO CELULAR
MITOSE
G2
G1
S
n=50
ENVELHECIMENTO CELULAR
G2
G1
MITOSE
S
Modificaes
Estruturais e
funcionais
n ~ 50
Cessa a proliferao Clula cresceRevisando
Proteo aos genes
que esto nos cromossomos
Telmero possui uma
simples molcula de DNA
Resto do cromossomo
dupla fita
(TTAGGG)n
Estrutura telomrica
Cromossomo
ENCURTAMENTO TELOMRICO
Processos Fundamentais da Diferenciao Celular
Diviso Celular
Prfase
Metfase
Anfase
Telfase
Interaes Bioqumicas
Molculas bioqumicas modulam: regulao diferencial dos genes:Genes funcionam conforme:
- clulas e estgio do desenvolvimento
Como ocorre o
desenvolvimento
corporal e a manuteno
da homeostase se
todas as clulas
contm o mesmo
DNA?
Clula
Ncleo
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DOGMA GENE-PROTENA/RNA
Ncleo
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DNA
htRNA
5ATTCGTTACCATTGGAT3
Protenas
Clula
Sliplicing
mRNA
ESTRUTURA DO GENE EUCARITICO
ESTRUTURA DO GENE EUCARITICO
Regio
Promotora
Estradiol
Modulao da Expresso
do gene
Testosterona
Inibio/
Estimulao
REGULAO DA EXPRESSO GNICA
Regio
Promotora
Modulao da Expresso
do gene
Inibio/
Estimulao
Resveratrol
DIETA
BENEFCIO A SADE
Regulao Gnica
Muitos processos biolgicos ocorrem em todas
as clulas portanto a sntese de muitas protenas
igual
Algumas PROTENAS so abundantes em tipos
Especializados de clulas apesar dos seus
Genes estarem em TODAS AS CLULAS
Regulao Gnica
Estudos sugerem que uma clula eucaritica
Expressa aproximadamente 10-20 mil genes
dos 30 mil genes que possui.
Regulao Gnica
A expresso de um gene CONTROLADA
DNA
Rna heterogneo
mRNA
Protena
Modificaes ps-sntese
Controle transcricional
Controle splicing
(processamento)
Controle traducional
Controle ps-sntese
Regulao Gnica
A expresso de um gene CONTROLADA
DNA
Rna heterogneo
mRNA
Protena
Modificaes ps-sntese
Controle transcricional
Controle splicing
(processamento)
Controle traducional
Controle ps-sntese
Movimento Celular
Para a formao dos tecidos e rgosMuitas clulas precisam se mover dentro do embrioEste processo denomina-se:Movimento Celular ou Migrao CelularMovimento celular gerado por elementoscontrteis do citoesqueleto
Principais protenas associadas aomovimento celular: integrinas e fibronectinas
Parece que a migrao celular mediada por protenas que so agrupadas
Famlia Abelson de tirosina quinases- Abn Family.
Direo da migrao
Contato focal
Filopdia
Integrinas
Adeso Celular
Adeso Celular
Caderinas conectam uma clula na outra
Auxiliando na adeso a matriz extracelular
Morte Celular Programada-
Apotose
celulares ao longo da embriognese,
ou de algumas clulas ao longo da vida
Morte Celular Programada-
Apotose
BIOLOGIA CELULAR E O CNCER
ESCAPE DA SENESCNCIA REPLICATIVA
CELULAR: CNCER
Causado pelo crescimento descontrolado de clulas que tambm
tm a capacidade de invadir outros tecidos e formar tumores
secundrios (metstases)
O CNCER UMA DOENA GENTICA CAUSADO POR ACMULO DE
MUTAES
Ocorrem mutaes no DNA
Ativam genes que estavam silenciados
Proto-oncogenes
Inativam genes que estavam ativos
Genes de supresso tumoral
Clula normal
1a Mutao
2a Mutao
3a Mutao
Clula
Maligna
(Cncer)
PRINCIPAIS ALTERAES MORFO-FUNCIONAIS
DA CLULA CANCEROSA
(1) DIVISO CELULAR
Escape da senescncia
celular
G2
G1
S
Nmero
Indefinido de
Mitoses
MITOSE
NEOPLASIA
IMORTALIZAO
PRINCIPAL CAUSA DA IMORTALIZAO
RE-ATIVAO DA ENZIMA TELOMERASE
OS TELMEROS DA CLULA VOLTAM
A SER PRODUZIDOS
CLULA SE REPLICA INDEFINIDAMENTE
Linhagem celular
Imortal de
Henrietta Lacks
Mulher jovem com cncer cervical
(Adenocarcinoma)
Morreu em 1951
Clulas continuam a ser produzidas
e utilizadas por laboratrios no
mundo todo
CLULAS HeLA
Utilizadas para estudos in vitro
sobre o cncer
Imortalizao
(2) ALTERAES NAS INTERAES BIOQUMICAS
