Divisão celular

Divisão celular é o processo pelo qual uma célula (chamada célula-mãe) se divide em duas células-filhas. Nos organismos multicelulares, este processo pode levar ao crescimento do indivíduo (por crescimento dos tecidos), ou apenas à substituição de células senescentes por células novas. Nos organismos unicelulares, como as bactérias e muitos protistas, este é o processo de reprodução assexuada ou vegetativa.

As células Procarióticas dividem-se por fissão binária, enquanto que as Eucarióticas seguem um processo de divisão do núcleo, chamada mitose, seguida pela divisão da membrana e do citoplasma chamado citocinese.

As células diplóides podem ainda sofrer meiose para produzir células haplóides - os gâmetas ou esporos durante o processo de reprodução. Neste caso, normalmente uma célula dá origem a quatro células-filhas embora, por vezes, nem todas sejam viáveis.

Por que as células se dividem?
Há um momento em que a célula começa a crescer muito, diminuindo a sua relação área/volume. Quando a área da membrana plasmática é muito pequena em relação ao volume total da célula, há dificuldades na absorção e transporte de nutrientes, sendo assim necessário que haja a divisão celular. Nesse processo o centríolo, formando as fibras do fuso, ajudam os cromossomos a se movimentarem.

MITOSE E MEIOSE
Divisão celular é o processo pelo qual uma célula (chamada célula-mãe) se divide em duas células-filhas. Nos organismos multicelulares, este processo pode levar ao crescimento do indivíduo (por crescimento dos tecidos), ou apenas à substituição de células senescentes por células novas. Nos organismos unicelulares, como as bactérias e muitos protistas, este é o processo de reprodução assexuada ou vegetativa.

As células Procarióticas dividem-se por fissão binária, enquanto que as Eucarióticas seguem um processo de divisão do núcleo, chamada mitose, seguida pela divisão da membrana e do citoplasma chamado citocinese.

As células diplóides podem ainda sofrer meiose para produzir células haplóides - os gâmetas ou esporos durante o processo de reprodução. Neste caso, normalmente uma célula dá origem a quatro células-filhas embora, por vezes, nem todas sejam viáveis.

Por que as células se dividem?
Há um momento em que a célula começa a crescer muito, diminuindo a sua relação área/volume. Quando a área da membrana plasmática é muito pequena em relação ao volume total da célula, há dificuldades na absorção e transporte de nutrientes, sendo assim necessário que haja a divisão celular. Nesse processo o centríolo ajuda os cromossomos a se movimentarem.

CICLO CELULAR
Em biologia, chama-se ciclo celular ao conjunto de processos que se passam numa célula viva entre duas divisões celulares. O ciclo celular consiste na interfase, mitose e geralmente divisão celular.

Esquema do ciclo celular: I=Interfase, M=Mitose. A duração da mitose em relação às outras fases encontra-se exagerada.

As fases do ciclo celular são as seguintes:
Fase G1 é a primeira fase de crescimento. Fase G0 é um período em que a célula mantém a sua taxa metabólica, mas não cresce em tamanho, a não ser que receba sinais extracelulares. Fase S é a fase em que o DNA é replicado. Fase G2 é a segunda fase de crescimento, em preparação para a divisão celular. Fase M inclui a mitose e a citocinese, quando a célula se divide em duas células-filhas.

Regulação do ciclo celular
O ciclo celular pára em determinados pontos e só avança se determinadas condições se verificarem, tais como a presença de uma quantidade adequada de nutrientes ou quando a célula atinge determinadas dimensões. A regulação do ciclo celular é realizada por ciclinas e por quinases ciclino-dependentes.

Certas células, como os neurônios, param de se dividir quando o animal atinge o estado adulto, mantendo-se durante o resto da vida do indivíduo na fase G0.

O crescimento celular
O crescimento celular ocorre quando a célula se desenvolve muito e seu espaço fica pequeno. Então a mesma se divide em duas ou mais partes, sendo que nesse processo os centríolos ajudam os cromossomos a se orientarem.

MITOSE
Na biologia, mitose é o processo da divisão nuclear, duplicando os cromossomos. A mitose é seguida pela divisão da membrana celular e do citoplasma, denominada citocinese. A mitose em conjunto com a citocinese gera duas células idênticas.

