A formação de um espaço intercelular, a matriz extracelular, possibilitou a manutenção de um meio mais constante para o metabolismo e para trocas e interações entre as células. A criação desse meio possibilitou também a diferenciação celular, sendo as atividades de manutenção do organismo assumidas por tipos celulares mais especializados.
A diferenciação celular resulta da expressão diferencial de genes e é um processo ontogenético que ocorre no desenvolvimento dos seres multicelulares. Nesse sentido, é uma sequência precisa de eventos que devem acontecer em tempos e locais apropriados.
Gerando e mantendo estados de diferenciação estáveis.
Todas as células de organismos multicelulares se originam do ovo fecundado. Elas proliferam-se, diferenciam-se, migram e interagem umas com as outras e com a matriz extracelular, formando diferentes tecidos e órgãos. A manutenção de células indiferenciadas (células tronco ou precursoras) é de fundamental importância para a renovação dos tecidos, cada qual com sua capacidade de regeneração e reposição. Os epitélios e as células sangüíneas são os tecidos com maior taxa de renovação e possuem células tronco bastante estudadas.
Morfologia de células indiferenciadas (blastos)
Existem células com potencial de gerar qualquer tipo celular e são chamadas de células tronco totipotentes. São as células tronco embrionárias, que formam o blastocisto. Elas representam um enorme potencial terapêutico para a obtenção de tecidos para reconstituir órgãos comprometidos. São as células utilizadas como receptoras na clonagem.
Algumas células têm potencial de diferenciação limitado, podendo dar origem a poucos tipos celulares, sendo chamadas de células tronco pluripotentes. Elas iniciam sua diferenciação durante a gastrulação. Essas células passaram por algumas etapas de diferenciação e apresentam modificações permanentes (imprinting). Células tronco podem ser obtidas do cordão umbilical, após o nascimento do bebê e congeladas para utilização posterior.
Exemplos
Células Mesenquimais (Tecido Conjuntivo, Adiposo, Cartilaginoso, Ósseo) Células Tronco Hematopoiéticas (Precursoras de eritrócitos, monócitos, linfócitos, basófilos, neutrófilos, eosinófilos e megacariócitos) Células Tronco Epiteliais (intestino e pele) Células Tronco Germinativas (dos testículos no macho adulto e no ovário embrionário)
Processo de diferenciação
Falta muito para que possamos compreender este processo. É consenso que para que ocorra a diferenciação a célula deve parar de proliferar. A diferenciação depende de sinais provenientes de hormônios, da matriz extracelular, de contato entre células e de fatores de diferenciação chamados genericamente de citocinas. A orquestração dos sinais recebidos pela célula resulta então na repressão de certos genes e ativação de outros. Esse fenômeno pode alterar a forma da célula, seus produtos para exportação e para sua própria estrutura e as moléculas de sua superfície. Essas alterações refletirão no modo com que essa célula interage com outras células e com a matriz extracelular. Ela pode permanecer no lugar, proliferar ou migrar para outros tecidos ou outras regiões do tecido. Como exemplo, veja o processo de queratinização do epitélio. Dados recentes das experiências com clonagem, mostram que os núcleos de células adultas apresentam modificações permanentes (imprinting) que refletem, de alguma maneira, a história dessa célula.
Marcadores de diferenciação
Durante a diferenciação celular, algumas proteínas são expressas transitoriamente e podem ser detectadas através de anticorpos específicos produzidos em animais imunizados com essas proteínas. Esses anticorpos são ferramentas importantes para o estudo da diferenciação celular e no diagnóstico de leucemias e outros tipos de câncer. Em alguns tumores, proteínas expressas apenas no estágio embrionário voltam a ser expressas no adulto. Ex: A alfa-fetoproteína é expressa principalmente no período fetal em contraposição à expressão da albumina que ocorre principalmente após o nascimento. No câncer hepático, a alfa-fetoproteína passa a ser expressa em grandes quantidades, podendo ser detectada no soro. No desenvolvimento de linfócitos, vários marcadores são conhecidos por exemplo o CD4, importante na interação linfocitária e também na infecção pelo HIV.
