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Profa. Ana Meyer . [email protected] Módulo de Biologia Citologia Histologia Introdução a Biologia Molecular Curitiba 2002 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA CÉLULA

Citologia Histologia Introdução a Biologia Molecular

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Atlas de Parasitologia Humana

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Módulo de Biologia

Citologia Histologia Introdução a

Biologia Molecular

Curitiba – 2002

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA CÉLULA

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Até meados dos século XVII, a organização dos organismos era estudada somente

macroscopicamente, principalmente através da anatomia. No início no século XVII, o

inglês Robert Hooke (1635-1703) desenvolve um aparelho denominado de

microscópio, que permitiu a descrição da estrutura celular da cortiça, um tecido vegetal

de revestimento. Em 1675, Leeuwenhoek aperfeiçoa o microscópio e descobre uma

grande variedade de formas de vida unicelulares. Em 1824, Dutrochet conclui que todos

os tecidos, animais e vegetais, são compostos por pequenas unidades, as células. Nos

anos seguintes sucessivas descobertas levaram ao conhecimento das organelas celulares

e a elaboração da Teoria celular.

A teoria celular afirma que:

(1) Todos os organismos são constituídos de células.

As células são componentes fundamentais de todos os organismos vivos do planeta

Terra. Cada célula dá estrutura e funcionamento ao ser vivo do qual a célula faz parte.

(2) A célula é a unidade morfológica e fisiológica dos seres vivos.

A atividade de um organismo depende do funcionamento das células individual e

coletivamente; a célula é a unidade através da qual a matéria e a energia são

adquiridas, convertidas, reservadas e utilizadas e na qual a informação genética é

armazenada, liberada e expressa.

(3) Toda célula é originada de outra célula preexistente

A continuidade da vida tem base celular, a célula possui os mecanismos de transmissão

da informação genética.

Os seres multicelulares podem ser compreendidos como uma complexa "edificação"

onde células semelhantes se agrupam formando tecidos, e estes, os órgãos. Os seres

multicelulares são constituídos por diferentes tipos celulares, que diferem em tamanho,

forma e função. Dois fatos notáveis sobre as células devem ser observados, primeiro é a

diversidade de tipos celulares. O número de tipos celulares é muito grande. Em nosso

corpo há mais de cem tipos celulares distintos. Os vegetais são constituídos de células

diferentes das que constituem os animais. O segundo fato notável, é a similaridade.

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Cada célula é uma unidade completa diferente química e estruturalmente do seu

ambiente e que possuem independentemente da sua função um plano estrutural básico,

com um grande número de estruturas internas, as organelas, que são semelhantes ou

iguais em muitos tipos celulares diferentes.

ESTRUTURA GERAL DAS CÉLULAS EUCARIONTES

MEMBRANA PLASMÁTICA

A membrana plasmática é um envoltório que delimita a célula. Quimicamente, a

membrana plasmática é composta de lipídios e proteínas Como resultado, a membrana é

uma estrutura flexível, embora resistente, que permite à célula mudanças de forma e

tamanho e regula a passagem de substâncias entre o interior da célula e o meio.

CITOPLASMA:

Denomina-se citoplasma todo o conteúdo celular. O citoplasma é composto de um

colóide aquoso no qual estão imersas as organelas celulares, enzimas, , íons,

aminoácidos, nucleotídeos, ácidos e estruturas onde ocorre a síntese de proteínas, os

ribossomos.

NÚCLEO

É em geral uma organela esférica, delimitada por duas unidades de membrana, o

envoltório nuclear e é o local de armazenamento da informação genética.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

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Rede de túbulos e cisternas achatadas mergulhadas no citoplasma. Responsáveis pelo

metabolismo de lipídios e a síntese de proteínas para exportação.

RIBOSSOMOS

Os ribossomos são o local da síntese protéica nas células. Podem estar livres no

citoplasma ou aderidos à face externa das membranas do retículo endoplasmático.

COMPLEXO DE GOLGI

O complexo de golgi funciona como um centro de seleção, empacotamento e

endereçamento de proteínas.

LISOSSOMAS

Estas organelas são vesículas esféricas repletas de enzimas hidrolíticas que atuam em

pH ácido. os lisossomas são responsáveis pela digestão intracelular.