Definição
Um dos pressupostos fundamentais da biologia celular é o de que todas as células se originam a partir de células pré-existentes, à excepção do ovo ou zigoto que, nos seres vivos com reprodução sexuada, resulta da união de duas células reprodutivas (gâmetas), cada qual com metade da informação genética

A mitose é um processo de divisão celular conservativa, já que a partir de uma célula inicial, originam-se duas células idênticas, com igual composição genética (mesmo número e tipo de cromossomas), mantendo assim inalterada a composição e teor de ADN característico da espécie (excepto se ocorrer uma mutação, fenómeno muito raro e acidental). Este processo de divisão celular é comum a quase todos os seres vivos, dos animais e plantas multicelulares até aos organismos unicelulares, nos quais, muitas vezes, este é o principal ou único processo de reprodução - reprodução assexuada.

Ciclo celular
Quando em processo activo de divisão, as células passam pelo chamado ciclo celular, o qual apresenta duas fases principais: a interfase (momento de preparação para o processo de divisão) e a mitose (fase da divisão). Na mitose ocorrem dois acontecimentos sequenciais no processo de formação de duas novas células (ditas filhas): primeiro, uma divisão do material genético contido no núcleo (cariocinese) e, depois, a divisão do citoplasma, com a separação definitiva das células (citocinese). O tempo de duração do ciclo celular é característico do tipo de célula e influenciado por vários factores externos, como a temperatura, pH, disponibilidade de nutrientes, etc. No entanto, mau grado esta variedade de duração do ciclo celular, o tempo que demora cada uma das suas fases é aproximadamente idêntico.

Dentro de cada uma das duas fases do ciclo celular, podemos definir ainda uma série de acontecimentos sequenciais. A interfase divide-se em três momentos:

Fase G1: a célula prepara-se para a duplicação do material genético (ADN) aumentando a síntese de enzimas necessárias à síntese de ADN, assim como o número de organitos citoplasmáticos, sobretudo ribossomas. A célula cresce, aumentando de tamanho. Fase S: fase de síntese, em que ocorre um aumento da síntese proteica e a duplicação do material genético. Cada cromossoma é agora formado por dois cromatídeos-irmãos (idênticos) unidos apenas num ponto, o centrómero. Fase G2: a célula continua a preparar-se para a divisão, aumentando a síntese proteica, armazenando energia e sintetizando os componentes do fuso acromático.

Fases da mitose
Terminada a interfase, inicia-se a etapa de divisão celular - a mitose - em que o núcleo das células sofre transformações que o dividem em dois núcleos geneticamente iguais entre si e iguais ao núcleo original. É um processo contínuo no qual se distinguem quatro estádios:

Prófase: os cromossomas enrolam-se tornando-se curtos e grossos, a membrana nuclear fragmenta-se e os nucléolos desaparecem, forma-se o fuso acromático. Metáfase: os cromossomas constituídos por dois cromatídios ficam condensados ao máximo e dispõem-se no plano equatorial formando a placa equatorial. Anáfase: cada cromossoma divide-se pelo centrómero ficando os dois cromatídios separados e constituindo dois cromossomas independentes. De seguida, cada cromossoma assim formado vai ascender a cada um dos pólos da célula, ao longo das fibras do fuso acromático. Telófase: a membrana nuclear reorganiza-se à volta de cada grupo de cromossomas que ascendeu a cada pólo, reaparecem os nucléolos, a membrana celular, e os cromossomas descondensam e alongam-se tornando-se invisíveis. Terminada a cariocinese, inicia-se a citocinese (divisão do citoplasma), que originará duas células com idêntica composição genética, perfeitamente individualizadas.

A mitose é um processo fulcral para os seres vivos, já que permite o crescimento, regeneração e manutenção da integridade dos organismos, assim como a reprodução (apenas nos seres vivos com reprodução assexuada).