Mecanismos conservados de sinalização intracelular
A interação das células com hormônios, neuro-transmissores, com outras células e com a matriz extracelular ocorre geralmente através de receptores na membrana celular ou dentro da célula. Essa ligação desencadeia uma série de reações dentro da célula, como a liberação de Ca2+ do REL, mudanças na concentração de AMP cíclico, a fosforilação e desfosforilação de proteínas e o metabolismo de lipídios importantes. Mediadores secundários são produzidos, podendo ser translocados para o núcleo ativando ou reprimindo a expressão de diferentes genes. Além disso, alterações do citoesqueleto podem alterar a forma e a adesão celular. Os mecanismos de sinalização intracelular são bastante conservados, sendo alguns dos mediadores presentes em bactérias e em metazoários.
Fonte: www।icb.ufmg.br
As Células do Corpo dos Vertebrados Exibem mais de 200 Modos Diferentes de Especialização A riqueza de diferentes tipos de especialização encontrada em células de um animal superior é de longe major do que a observada em seres procarióticos. Num vertebrado, mais de 200 tipos distintos de células são identificáveis, e muitos desses tipos de células incluem, sob um único nome, um número grande de subtipos e variedades. O tabela abaixo mostra uma pequena seleção. Nessa profusão de comportamentos especializados, poderá ser vista num organismo simples, a maravilhosa versatilidade da célula eucariótica. Muitos dos conhecimentos atuais sobre as propriedades gerais das células eucarióticas surgiram pelo estudo dos tipos especializados, devido a existência de características excepcionais das quais todas as células dependem de algum modo.
Como exemplo arbitrário, considerese a junção neuromuscular, em que apenas três tipos de células estão envolvidas: uma célula muscular, uma célula nervosa e uma célula de Schwann. Cada uma delas tem um paper teem diferente (Figure ao lado):
1. A célula muscular fez da contração a sue especialidade. Seu citoplasma é acondicionado com feixes de filamentos protéicos, incluindo um grande número de filamentos de aehna. Existem muitas mitocôndrias espalhadas entre os filamentos protéicos que suprem o ATP necessário para a contração.
2. A célula nervosa estimula a contração muscular, transportando um sinal de excitação do cérebro ou da medula espinhal. A célula nervosa é extraordinariamente alongada: seu corpo principal, contendo o núcleo, poderá se localizar um metro ou mais da junção · com o músculo. O citoesqueleto é, conseqüentemente, teem desenvolvido para manter a forma característica da célula e também para transporter, com eficiência, substancias de um fim ao outro da célula. A especialização crucial, no entanto, reside na membrane plasmática da célula, que contém proteínas que atuam como bombas e canals de íons, causando um movimento de fons que é o equivalente a um fluxo de eletricidade. A maioria das células mantém seus canals e bombas na membrane plasmática, mas a célula nervosa chegou a tal ponto de especialização que um pulso de eletricidade pode se propagar em uma fração de um segundo de uma extremidade à outra da célula, transportando um sinal para a ação.
3. Por último, as células de Schwann são especializadas na produção em masse de membrana plasmática, que eles enrolam na volta da porção alongada da célula nervosa, como um rolo de fita adesiva, camada por camada, com a finalidade de formar a camada de mielina, que serve de isolante.
Genes Podem Ser Ligados e Desligados Os vários tipos especializados de células, em uma planta ou em um animal, parecem diferentes uns dos outros. Tal fato parece um paradoxo, pods as células, num organismo multicelular, são muito relacionadas e descendem de uma única célula precursora - o ovo fertilizado.
Linhagens comuns denotam genes similares; como aparecem então as diferenças? Em alguns poucos casos, a especialização celular envolve a perda de material genético. Um exemplo extremo é a célula sangüínea vermelha de mamíferos, que perde o núcleo por inteiro durante a diferenciação. A grande maioria das células de animals e plantas, no entanto, retém toda a informação genética contida num ovo fertilizado.