MITOCÔNDRIAS

No interior das mitocôndrias ocorre a fosfolorilação oxidativa (respiração celular),

processo pelo qual são formadas moléculas de ATP ( moléculas energéticas)

PEROXISSOMOS

Certos processos químicos oxidativos, como a degradação de aminoácidos, produzem

peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode lesar os componentes celulares. Para proteger a

célula há os peroxissomos, organelas que possuem a enzima catalase que catalisa a

reação de degradação de moléculas de peróxido de hidrogênio em água e oxigênio

molecular.

CITOESQUELETO

Nas células eucariontes há uma rede tridimensional intracitoplasmática de proteínas

fibrilares, o citoesqueleto. Esta estrutura conferem forma e rigidez à membrana

plasmática e superfície celular. Além de dar forma às células, o citoesqueleto propicia

movimento direcionado interno de organelas e possibilita o movimento da célula como

um todo.

CENTRÍOLOS

Estruturas de forma cilíndrica compostas de microtúbulos protéicos. Os centríolos sã o

centro organizador de microtúbulos na célula interfásica e na célula em divisão.

GRÃOS DE ARMAZENAMENTO E GOTÍCULAS LIPÍDICAS

As células podem armazenar substâncias de reserva em seu citoplasma. Deste modo,

encontramos grãos de amido (em vegetais), glicogênio (em animais e fungos),

MEMBRANAS BIOLÓGICAS: COMPOSIÇÃO QUÍMICA E ESTRUTURA.

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As membranas celulares organizam e mantêm todas as células como meios moleculares

distintos. A membrana plasmática que se localiza na superfície celular de células

eucariontes e procariontes separam o meio externo do meio interno, serve como zona

primária de contato entre o interior da célula e o meio e permite que os conteúdos

celulares possam interagir com as moléculas do lado externo.

Nas células eucariontes, as membranas também dividem o interior da célula em meios

bioquimicamente distintos. O sistema de endomembranas divide o citoplasma em

numerosas seções e subseções que compartimentalizam as células tornando seus

processos mais eficientes.

FUNÇÕES DAS MEMBRANAS CELULARES

1. As membranas contêm bombas e passagem molecular especifica que regulam a

composição molecular e iônica do meio intracelular

- permitindo, por exemplo, que uma célula nervosa mantenha diferentes concentrações

iônicas em ambas as faces da membrana, o que lhe permite receber, conduzir e

transmitir impulsos nervosos.

2. Controlam o fluxo de informações entre a célula e o seu meio através de

receptores específicos para estímulos externos.

- movimento de bactérias em direção ao alimento, resposta de células-alvo a hormônios

e percepção da luz, são processos cujo evento primário é a detecção de um sinal por um

receptor de membrana.

3. As membranas geram sinais químicos e elétricos.

- que podem desencadear resposta celular que dependendo do tipo celular pode ser

contração, inibição ou estimulação da secreção.

Todas essas funções indicam o papel central das membranas na comunicação biológica.

Além disso, os processos de conversão de energia em sistemas biológicos são realizados

nas membranas que contém formações ordenadas de enzimas e proteínas.

COMPONENTES ESTRUTURAIS DA MEMBRANA.

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As membranas biológicas são complexos lipoprotéicos. Contendo Lipídios proteínas e

hidratos de carbono. A quantidade relativa de lipídios e proteínas é variável com o

tipo celular e a função exercida. A bainha de mielina possui em sua composição cerca

de 80% de lipídios e 20% de proteínas enquanto que a membrana interna da mitocôndria

apresenta cerca de 75% de proteínas. As maiorias das membranas encontram-se no

meio desses dois extremos.

ESTRUTURA DA MEMBRANA.

Diversos modelos moleculares foram propostos para a membrana plasmática.

OVERTON ( 1902 ) observou que substâncias lipossolúveis penetravam mais

facilmente nas células do que as substâncias hidrossolúveis. Baseado neste fato postulou

a existência de uma monocamada de lipídios envolvendo a célula.

GORTER e GRENDEL ( 1926 ) Conseguiram medir a quantidade de lipídios da

membrana e propuseram a existência de uma dupla camada.

O atual Modelo para as membranas celulares é o do Mosaico -fluido proposto por

NICOLSON e SINGER em 1972. Que postula a existência de um mosaico de

moléculas protéicas colocadas em uma camada fluida de lipídios. Este modelo

concorda com dados experimentais conhecidos podendo ser aplicado a todas as

membranas celulares.