Utilização da mitose pelo homem
Este processo biológico é rentabilizado pelo homem de diferentes modos: como uma técnica agrícola - regeneração de plantas inteiras a partir de fragmentos (por exemplo, cultivo de begónias, roseiras, árvores de fruta, etc.); em laboratório - onde bactérias geneticamente modificadas são postas a reproduzirem-se rápida e assexuadamente, através de duplicação mitótica (por exemplo, para produzir insulina); na exploração de cortiça - a casca dos sobreiros é regenerada por mitose; na extracção de lã das ovelhas - o pêlo volta a crescer naturalmente pelo processo mitótico; e em muitas outras actividades que se tornam possíveis graças à existência deste processo de duplicação celular.

MEIOSE
Meiose é o nome dado ao processo de divisão celular no qual uma célula tem o seu número de conjuntos cromossômicos reduzido para metade. Por este processo são formados gâmetas e esporos. Nos organismos de reprodução sexuada a formação de seus gâmetas, ocorre por meio desse tipo de divisão celular. Quando ocorre fecundação, pela fusão de dois desses gametas, ressurge uma célula diplóide, que passará por numerosas mitoses comuns até formar um novo indivíduo, cujas células serão, também, diplóides.

Nos vegetais, que caracterizam-se pela presença de um ciclo reprodutivo haplodiplobionte, a meiose não tem como fim a formação de gâmetas, mas, sim, com a formação de esporos. Curiosamente, nos vegetais a meiose relaciona-se com a porção assexuada de seu ciclo reprodutivo.

A meiose permite a recombinação gênica, de tal forma que cada célula diplóide é capaz de formar quatro células haplóides geneticamente diferentes entre si. Isso explica a variabilidade das espécies de reprodução sexuada.

A meiose conduz à redução dos cromossomas a metade. A primeira divisão é a mais complexa, sendo designada divisão de redução. É durante esta divisão que ocorre a redução a metade do número de cromossomas. Na primeira fase, os cromossomas emparelham e trocam material genético (entrecruzamento ou crossing-over), antes de separar-se em duas células filhas. Cada um dos núcleos destas células filhas tem só metade do número original de cromossomas. Os dois núcleos resultantes dividem-se por mitose, formando quatro células. Qualquer das divisões se pode considerar que ocorre em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Na primeira divisão, durante a prófase I os cromossomas homólogos divididos longitudinalmente emparelham e podem trocar material genético, o que aumenta a variabilidade dos descendentes. No fim da prófase I os pares de homólogos estão praticamente separados. Durante a metáfase I, os cromossomas homólogos dispõem-se no plano equatorial da célula. Na anáfase I ocorre a divisão dos centrómeros, migrando cada componente de um par de homólogos para cada um dos pólos. Durante a telófase I os cromossomas desfazem a formação espiral ou iniciam directamente a segunda divisão meiótica. A prófase II é mais rápida que a prófase I, formando-se o fuso acromático. Na metáfase II os cromossomas dispõem-se na placa equatorial e ligam-se as fibras ao fuso. Durante a anáfase II os cromossomas filhos migram para os pólos opostos. Na telófase II, os cromossomas desfazem a formação espiral e reaparecem os nucléolos. O citoplasma divide-se em quatro células haplóides, originadas a partir da célula que deu início ao processo.

Fonte: http://pt.wikipedia.org

Todas as células de qualquer planta ou animal surgiram a partir de uma única célula inicial - o óvulo fecundado - por um processo de divisão. O óvulo fecundado divide-se e forma duas células-filhas idênticas, cada uma das quais contém um jogo de cromossomos igual ao da célula parental. Depois, cada uma das células-filhas volta a se dividir, e assim continua o processo. Nesta divisão, chamada de mitose, duplica-se o número de cromossomos (ou seja, o ADN) e cada um dos jogos duplicados constituirá a dotação cromossômica de cada uma das duas células-filhas em formação.

Na formação dos gametas, acontece uma divisão celular especial das células germinais, chamada de meiose, na qual se reduz à metade sua dotação cromossômica; só se transmite a cada célula nova um cromossomo de cada um dos pares da célula original.

Ciclo de vida da célula, denominação dada ao conjunto de eventos marcantes que uma célula vivencia durante seu tempo de vida. A vida de uma célula comum começa com a divisão do núcleo celular, processo cuja duração depende do tipo de célula e de vários fatores externos, por exemplo, temperatura e quantidade de nutrientes que podem ser fornecidos pelo meio.

