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Introdução à Biologia Celular
Vídeo “Cellular visions: the inner life of a cell” http://www.studiodaily.com/main/searchlist/6850.html
Profa. Ana Paula Ulian de Araújo Grupo de Biofísica Molecular IFSC – USP, 2015
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Óvulo humano (~200µm) e espermatozóides: a partir dessa união serão originados os 10 trilhões de células do corpo
humano.
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As células podem ser vistas!
Normalmente são pequenas, microscópicas. Século XVII, Robert Hooke vê as células pela 1a vez.
Células de cortiça observadas por Hooke
Microscópio de Hooke, 1665.
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Observações de Leeuwenhoek
Leeuwenhoek descobriu um mundo de organismos
microscópicos, chegando a observar protozoários,
espermatozóides e algumas bactérias.
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A biologia celular O microscópio óptico tornou-se
popular somente no século XIX.
Uma publicação, em 1939, marca o início da Biologia Celular:
Matthias Schleiden (botânico) e Theodor Schwann (zoólogo)
M. Schleiden T. Schwann
Mostram, que as células eram as unidades fundamentais dos
tecidos vivos.
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Todas as células são procarióticas ou eucarióticas Cél. procariótica (E. coli) Cél. eucariótica (plasmócito)
nucleóide
nucleóide Membrana interna (plasmática)
Membrana externa
Membrana externa
Membrana interna
Parede celular
periplasma
Núcleo
Complexo de Golgi
Lisossomo
Mitocôndria
Retículo endoplasmático
Complexo de Golgi
Membrana plasmática
Membrana nuclear
Mitocôndria peroxissomo
Lisossomo
Vesícula secretora
Retículo endoplasmático
rugoso
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Os procariotos podem ser divididos em dois tipos distintos
Plantas Fungos
Animais
Ciliados
Termotoga
Bactéria verde sulfurosa
Eucariotos
Arquebactérias Eubactérias
Fungo aquático Diplomonadas
Progenitor comum presumido para todos os organismos existentes na atualidade
Progenitor comum presumido para aquebactérias e eucariotos
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A célula eucariótica
• O núcleo: Em geral é o compartimento
mais proeminente; Incluso em duas membranas
concêntricas (envelope nuclear)
Contém moléculas de DNA (cromossomos)
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Mitocôndrias • Tamanho de 1 a muitos µm, tem DNA próprio e reproduzem-se por simples divisão;
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Mitocôndria: origem Célula eucariótica aeróbica primitiva
Célula ancestral eucariótica anaeróbica
núcleo Membranas
internas
bactéria Procarioto aeróbico mitocôndrias
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Cloroplastos
• Encontrados em células de vegetais e algas;
• Estrutura mais complexa que das mitocôndrias: além das duas membranas circundantes, há inúmeras membranas internas contendo clorofila;
• Realizam a fotossíntese; • Possuem seu próprio DNA e
reproduzem-se por simples divisão.
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Cloroplasto: origem
Célula eucariótica primitiva
Bactéria fotossintética
cloroplastos
Célula eucariótica primitiva capaz de
realizar fotossíntese
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Outras organelas delimitadas por membranas
Proteína secretada
vesícula secretora
Golgi
Retículo endoplasmático
rugoso
• Retículo endoplasmático (RE): local onde os componentes de membrana e material destinado à exportação são “montados”
• Aparelho de Golgi recebe e modifica moléculas provenientes do RE e as redireciona;
• Lisossomos: organelas irregulares envolvidas na digestão intracelular (nutrição, reciclagem, excreção)
• Peroxissomas: vesículas que fornecem o ambiente de contenção p/ reações oxidativas
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O Citosol • Contém grandes e pequenas
moléculas tão comprimidas que se comporta mais como um gel aquoso;
• É o local de muitas reações químicas fundamentais;
• Contém ribossomos;
• Contém filamentos longos e delgados de proteínas (citoesqueleto)
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filamentos intermediários microtúbulos
microfilamentos
Três vistas de um fibroblasto
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Estágios finais da mitose: microtúbulos corados em vermelho (através de anticorpos específicos para a tubulina) e DNA em preto (EtBr).
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As células recebem e emitem informações
Uma célula viva monitora continuamente sua vizinhança
Ajusta atividades e composição quando necessário
Comunicação via sinais (moléculas simples, gases, proteínas, luz e movimentos
mecânicos)
Receptores de superfície Sinal ligado
Enzima inativa Enzima ativa
Receptor citosólico
Complexo hormônio-receptor
núcleo Aumento na
transcrição de genes específicos
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As células crescem e se dividem
G1+S+G2 = interfase
M = mitose
A maioria das céls. eucarióticas precisa de mais tempo para se dividir que uma bactéria; O ciclo celular é intensamente regulado;
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As células programam sua morte: apoptose
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As células variam muito em estrutura e função...