Neste modelo as moléculas da camada dupla de lipídios estão organizadas com suas

cadeias apolares ( hidrófobas ) voltadas para o interior da membrana, enquanto as

cabeças polares ( hidrofílicas ) ficam voltadas para o meio extracelular ou

citoplasmático que são aquosos.

Essas duas camadas lipídicas estão associadas devido à interação das cadeias hidrófobas

e possuem papel duplo:

-São solventes para as proteínas integrais e barreira de permeabilidade.

-As proteínas da membrana possuem resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos que ficam

mergulhados total ou parcialmente na camada lipídica de tal modo que:

Os resíduos hidrofóbicos das proteínas fiquem no mesmo nível das cadeias hidrófobas

dos lipídios.

- Os resíduos hidrofílicos das proteínas ficam na superfície da membrana ao nível da

cabeça polar.

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FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA

TRANSPORTE MOLECULAR ATRAVÉS DA MEMBRANA

Existe na superfície celular, uma membrana que envolve a célula e define sua extensão.

As membranas celulares possuem uma estrutura comum: São constituídas por uma

bicamada lipidíca, proteínas e hidratos de carbono. As moléculas de lipídios e proteínas

são mantidas unidas por ligações fracas, não covalentes e interações hidrofóbicas,

formando uma estrutura fluída de lipídios, onde as proteínas se organizam em forma de

mosaico.

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Esta membrana tem a propriedade de agir como barreira seletiva entre o meio intra e

extracelular, sendo esta propriedade denominada de permeabilidade seletiva. Devido ao

seu interior hidrofóbico, a bicamada lipídica serve como barreira impermeável para a

maioria das moléculas polares, prevenindo desta forma a saída do conteúdo solúvel em

água presente no interior da célula.

Porém, as células vivem e crescem pela troca de moléculas com seu ambiente. Para

que a célula desempenhe suas funções vitais é necessário que substâncias sejam

selecionadas e transferidas para o interior da célula e que substâncias indesejáveis sejam

impedidas de entrar ou então eliminadas do citoplasma. Esta permeabilidade seletiva é

essencial para a manutenção das condições fisiológicas adequadas para a manutenção da

célula

Por esta razão as células tiveram que desenvolver maneiras especiais de transferir

moléculas através da membrana. As células possuem várias vias para realizar transporte

através da membrana e esse fluxo de moléculas e íons é regulado por mecanismos

específicos, denominados de Sistemas de transporte. Os sistemas de transporte através

da membrana possuem inúmeras funções celulares:

FUNÇÕES DOS SISTEMAS DE TRANSPORTE:

1. Regulam o volume celular.

2. Mantém o pH e a composição iônica intracelular.

3.Extraem do ambiente e concentram combustíveis metabólicos e elementos de

construção.

4. Eliminam substâncias tóxicas.

5. Geram gradientes iônicos.

Do ponto de vista termodinâmico e cinético existem três mecanismos de transporte de

moléculas através da membrana:

1. Difusão simples

2. Difusão facilitada.

3. Transporte Ativo.

– Transportes passivos

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Designa-se genericamente por transportes passivos, todos aqueles que não impliquem,

por parte da célula, gasto de energia. Englobam-se nesta categoria, os transportes de

moléculas a favor do gradiente de potenciais eletroquímicos ou de concentrações.

Há, todavia que distinguir duas situações distintas, decorrentes da natureza das

moléculas e das suas permeabilidades: ou se trata de moléculas que podem atravessar a

membrana por difusão simples ou, pelo contrário, de moléculas que não podem e, para

as quais, as células dispõem de mecanismos que facilitam o transporte ( difusão

facilitada ).

DIFUSÃO FACILITADA

A estrutura da membrana apresenta propriedades hidrófobas que afetam o transporte

passivo por difusão simples. Porém moléculas hidrossolúveis essenciais, como a

glicose, aminoácidos, nucleotídeos e muitos metabólitos celulares devem ser capazes de

atravessarem a membrana plasmática.O transporte dessas moléculas é realizado por

proteínas especiais presentes na membrana plasmática, denominadas de proteínas

transportadoras. Comprova-se experimentalmente que em membranas artificiais,

compostas apenas por lipídios, as substâncias penetram de acordo com o seu grau de

solubilidade. Quando adicionadas proteínas a estas membranas, as substâncias penetram

em quantidade comparável a observada nas membranas plasmáticas.