A divisão celular é composta por duas grandes etapas ou fases: a interfase e a mitose. A interfase é composta por três fases.

Fase G1: é a fase de crescimento geral e produção de organelas citoplasmáticas;

Fase S: é a fase durante a qual o material genético, o ADN, é duplicado;

Fase G2: é a fase durante a qual formam-se as estruturas que vão fazer parte da etapa seguinte, a mitose. A interfase ocupa cerca de 90% a 95% do ciclo celular.

A fase seguinte, a mitose, exige de 5% a 10% do tempo de duração do ciclo celular. A mitose é dividida em quatro subfases.

Prófase: é a subfase da mitose que exige mais tempo. Se a mitose dura o tempo mínimo exigido (cerca de dez minutos), a prófase durará seis minutos. Na prófase, a cromatina se condensa e os cromossomos tornam-se visíveis. É possível distinguir dentro do nucléolo celular as duas partes idênticas que formam o cromossomo individual, chamadas cromátides, unidas em um ponto chamado centrômero. No lado de fora da membrana nuclear, podemos distinguir dois pares de estruturas chamadas centríolos. Cada par é formado por um centríolo maduro e um centríolo-filho, que forma um ângulo de 90° com o centríolo maduro. No início da prófase, os pares de centríolos afastam-se um do outro, migrando para os pólos do nucléolo, e entre eles forma-se uma estrutura constituída por microtúbulos e proteínas chamada fibras do fuso mitótico. Um outro conjunto de fibras, chamado áster, irradia-se a partir dos centríolos. Em seguida, o nucléolo se dispersa e a membrana nuclear desaparece. É o fim da prófase.

Restam os centríolos em extremidades opostas, unidos pelas fibras do fuso mitótico. Essa estrutura, tridimensional e fusiforme, é formada por:

raios astrais, fibras contínuas que unem os pólos e fibras curtas presas aos centrômeros dos cromossomos individuais;

Metáfase: durante a metáfase, aparentemente manipulados pelas fibras do fuso mitótico, os cromossomos são posicionados no plano equatorial do fuso;

Anáfase: nesta fase os centrômeros se dividem e as cromátides, que a partir desse momento passam a chamar-se cromossomos, se separam e são puxadas em direção aos pólos pelas fibras do fuso. O centrômero vai na frente e o cromossomo assume a forma de um V invertido, com centrômero no vértice. Dois conjuntos completos de cromossomos dirigem-se cada um a um pólo diferente;

Telófase: agora os conjuntos de cromossomos estão nos pólos e começa a citocinese, a divisão do citoplasma, que em geral, acompanha a divisão nuclear. O fuso desaparece. Um novo centríolo-filho aparece em cada centríolo maduro. Esses novos centríolos pertencerão à futura célula. Na parte final da telófase, as membranas nucleares formam-se novamente e os cromossomos ficam difusos. A divisão do núcleo, ou cariocinese, terminou. Com a conclusão da divisão do citoplasma, a divisão celular se completa.

Todas as células somáticas contêm um número diplóide de cromossomos (46 ou 23 pares), mas os gametas contêm um número haplóide de cromossomos, 23. Esse número, característico das células germinativas masculinas e femininas, é obtido por meio de um processo especial chamado meiose, que consiste de duas divisões celulares. Há muitas semelhanças entre a mitose e a meiose. Entretanto, há três diferenças cruciais entre os dois processos:

a meiose ocorre em duas etapas que implicam em duas divisões sucessivas e como resultado temos quatro núcleos novos e não dois como na mitose simples; os núcleos resultantes da meiose não são necessariamente idênticos, ao contrário do que acontece na mitose simples. Os quatro núcleos têm cada um a metade dos cromossomos do núcleo-pai; no início da meiose os cromossomos formam pares homólogos, isto é: cada cromossomo forma par com outro cromossomo que tem a mesma forma e tamanho.

Fonte: www.vestibular1.com.br

DIVISÃO CELULAR
A divisão celular é a separação de uma célula em suas células-filhas. Em células eucarióticas, a divisão celular consiste da divisão do núcleo (mitose) seguida imediatamente pela divisão do citoplasma.