Especialização depende da mudança da expressão gênica e não na perda ou aquisição de genes. Mesmo as bactérias não fabricam todos os seus tipos de proteínas todo o tempo, mas o seu nível de síntese é ajustado de acordo com as condições externas. Proteínas, que são necessárias para o metabolismo de lactose, por exemplo, são sintetizadas por muitas bactérias somente quando o açúcar está presente para o uso; também quando as condições não são favoráveis para a proliferação celular, algumas bactérias suspendem a maioria de seus processos metabólicos e formam esporos, que possuem um citoplasma com composição alterada protegido por rígidas e impermeáveis paredes external.
As células eucarióticas desenvolveram mecanismos mais sofisticados de controle da expressão gênica, e isto afeta sistemas inteiros de produtos gênicos interativos. Grupos de genes são ativados ou reprimidos em resposta a sinais externos e infernos. Composição de mebrana, citoesqueleto, produtos de secreção e mesmo metabolismo - todas essas e outras caracteristícas - devem mudar de maneira coordenada à medida que as células se diferenciam.
A diferença radical de caráter entre tipos celulares reflete a mudança estável de expressão gênica. Os controles que trazem tais mudanças evoluíram em células eucarióticas a um grau incomparável com células procarióticas, definindo as regras complexas do comportamento celular que pode gerar um organismo multicelular organizado a partir de um simples ovo.
Sob o ponto de vista da aparência exterior, a evolução transformou o universo das coisas vivas em tal grau que eles não são mais reconhecidos como parentes. O ser humano, uma mosca, uma margarida, uma levedura, uma bactéria parecem tão diferentes que é quase loucura compará-los. Ainda assim, todos descendem de um ancestral comum, e quanto mais fundo investigamos encontramos mais e mais evidências de uma origem comum.
Sabemos que maquinária básica da vida foi conservada num grau tão impressionante que deixaria surpresos os postuladores da teoria da evolução. Como foi visto, sodas as formas de vida possuem essencialmente a mesma química, baseada em aminoácidos, açúcares, ácidos graxos e nucleotídeos; todos sintetizam seus constituintes químicos de maneira essencialmente semelhante; todos estocam sues informações genéticas no DNA e as expressam através de RNA e proteínas. O grau de conservação evolucionária, no entanto, torna-se mais pronunciado quando examinamos os detalhes das seqüências nucleotídicas, em genes específicos, e as seqüências de aminoácidos, nas proteínas. As chances são de que uma enzima bacteriana que catalisa qualquer reação comum, como, por exemplo, a cisão de um açúcar de seis carbonos em duas moléculas de três carbonos na glicólise, terá uma seqüência de aminoácidos (e uma estrutura tridimensional ) sem sombra de dúvidas semelhante à mesma enzima que catalisa a reação no ser humano. As duas enzimas - e, equivalentemente, os genes que as codificam - não somente possuem funções semelhantes, mas também uma origem evolucionária comum. Tais semelhanças podem ser exploradas para traçar caminhos evolucionários comuns; e por comparação de seqüências gênicas e pelo reconhecimento de homologia, pode-se descobrir paralelos escondidos e similaridades entre diferentes organismos.
Semelhanças familiares são também encontradas entre genes que codificam proteínas que executam funções relacionadas num organismo. Tais genes são evolucionariamente relacionados, e sue existência revela uma estratégia básica pela qual organismos mais complexos surgiram: genes ou porções de genes tornaram-se duplicados, e as novas cópias, então, divergiram das originais por mutações e recombinações para se ajustar a novas tarefas adicionais. Assim, começando com um punhado,de genes nas células primitives, as formas de vida mais complexes foram capazes de desenvolver mais de 50.000 genes hoje presentes em uma célula de um animal ou de uma planta superior. A partir do entendimento de um gene ou proteína, ganha-se conseqüentemente introspecção de famílias inteiras de genes homólogos a ele. Assim, a biologia molecular revela a unidade do mundo vivo e providencia as ferramentas para a descoberta dos mecanismos gerais que governam uma variedade sem fim de invenções.
Tipos de células
Existem mais de 200 tipos de células no corpo humano. Elas estão reunidas numa variedade de tipos de tecidos como:
epitélio
tecido conjuntivo
músculo
tecido nervoso
A maioria dos tecidos contém uma mistura de tipos celulares.