As proteínas transportadoras responsáveis pela difusão facilitada são proteínas integrais

transmembranas que se dobram na camada bilipídica, formando canais hidrofílicos.

Cada tipo de membrana tem seu próprio conjunto de proteínas por onde substâncias

especificas atravessam por difusão facilitada.

TRANSPORTES ATIVOS

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As células mantêm uma composição iônica interna diferente da composição iônica

externa, e tais diferenças são de fundamental importância para a sobrevivência e

funções celulares.

Estas diferenças de concentrações iônicas desempenham um papel essencial em muitos

processos celulares e são mantidas pelo constante movimento de íons inorgânicos como

o Na+, K

+, Ca

2+, cl

- e H

+ através das membranas celulares. O bombeamento constante

destes íons desempenha funções como:

a) Manter a composição iônica intracelular;

b) Importar solutos contra o gradiente de concentração;

c) Balanceamento da pressão osmótica nos dois lados da membrana;

d) Mantêm o potencial de membrana

No transporte ativo as substâncias, principalmente Na+, H

+, Ca

2+ e aminoácidos, são

transportadas ativamente para dentro e para fora da célula, movendo-se contra um

gradiente químico ou elétrico. Para que este transporte seja possível é necessária

energia celular que é derivada direta ou indiretamente da hidrólise de ATP.

Na+

Na

+

K

+

K+

Ca2+

Ca2+

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CARACTERÍSTICAS DO TRANSPORTE ATIVO

- Depende da presença e da atividade de proteínas de membrana.

-- São específicos para certas substâncias ou grupos de substâncias.

-- O fluxo ocorre contra um gradiente químico ou elétrico.

-- Requer energia e é sensível a distúrbios metabólicos.

Durante o transporte ativo as proteínas carreadores combinam-se com as substâncias

transportadas, alternando sua estrutura conformacional entre estados de alta afinidade e

baixa afinidade. O transporte ativo ocorre em eucariontes através de dois princípios

básicos:

1. Transporte ativo primário (Diretamente dependente da hidrólise de ATP)

No mecanismo de transporte diretamente dependente, a hidrólise de ATP e o

movimento ativo de transporte são efetuados através da mesma proteína carreadora e a

energia liberada é usada pelo transportador para permitir a passagem da substância

através da membrana.

2. Transporte ativo secundário (Indiretamente dependente da hidrólise de ATP ou

Transporte por Gradiente iônico)

Nos mecanismos indiretos, ocorre a utilização de um gradiente de concentração de um

íon, formado por transportadores diretamente dependentes de ATP, como fonte de

energia para o transporte ativo.

TRANSPORTE ATIVO DIRETO (TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO)

Bombas de Transporte Ativo - Tipo P

Essas bombas são proteínas transmembrana, na qual o polipeptídio promove as funções

de hidrólise do ATP, ligação do grupo fosfato e movimento do íon através da

membrana.

Os mais bem conhecidos tipos de bombas tipo P de eucariontes movem íons de carga

positiva contra gradientes de concentração.

H+ATPASE - move H

+ para fora da célula.

Ca2+

ATPASE - move Ca2+

para fora da célula.

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Na+/K+ ATPASE - move Na+ para fora e K

+ para dentro da célula simultaneamente.

BOMBAS Na+/K

+ ATPASE

Quase todas as células animais bombeiam Na+ para dentro e K

+ para fora da célula. O

transporte ativo destes íons é realizado pelas bombas de Na+/K

+ ATPASE que movem

estes íons simultaneamente em direções opostas.

A proteína carreadora é também uma enzima - uma ATPASE, que hidrolisa ATP, com a

liberação de ADP e a transferência de grupo fosfato em uma ligação de alta energia à

própria Bomba.

O funcionamento da Na+/K

+ ATPASE é de importância fundamental para o

funcionamento de um organismo, que chega a gastar cerca de 30% de sua energia total

para operar este sistema. Em mamíferos a regulação deste sistema ocorre através de uma

variedade de fatores, entre eles, hormônios e fatores de crescimento.

H+ ATPASE

As Bombas ATPASE são largamente distribuídas em algas, fungos e também ocorrem

em procariontes. Estão localizadas na membrana plasmática, onde bombeiam H+ do

citoplasma para o exterior da célula.