Mitose
É a divisão do núcleo de uma célula eucariótica, envolvendo a condensação do DNA em cromossomos visíveis e a separação dos cromossomos duplicados para formar dois conjuntos idênticos de cromossomos. Na fase M do ciclo celular, em que ocorre a mitose, é dividida em seis etapas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese.

Prófase: os cromossomos replicados se condensam. No citoplasma, o fuso mitótico é formado entre os dois centrossomos, que foram replicados e separados.

Prometáfase: começa abruptamente com o rompimento do envelope nuclear. Os cromossomos podem ligar-se aos microtúbulos do fuso por meio de seus cinetócoros e sofrem movimentos ativos.

Metáfase: os cromossomos estão alinhados na região equatorial do fuso mitótico, a meio caminho entre os pólos do fuso.

Anáfase: as cromátides irmãs se separam sincronizadamente para formar dois cromossomos-filhos, e cada um é lentamente puxado em direção ao fuso polar para o qual está voltado.

Telófase: os dois conjuntos de cromátides-irmã chegam aos pólos do fuso mitótico e se descondensam. Um novo envoltório nuclear é constituído ao redor de cada grupo de cromossomos-filho, completando a formação de dois núcleos e marcando o termino da mitose.

Citocinese: o citoplasma é dividido em dois por um anel contrátil de actina e de miosina, formando duas células filhas, cada um com seu núcleo.

Meiose
É um tipo especial de divisão celular onde os óvulos e espermatozóides são produzidos. Compreende duas divisões nucleares sucessivas, com apenas uma etapa de replicação o de DNA, este processo produz quatro células-filhas haplóides a partir de uma célula diplóide inicial.

Fonte: www.ufmt.br

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Exocitose

Vesículas de transporte que se destinam a membrana plasmática normalemente deixam a rede deGolgi trans em um fluxo constante. A proteínas de membrana e os lipídeos, nessa vesículas, fornecem novos componentes para a membrana plasmática, enquanto as proteínas solúveis dentro das vesículas são secretadas para o espaço extracelular.A fusão das vesículas com a membrana plasmática é denominada exocitose. Desta forma, as células pode produzir e secretar por exemplo muitas das proteoglicanas e as glicoproteínas da matriz extracelular.

Todas as células necessitam desta via receptora constitutiva. Entretanto, células secretoras especializadas possuem uma segunda via secretora na qual proteínas solúveis e outras substâncias são armazenadas inicialmente em vesículas secretoras, para serem liberadas mais tarde. Esta é a via secretora regulada, que é encontrada principalmente em células que são especializadas na secreção de produtos com os hormônios, os neurotransmissores e enzimas digestivas, de uma forma rápida, de acordo com a sua demanda.

Nas vias reguladas, as moléculas são armazenadas em vesículas que não se fundem com membrana plasmática para liberar seu conteúdo até que um sinal extracelular seja recebido. Uma condensação seletiva das proteínas direcionadas para as vesículas secretoras acompanha seu empacotamento, nestas vesículas na rede de Golgi trans. As vesículas sinápticas são confinadas às células nervosas e algumas células endócrinas; elas são formadas a partir dos endossomos e são responsáveis pela secreção regulada de moléculas pequenas de neurotransmissores. Enquanto as vias reguladas operam apenas em células secretoras especializadas, uma via constitutiva opera em todas as células, mediadas pelo contínuo transporte por vesículas a partir da rede de Golgi trans, para a membrana plasmática.


Ilustração de exocitoses reguladas e não reguladas.

As proteínas produzidas no RE são automaticamente encaminhadas a rede de Golgi trans e depois para a membrana plasmática pela via constitutiva ou de default, a menos que sejam desviadas para outras vias ou sejam retidas por sinais de seleção específicos. Entretanto, em células polarizadas, as vias de transporte, a partir da rede de Golgi trans para a membrana plasmática, devem operar seletivamente para garantir que conjuntos diferentes de proteínas de membrana, proteínas secretadas e lipídeos sejam levados aos domínios apropriados da membrana plasmática.

Fonte: www.hurnp.uel.br

EXOCITOSE



Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular, seja o fluido que envolve as células dum tecido, nos organismos multicelulares, seja para o ambiente aquático, por modificação da membrana celular, ou seja, sem ser por difusão. É o oposto de endocitose.