Tabela com alguns tipos de células do organismo humano e suas descrições:
Sangue: os eritrócitos (células sangüíneas vermelhas ) são células pequenas, possuem a forma de um disco bicôncavo,de maneira geral sem núcleo ou membranas internas, completamente cheias da proteína ligadora de oxigênio - hemoglobina. Um ml de sangue contém 5 bilhões de eritrócitos.
Os leucócitos (células brancas do sangue) protegem o organismo contra infecções. O sangue contém um leucócito para cada 100 eritrócitos. Os leucócitos circulam através da circulação e atravessam as paredes dos vasos sangüíneos para realizarem suas tarefas nos tecidos circunvizinhos. Existe diferentes tipos de leucócitos que incluem os linfócitos (responsáveis pela resposta imune na parte de produção de anticorpos) e os macrófagos e neutrófilos (movem-se para o local da infecção onde ingerem bactérias).
Tecido conjuntivo: os espaços entre orgãos e tecidos são preenchidos por tecido conjuntivo formado, principalmente, por uma rede firme de fibras protéicas embedidas em um gel de polissacarídeo. Essa matriz extracelular é secretada principalmente por fibroblastos. Os dois principais tipos de fibras protéicas extracelulares são o colágeno e a elastina.
Os ossos são formados por células chamadas osteoblastos. Elas secretam uma matriz extracelular, na qual cristais de fosfato de cálcio são mais tarde depositados.
Células adiposas estão entre as maiores células do corpo e são responsáveis pela produção e estocagem de produtos. O núcleo e o citoplasma estão espremidos por uma grande gota de gordura.
As células epiteliais secretórias são frequentemente reunidas para formar uma glândula especializada na secreção de uma determinada substância. Como ilustrado, glândulas exócrinas secretam seus produtos ( lágrimas, muco e suco gástrico) em dutos. As glândulas endócrinas secretam os hormônios na corrente sangüínea.
Células germinativas: o espermatozóide e o óvulo, são haplóides, isto é, transportam apenas um conjunto de cromossomos. Um espermatozóide de um macho se funde ao óvulo de uma fêmea para formar o novo organismo diplóide por divisões celulares sucessivas.
Músculo: as células musculares produzem força mecâmica por contração. Nos vertebrados existem três tipos principais:
músculo do esqueleto - que move as juntas pelas suas fortes e rápidas contrações. Cada músculo é formado por um feixe de fibras, cada fibra é uma enorme célula multinucleada.
Músculo liso - presente no trato digestivo, bexiga, artérias e veias. É composto de células alongadas e delgadas (não estritas) cada qual possui um núcleo.
Músculo cardíaco - tipo intermediário entre músculo do esqueleto e músculo liso. Produz os batimentos cardíacos. As células adjacentes são conectadas por junções condutoras de eletricidade que fazem as células se contrairem em sintonia.
Células sensoriais: entre as células difenciadas e especializadas do corpo vertebrado estão aquelas que detectam estímulos externos. Células em forma de bastonetes na retina do olho são especializadas para responder aos estimulos luminosos. A região fotossensível contém muitos discos membranosos (em vermelho) em cujas membranas estão embebidas o pigmento fotossensível, a rodpsina. Aluz evoca um sinal elétrico que é transmitido às células nervosas do olho, que passa o sinal ao cerébro.
Células pilosas do ouvido são as detectoras primárias de som, São as células epiteliais modificadas que transportam microvilosidades especiais (estereoílios) nas suas superfícies. Os movimentos dos cílios, em resposta a um estímulo sonoro, gera um sinal que é passado ao cerébro.
As células nervosas ou neurônios, são especializadas em comunicação. O cérebro e a medula espinhal, por exemplo, são compostos de uma rede de neurônios entre células de suporte.
O axônio conduz os sinais elétricos para londe do corpo celular. Os sinais são produzidos por umfluxo de íons através da membrana celular.
A sinapse é onde um neurônio forma uma junção especializada com outro meurônio ( ou com uma célula muscular).
Nas sinapses sinais passam de um neurônio para outro( ou de um neurônio para uma célula muscular).
Células especializadas, chamadas células de Schwann ou oligodendrócitos, enrolam-se em volta do axônio para formar um tapete de múltiplas camadas membranosas.
Fonte: www.hurnp.uel.br
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