BOMBAS Ca2+

ATPase

São largamente distribuídas em organismos vivos. Nas células eucarióticas, estão

localizadas na membrana plasmática e membranas do reticulo endoplasmático, onde

movem o Ca2+

do citoplasma para o exterior da célula e dentro das vesículas do reticulo

endoplasmático. Como resultado de sua ação as células apresentam uma alta

concentração de Ca2+

no lado externo e uma baixa concentração de Ca2+

no lado

citoplasmático. Esse

gradiente é utilizado no controle de várias atividades celulares, como, por exemplo, a

secreção e contração muscular.

BOMBAS DE TRANSPORTE ATIVO INDIRETO

( TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO ou TRANSPORTE POR GRADIENTE

IÔNICO)

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No transporte ativo indireto o gradiente de concentração mantido através do transporte

ativo direto de íons, serve como fonte de energia que dirige o transporte ativo indireto

de outras substâncias.

No transporte ativo indireto, as moléculas movem-se para dentro ou para fora da célula,

em conjugação com um íon que lhe fornece energia, por isso este tipo de transporte

é do tipo cotransporte.

O transporte ativo indireto ocorre em dois modelos: Simporte e Antiporte.

No modelo Simporte as substâncias transportadas, em geral açucares e aminoácidos,

movem-se na mesma direção. No transporte tipo antiporte, as substâncias transportadas,

em geral íons, movem-se em direção contrária.

A força que dirige o transporte ativo indireto nas células animais é gerada pelo alto

gradiente de Na+ do lado de fora e o seu baixo gradiente do lado citoplasmático,

mantido pela bomba de Na+ /K

+ ATPASE.

Vários metabólitos e íons movem-se através da membrana por transporte ativo indireto

e em eucariontes, praticamente todas as substâncias orgânicas transportadas dentro das

células são movidas por cotransporte.

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DOS TECIDOS.

Apesar da célula ser considerada a unidade fundamental do organismo vivo, são os

tecidos através do trabalho conjunto de suas células que são responsáveis pela

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manutenção das funções do organismo. Este trabalho em conjunto é possível porque as

células se comunicam entre si através de junções intercelulares especializadas.

Apesar das variações na aparência geral, na organização estrutural e nas propriedades

fisiológicas dos vários órgãos do corpo os agregados celulares que os compõem são

classificados em 4 tecidos básicos ou fundamentais.

Epitelial, Conjuntivo, Muscular e Nervoso.

Cada um destes tecidos é definido segundo:

um conjunto de características morfológicas gerais

ou segundo suas características funcionais.

O tecido epitelial e o conjuntivo são classificados segundo a característica morfológica.

O nervoso e o muscular segundo suas características funcionais. (transmissão de

impulso e contração.)

Cada tipo pode ser ainda subdividido com base em características especificas das

populações celulares.

TECIDO EPITELIAL.

O tecido epitelial caracteriza-se por apresentar células justapostas sem ou com

pouquíssima substância intercelular. As células podem estar dispostas em uma ou mais

camadas formando membranas, que apresentam uma superfície livre, em que não

existem elementos de natureza celular ou extracelular que não sejam substâncias de

revestimento. A superfície oposta esta aderida a membrana basal de espessura variável,

que separam o epitélio do tecido conjuntivo adjacente. A MB é uma camada não celular,

rica em complexos proteicos e polissacarídeos., não são penetradas pelos vasos

sanguíneos.

A nutrição dos epitélios é feita por difusão a partir dos tecidos adjacentes.

FUNÇÕES:

O tecido epitelial possui grande variedade de adaptações funcionais, podendo

desempenhar 1 ou mais funções dependendo do tipo celular presente.

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FUNÇÃO DE SECREÇÃO -------- ESTÔMAGO

ABSORÇÃO SELETIVA ---------- INTESTINO

IMPERMEABILIZAÇÃO -------- BEXIGA/ EPIDERME

PROTEÇÃO CONTRA DESGASTE -------- ESOFAGO

PROTEÇÃO CONTRA DISSECAÇÃO --------VIAS RESPIRATÓRIAS.

CLASSIFICAÇÃO

Os epitélios são classificados de acordo com a estrutura e função em dois grandes

grupos:

Tecido epitelial de Revestimento

Tecido epitelial glandular.

TECIDO EPITELIAL DE REVESTIMENTO

São tecidos cujas células se dispõem em camadas, recobrindo as superfícies externas e

as cavidades do corpo.