As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de excreção, secreções, tais como toxinas ou hormonas, ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).

Neste processo, uma vesícula com as substâncias a serem libertadas funde-se com a membrana celular e, a seguir, realizam-se três acções:

A superfície total da membrana celular aumenta, uma vez que agrega a si a membrana da vesícula. Esta é uma das formas de crescimento das células; As substâncias que se encontravam dentro da vesícula são libertadas para o exterior; e As proteínas da membrana vesicular encontram-se agora do lado de fora da membrana celular, proporcionando um mecanismo de regulação dos receptores e transportadores transmembrana.

Fonte: http://pt.wikipedia.org

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DIFERENCIAÇÃO CELULAR

Para o estabelecimento dos metazoários, um dos eventos mais importantes foi a organização de folhas epiteliais que separam compartimentos externos e internos. A possibilidade de adesão e comunicação entre as células através de junções e a polarização celular em regiões basal e apical, parecem ser os principais requisitos para a multicelularidade. Os epitélios são tecidos especializados que vedam espaços e selecionam a passagem de substâncias entre diferentes compartimentos. Além disso, eles participam da proteção dos organismos contra forças mecânicas, a desidratação, alterações da microbiota, ação enzimática, extremos de pH e agentes patogênicos.

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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ENDOCITOSE

Endocitose é o processo através do qual as células captam macromoléculas, substâncias particuladas e, em casos especializados outras células. O material a ser ingerido é, progressivamente, envolvido por uma pequena região da membrana plasmática, que primeiro invagina e depois se fecha e se desprende formando uma vesícula intracelular, que contém a substânca ou material ingerido. Dois tipos principais de endocitose podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas endocíticas formadas:

a pinocitose ("célula bebendo"), que envolve a ingestão de fluidos e solutos através de vesículas pequenas (150nm de diâmetro)

a fagocitose ("célula comendo"), que envolve a ingestão de partículas grandes como microorganismos e pedaços de células, via vesículas grandes denominadas fagossomos, geralmente maior que 250nm de diâmetro.

Embora a maioria das células eucarióticas esteja, continuamente, ingerindo fluidos e solutos por pinocitose, partículas grandes são ingeridas principalmente por células especializadas em fagocitose. A fagocitose, em protozoários, é uma forma de alimentação: partículas grandes captadas por endossomos chegam até os lisossomos e os produtos do processo de digestão subsequente chegam ao citosol para serem utilizados como alimento. Entretanto, poucas células em organismos multicelulares, são capazes de ingerir, eficientemente partículas grandes, e no intestino do animais, por exemplo, partículas grandes de alimento são quebradas no meio extracelular antes de serem importadas para a célula. A fagocitose é importante, para a maioria dos animais, para outros processos que não de nutrição. Em mamíferos existem dois tipos de glóbulos brancos no sangue especializados em fagocitose: macrofágos e neutrófilos que nos defendem contra infecções, ingerindo os microorganismos invasores. Para que sejam fagocitadas as partículas devem, em primeiro lugar, ligar-se a superfície do fagócito.

Em muitas células a endocitose é tão extensiva que uma grande fração da membrana plasmática é internalizada a cada hora. Os componentes da membrana plasmática (proteínas e lipídeos) são continuamente retornados à superfície celular em um ciclo endocítico-exocítico em grande escala, que é, em sua maior parte, mediado por cavidades e vesículas recobertos por clatrina. Muitos receptores da superfície da célula, que ligam macromoléculas extracelulares específicas, localizam-se em cavidades recobertas com clatrina, num processo denominado endocitose mediado por receptores. As vesículas endocíticas recobertas, rapidamente perdem sua cobertura de clatrina e se fundem com os endossomos prematuros. Muitos ligantes se dissociam de seus receptores no ambiente ácido do endossomo e acabam chegando aos lisossomos, enquanto muitos dos receptores são reciclados, via vesícula de transporte, de volta para superfície da célula para serem reutilizadas. Mas, complexo ligante-receptor pode seguir outras vias, a partir do compartimento endossomal. Em alguns casos, ambos, receptor e ligante, acabam sendo degradados nos lisossomos, causando a "down regulation" dos receptores.