Citoesqueleto desorganizado: perda da forma celular
original
Menor quantidade de organelas
Menor tamanho celular
Perda da funo celular
Ncleo fica proporcionalmente maior em relao
a clula
(2) Exemplo: cncer de colo do tero
tero
Cervix
saudvel
Cervix
com
carcinoma
Esfregao celular
(Exame Papanicolau)
Clula saudvel
(3) MOVIMENTO E ADESO CELULAR
(3) MOVIMENTO E ADESO CELULAR
Consequncia principal:
METSTASES
(3) MOVIMENTO E ADESO CELULAR
(4) APOPTOSE
Cncer resistncia a apoptose
clulas no desencadeiam a sua morte
Esta alterao est relacionada:
- com o inicio da carcinognese
- com resistncia de clulas cancerosas a
quimioterapia e a radioterapia
Mecanismos de resistncia:
- inibio de protenas pr-apoptticas
Ex. p53
- expresso de protenas pr-oncognicas
Ex. survivinas
CONSIDERAES FINAIS
O padro de auto-organizao dos seres vivos,
em especial dos organismos multicelulares,
Envolve padres cito-morfolgicos e fisiolgicos
Que garantem o seu desenvolvimento, processos
de regenerao/cicatrizao, controle homeosttico
e reproduo. Para tanto existem 05 processos
fundamentais
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS E DE FIGURAS
JUNQUEIRA LC & CARNEIRO J. Histologia Bsica. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 2004; 2008
KERR JB. Atlas de Histologia Funcional. Artes Mdicas, Porto Alegre, 2000.
GARTNER Color Atlas Histology. Williams & Wilkins, Baltimore, 1994.
KIERSZENBAUM AL. Histologia e biologia celular: uma introduo a patologia. Elsevier, Rio de Janeiro. 2008.
COCHARD LR. Atlas de embriologia humana de Netter. Artmed, Porto Alegre, 2001.
DOYLE MJ. Embriologia humana, Atheneu, So Paulo, 2005.
MOORE K. Embriologia Clnica, 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 (Ingls) -http://www.embryo.chronolab.com/fertilization.htm
MULTIDIMENSIONAL HUMAN EMBRYO (Ingls) - http://embryo.soad.umich.edu/index.html
ATLAS OF HUMAN BIOLOGY CRONOLAB (Ingls) -Http://www.embryo.chronolab.com/ fertilization.htm
ATLAS DE HISTOLOGIA E EMBRIOLOGIA VIRTUAL UFSM. http://w3.ufsm.br/labhisto/atlas.htm
tomos
Molculas
Clulas
Tecidos
rgos
Sistemas
Corporais
Organismos
Populaes
Ecossistema
de diferentes
Espcies
Biosfera
ECOLOGIA
GEN
TICA
FISIOLOGIA
HISTOLOGIA
ANATOMIA
BIOLOGIA CELULAR
QU
MICA
EMBRIOLOGIA
Forma
o
tomos
Molculas
Clulas
Tecidos
rgos
Sistemas
Corporais
Organismos
Populaes
Ecossistema
de diferentes
Espcies
Biosfera
ECOLOGIA
GEN
TICA
FISIOLOGIA
HISTOLOGIA
ANATOMIA
BIOLOGIA CELULAR
QU
MICA
EMBRIOLOGIA
Forma
o
Regio
Promotora
GENE: DNA
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
RNA
Heterogneo
Transcrio
Splicing
Processamento
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Ncleo
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DNA
RNA
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Protenas
Clula
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Ncleo
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DNA
RNA
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Protenas
Clula
Ncleo
Citoplasma
AUGUAA
mRNA
Protena
Traduo
Regio
Promotora
GENE: DNA
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
RNA
Heterogneo
Transcrio
Splicing
Processamento
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
EXONEXONEXON
INTRONINTRON
AUG UAA
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Ncleo
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DNA
RNA
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Protenas
Clula
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
3TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Ncleo
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
DNA
RNA
5ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3
Protenas
Clula
Ncleo
Citoplasma
AUGUAAAUGUAA
mRNA
Protena
Traduo