Forma uma barreira seletiva entre o meio externo e as cavidades do corpo e o tecido

conjuntivo adjacente que contém vasos sanguíneos que nutrem o epitélio.

TECIDO EPITELIAL GLANDULAR

O tecido epitelial possui células especializadas na produção e secreção de moléculas

diferentes do plasma sanguíneo e do líquido intersticial. Estas moléculas têm natureza

protéica, glicoprotéica ou lipídica. Estas células constituem o epitélio glandular, que

forma órgãos denominados glândulas. A origem glandular se dá por proliferação de um

epitélio de revestimento, seguido de invaginação para o tecido conjuntivo.

Fibroblastos

Mastócitos

Componentes do tecido conjuntivo

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CÉLULAS DO CONJUNTIVO

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FIBROBLASTOS: célula mais comum do conjuntivo

dotada de mobilidade síntese de fibras e SFA

MACRÓFAGO: morfologia variável

células de defesa.

MASTÓCITO: célula globosa/ núcleo central

citoplasma repleto de grânulos basófilos.

produz e armazena de mediadores químicos.

PLASMÓCITO: pouco numerosos no conjuntivo normal

células ovóides, citoplasma basófilo.

síntese e secreção de anticorpos

SUBSTÂNCIA FUNDAMENTAL AMORFA

INCOLOR, TRANSPARENTE E OPTICAMENTE HOMOGÊNEA

COMPOSIÇÃO:

GLICOPROTEÍNAS

FIBRONECTINA E LAMININA

GLICOSAMINOGLICANAS ( GAG’S)

ÁCIDO HIALURÔNICO, DERMATAN SULFATO, HEPARANSULFATO,

CONDROITIN-SULFATO

PROTEOGLICANAS

PARTICIPA DE PROCESSOS COMO:

PREENCHIMENTO DOS ESPAÇOS ENTRE AS FIBRAS E CÉLULAS

BARREIRA À PENETRAÇÃO DE PARTÍCULAS ESTRANHAS

PROLIFERAÇÃO CELULAR

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REGENERAÇÃO

NUTRIÇÃO

PROCESSOS PATOLÓGICOS

TECIDO CONJUNTIVO

CLASSIFICAÇÃO:

FROUXO

TECIDO CONJUNTIVO

PROPRIAMENTE DITO MODELADO

DENSO

NÃO MODELADO

TECIDO CONJUNTIVO TECIDO ELÁSTICO

DE TECIDO HEMOCITOPÉTICO

PROPRIEDADES TECIDO MUCOSO

ESPECIAIS TECIDO ADIPOSO

TECIDO CARTILAGINOSO

TECIDO ÓSSEO

TECIDO CONJUNTIVO FROUXO

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CONSISTÊNCIA DELICADA, FLÉXIVEL E POUCO RESISTENTE A TRAÇOES

APOIO PARA EPITÉLIOS

PREENCHIMENTO DE ESPAÇOS ENTRE FIBRAS E FEIXES MUSCULARS

CAMADAS EM TORNO DE VASOS SANGÜÍNEO

TECIDO CONJUNTIVO DENSO

PREDOMINANCIA DE FIBRAS COLÁGENAS

MENOS FLÉXIVEL E MAIS RESISTENTE À TRAÇÕES

DENSO MODELADO

FEIXES COLÁGENOS ORIENTADOS, COM ORGANIZAÇÃO FIXA.

TENDÕES

DENSO NÃO MODELADO

FEIXES COLÁGENOS FORMANDO TRAMA TRIDIMENSIONAL

ÚCLEO INTERFÁSICO.

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Todas as células passam durante sua vida pôr duas fases: a mitose, que é o período de

divisão e a interfase que compreende o período entre duas divisões mitóticas.

Costuma-se estudar o núcleo segundo sua relação com estas fases. Assim podemos

estudar o núcleo em divisão, durante a mitose e o núcleo na interfase, que é então

denominado de núcleo interfásico. O núcleo interfásico, também foi denominado pôr

muito tempo de núcleo em repouso. Essa denominação é imprópria porque o núcleo

interfásico apresenta alta atividade metabólica. Nesta fase ocorrem os processos de

transcrição de diferentes RNAs e a replicação do DNA.