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Estaremos estudando as células eucarióticas…quais os modelos?
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A levedura é uma boa alternativa para se estudar células eucarióticas
Microscopia eletrônica de Saccharomyces cerevisiae
Organização eucariota, mas unicelular!
Estudos sobre:
• o controle do ciclo e divisão celular;
• regulação gênica;
• estrutura dos cromossomos;
• envelhecimento;
• Funcionamento do citoesqueleto, etc.
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Outros organismos modelo
Arabidopsis thaliana Estudos sobre: • Desenvolvimento de
padrões de tecidos; • Genética da biologia
celular; • Aplicações agronômicas; • Fisiologia vegetal; • Regulação gênica; etc.
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Chlamydomonas reinhardtti
“Vedete” nos estudos de fotossíntese e flagelo em eucariotos.
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• Desenvolvimento dos tecidos de organismos vertebrados;
• Formação e funcionamento do cérebro e do sistema nervoso;
• Defeitos congênitos;
• Câncer
Paulistinha (“zebrafish”)
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Caenorhabditis elegans
Drosophila melanogaster
Estudos sobre a formação do sistema nervoso; apoptose; controle da proliferação celular; desenvolvimento; diferenciação celular; efeito de drogas; etc.
Modelo no desenvolvimento dos eixos corporais; estudos do sistema nervoso; apoptose; câncer; envelhecimento…
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Mus muscullus - Camundongo
Raça Swiss
Modelo de estudos variados, como o entendimento de doenças metabólicas, auto-imunes, desenvolvimento, cânceres, regulação gênica e herança...
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“Alternativa” aos organismos modelo: cultura de células
Cultura de células HeLa observada por microscopia de contraste de fase.
Cultura de células CHO observada por microscopia ótica.
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Cronograma 2015 Data$ Teórico$ Data$ Prático$03/ago' Introdução'à'disciplina' 04/ago' Não$haverá$aula$prática'10/ago' Biomembranas''e'Transporte'através'de'membranas'
Pré6leitura$do$capítulo$10$(estrutura$da$membrana)$11/ago' MEV'(Teórica)'e'Diretrizes'para'o'
projeto'17/ago' Compartimentos'intracelulares'e'transporte'
Pré6leitura$parcial$do$capítulo$12$(págs.$695$até$712)'18/ago$ MEV'J'Discussão'dos'protocolos$
24/ago' SBBq'–'não'haverá'aula' 25/ago' Não$haverá$aula$prática'31/ago' Processamento'de'proteínas'e'Tráfego'de'vesículas'
Pré6leitura$$parcial$do$capítulo$13$(págs.$749$até$766)'01/set' MEV'J'Preparo'das'amostras'$
07/set$ Feriado$(Independência$do$Brasil)'$ 08/set$ Feriado$(Independência$do$Brasil)'14/set' Sinalização'celular'I'
Pré6leitura$parcial$do$capítulo$15$(págs$879$a$903)'15/set' MEV'J'Visualização'I'(Grupos'1'a'3)'
21/set' Sinalização'celular'II' 22/set' MEV'J'Visualização'II'(Grupos'4'e'5)$28/set$ Semana$da$graduação$ 29/set$ Semana$da$graduação'05/out$ Prova$I' 06/out' Microscopia'Confocal'(T);'Cultivo'
celular$12/out$ Feriado$(N.$Sra.$Aparecida)$ 13/out' Não$haverá$aula$prática$19/out' Citoesqueleto'I' 20/out$ Confocal'J'Preparo'das'amostras$26/out' Citoesqueleto'II' 27/out' Confocal'J'Visualização$02/nov$ Feriado$(Finados)$ 03/nov$ Feriado$'09/nov' Ciclo'celular'e'apoptose' 10/nov' Confocal'J'Visualização'16/nov' Matriz'extracelular' 17/nov$ Não$haverá$aula$prática'23/nov' Câncer' 24/nov$ Apresentação$dos$seminários'30/nov$ Prova$II$ $ $
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AVALIAÇÃO • Média final = 0,7 x (média das provas) + 0.1 x média dos testes +
0,2 x (seminário) • TESTES NO INICIO DAS AULAS leitura do texto referente ao conteúdo a ser discutido. Nos 10 minutos iniciais de cada aula os alunos deverão responder a um teste. Alunos que faltarem ou chegarem atrasados ao teste terão nota zero. É dado com referência a 5ª edição do livro Alberts, B et al. Biologia Molecular da Célula, mas qualquer outra edição ou referência pode ser utilizada (p. ex.: Lodish, H. et al. Biologia celular e molecular. Ed. Artmed.) A média da prática só será considerada aos alunos com média de provas ≥ 5,0.