O número, a forma e a localização do núcleo na célula são variáveis nos diferentes tipos

celulares. Os hepatócitos freqüentemente possuem dois núcleos e as fibras musculares

possuem dezenas. A forma pode ser achatada, alongada. A localização pode variar de

basal a apical em alguns tipos celulares.

O núcleo é uma estrutura limitada por membranas, que contém em seu interior

componentes específicos com sua atividade que é o armazenamento da informação

genética. A maior parte da informação genética de cada célula esta acumulada sob a

forma codificada no DNA.

No núcleo interfásico distinguem-se diferentes estruturas: O envoltório nuclear, a

cromatina, o nucleoplasma, a Lâmina Nuclear, a matriz e o nucléolo.

Envoltório Nuclear ( EN)

CROMATINA.

Fig. 1 - Aspecto geral dos componentes do núcleo interfásico

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O DNA é o principal componente genético da célula e através dele que a informação

codificada, é transferida de uma célula para outra e de um organismo para outro. Nas

células eucariontes o DNA é encontrado formando complexos com proteínas em uma

estrutura denominada de Cromatina. A cromatina é dividida com base em suas

características estruturais em:

Eucromatina - que após a divisão celular encontra-se menos compactada e difusa.

Heterocromatina - que corresponde à cromatina de regiões especificas de certos

cromossomos que permanecem condensadas durante a interfase.

A heterocromatina é subdividida em: Heterocromatina constitutiva

Heterocromatina facultativa

A heterocromatina constitutiva é a heterocromatina permanentemente condensada em

todas as células de um mesmo organismo. É composta por uma seqüência altamente

repetitiva de DNA, denominado de DNA satélite e localiza-se perto dos centrômeros e

nas regiões de organização dos nucléolos.

A heterocromatina facultativa é a heterocromatina que num mesmo organismo

apresenta-se condensada em algumas células, mas não em outras. Um exemplo

heterocromatina facultativa é a cromatina sexual das fêmeas de mamíferos. Nas fêmeas

ocorre condensação de um cromossomo X, que permanece no interior do núcleo como

uma partícula esférica e recebe o nome de cromatina sexual. A presença ou não da

cromatina sexual permite o diagnóstico citológico do sexo.

DNA

A molécula de DNA é um polímero longo e linear, sem ramificações, que contém

milhões de nucleotídeos arranjados em uma seqüência irregular.

Os nucleotídeos são constituídos por um açúcar, a desoxirribose; um fosfato e uma base

(Adenina/ guanina/timina/citosina).

Fig. 3 - Estrutura do nucleotídeo

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Estrutura do DNA

Duas cadeias polinucleotídicas possuem disposição helicoidal em torno de um eixo

central, formando uma dupla hélice que gira para a direita. As bases estão posicionadas

no lado interno da hélice e as unidades fosfato e desoxirribose estão posicionados do

lado externo. Devido às dimensões da molécula o pareamento de bases ocorre somente

entre adenina e timina e citosina e guanina. As duas cadeias antiparalelas são mantidas

unidas por pontes de hidrogênio entre os pares de bases. A seqüência de bases é a

portadora da informação genética.

Conteúdos e tipos de DNA

Técnicas de determinação bioquímica e citofotometria demonstram que a quantidade de

DNA é constante para uma determinada espécie.

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O DNA das células eucariontes apresenta três frações caracterizadas pelo grau de

redundância ( repetição) de suas seqüências nucleotídicas.

A 1º Fração ( 70%) apresenta uma seqüência de nucleotídeos por genoma haplóide.

Essas seqüências expressam genes estruturais, isto é, aqueles que codificam proteínas.

A 2º Fração ( 20%) quantitativamente menor que a primeira apresenta seqüências de

repetidas de 100 a 10.000 cópias. Essas seqüências expressam genes responsáveis pela

síntese de RNAr e histonas, por exemplo.

A 3º Fração ( 10%) mostra seqüências de pequeno tamanho e altamente redundante

(acima de 10.000 cópias) e representa a menor fração do DNA Este DNA encontra-se

na heterecromatina e em alguns casos recebe o nome de DNA satélite. As seqüências de

DNA satélite geralmente não são transcritas e estão localizadas no centrômero.

TRANSMISSÃO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA

Toda a informação genética de um organismo esta acumulada no núcleo, sob uma forma

codificada . Essa informação pode ser duplicada, em um processo denominado de

REPLICAÇÃO, ou pode sofrer TRANSCRIÇÃO para a forma de RNA, que é usada

para especificar uma proteína, pelo processo de TRADUÇÃO.

.

REPLICAÇÃO DNA

DNA

TRANSCRIÇÃO RNA TRADUÇÃO PROTEÍNA

A replicação ocorre na fase S do ciclo celular. Antes de uma célula se dividir , ela deve

produzir uma cópia de cada um dos seus cromossomas. Esta replicação deve ser rápida

e precisa. A velocidade e precisão são obtidas através de um complexo multienzimático,

capaz de copiar, clivar e recombinar seqüências de nucleotideos.

TRANSCRIÇÃO

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CARACTERÍSTICAS GERAIS:

Observamos que a informação genética contida no DNA não pode agir

diretamente como molde para a síntese de proteínas, necessitando primeiramente ser

transcrita para o RNAm.

O DNA e o RNA são semelhantes por ambos serem constituídos por cadeias

polinucleotidicas, mas diferem de várias maneiras do DNA.

1. O açúcar com cinco carbonos do RNA é a ribose em vez da desoxirribose.

2. No RNA, a base uracila substitui a Timina do DNA

3. A maior parte dos RNA tem cadeia única, com exceção de alguns vírus. Porém em

alguns tipos de RNA as cadeias nucleotidicas dobram-se sobre si mesma, podendo

estabelecer trechos de associação em dupla hélice que seguem as regras do pareamento

de bases ( A Com U, G com C )

Sendo cadeias polinucleotidicas, as moléculas do RNA tem o mesmo tipo de

direcionamento do que os filamentos de DNA ( 5’--- 3”) E o RNA em formação e o

DNA que o especifica tem o mesmo tipo de direcionamento oposto que caracteriza os

dois filamentos da dupla hélice do DNA. Os nucleotideos utilizados para a síntese de

RNA estão na forma de trifosfato ( ATP, GTP, UTP, CTP ) e a energia é liberada pela

quebra da ligação de um par de fosfatos a medida que os nucleotideos são ligados.

O RNA é sintetizado por enzimas denominadas de RNA polimerases a partir de

um molde de DNA. além de copiar precisamente a seqüência de nucleotideos do molde

de DNA, a RNA polimerase é capaz de reconhecer diversos sinais genéticos nos

cromossomas responsáveis pelo inicio e terminação da síntese do RNA em locais

precisos. Os sinais de iniciação são denominados de promotores e representam o local

inicial de ligação da RNA polimerase.

Porém os RNA sintetizados não são os produtos finais. Eles sofrem uma série de

modificações que são conhecidas em seu conjunto como processamento do RNA.

O RNA sofre 4 modificações pós-traducionais:

1. Clivagem de um grande precursor em RNA menores, esta clivagem envolve remoção

de segmentos do começo ou final do precursor

2. Splicing, através do qual as seqüências intercaladas, denominadas Introns são

removidas e as moléculas ligadas novamente.

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3. Adição terminal de resíduos POLIA A a extremidade 3”e nucleotideos CAP a

extremidade 5’ dos RNAm

4. Modificações dos nucleosíodeos, como as metilações.

TRADUÇÃO

A unidade hereditária que contém a informação para codificar um aa é códon

que é constituído por 3 nucleotideos ( trinca ). Esta informação esta contida no DNA, de

onde é transcrita para o RNAm. A sequência de bases do RNAm é complementar a

sequência de bases do DNA. Porém o DNA e o RNA possuem 4 bases diferentes e as

proteínas são constituídas por 20 aa diferentes. Um dos principais feitos científicos do

século foi decifrar a maneira pela qual as células traduzem um código de 4 letras em 20

componentes distintos.

O código de é lido em grupos de 3 bases ( códon ) e a trinca é o número minimo

de bases para codificar um aa. Existem 64 códons possíveis, onde 61 correspondem a aa

e 3 são sinais de terminação das cadeias polipeptídicas. Sabendo-se que existem

somente 20 aa, várias trincas ( códon) são capazes de codificar um mesmo aa ou seja

algumas trincas são sinônimos. A prolina por exemplo é codificada pelos códons:

CUU, CCA, CCG e CCC.

A sequência de codons determina a sequência de aa na proteína. Porém os aa não

são capazes de reconhecer os códons correspondentes no RNAm. Para que isso ocorra é

necessário utilizar uma molécula adaptadora denominada de RNAt