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ORIGEM DAS CÉLULAS

O problema da origem das células está diretamente relacionado com a origem da vida em nosso planeta.

Admite-se que as primeiras células que surgiram na terra foram os procariontes. Isso deve ter ocorrido há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré-cambiano.





Naquela época a atmosfera provalvelmente continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade fotossintética das células autotróficas.

Antes de surgir a primeira célula teriam existido grandes massas líquidas, ricas em substâncias de composição muito simples. Estas substâncias, sob a ação do calor e radiação ultravioleta vinda do Sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades frequentes, combinaram-se quimicamente para constituírem os primeiros compostos contendo carbono. Substâncias relativamente complexas teriam aparecido espontaneamente.

Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que corroboraram essa possibilidade.



Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam aminoácidos, tais como alanina, glicina, e ácidos aspárticos e glutâmicos. Estudos posteriores, simulando as condições pre-bióticas, permitiram a produção de 17 aminoácidos (dos 20 presentes nas proteínas).

Também foram produzidos açúcares, ácidos graxos e as bases nitrogenadas que formam parte do DNA e RNA.

Esta etapa de evolução química foi provalvelmente precedida de outra na qual se formaram as proteínas pela polimerização dos aminoácidos. Essa etapa posterior provavelmente teve lugar em meios aquosos onde as moléculas orgânicas se concentravam para formar uma espécie de "Sopa Primordial" na qual foram favorecidas as interações e onde se formaram complexos maiores denominados coacervados ou proteinóides, com uma membrana externa envolvendo um fluido no interior (micelas).

Posteriormente originou-se o código genético, talvez primeiro como RNA, e em seguida o DNA e as diversas moléculas que participaram na síntese de proteínas e na replicação, produzindo células capazes de se autoperpetuarem.

É razoável supor-se que a primeira célula a surgir foi precedida por agregados de micelas que apresentavam apenas algumas das características hoje consideradas peculiares dos seres vivos (metabolismo, crescimento e reprodução). Isto é a primeira célula era das mais simples, porém mesmo uma célula desse tipo é ainda complexa demais para admitir-se que ela tenha surgido ao acaso, já pronta e funcionando.

É possível que não havendo Oxigênio na atmosfera, os primeiros procariontes foram heterotróficos e anaeróbicos. Posteriormente surgiram os procariontes autotróficos, tais como as algas azul-esverdeadas que contém pigmentos fotossintéticos. Através da fotossíntese se produziu o Oxigênio da atmosfera e este permitiu o surgimento de organismos aeróbicos a partir dos quais recém originaram-se os eucariontes. Até aquele momento a vida só estava presente na água, porém , finalmente, as plantas e os animais colonizaram a Terra.

Há 3 terorias para explicar o fato do aperfeiçoamento das células procariontes autotróficas iniciais.

Teoria da Invaginação da Membrana Plasmática:
Por mutação genética, alguns procariontes teriam passado a sintetizar novos tipos de proteínas, e isso levaria ao desenvolvimento de um complexo sistema de membranas, que, invaginando-se da membrana plasmática, teria dado origem às diversas organelas delimitadas por membranas. Assim teriam aparecido o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisosomas e as mitocôndrias. Pelo mesmo processo surgiria a membrane nuclear, principal característica das células eucariontes.

Embora à primeira vista este teoria pareça sólida, ela não tem apoio em fatos conhecidos. É, ao contrário, de difícil aceitação, pois não existe célula intermediária entre procarionte e eucarionte, nem se encontrou fóssil que indicasse uma possível existência destes tipos intermediários.

Teoria da Simbiose de Procariontes
Segundo este teoria alguns procariontes passaram a viver no interior de outros, criando células mais complexas e mais eficientes. Vários dados apóiam a suposição de que as mitocôndrias e os cloroplastos surgiram por esse processo. Demonstrou-se, por exemplo, que tais organelas contêm DNA, e que esse DNA contém informação genética que se transmite de uma célula a outra, de um modo comparável à informação contida no DNA dos cromosomas nucleares. Ainda mais, ao menos no que se refere às mitocôndrias, demonstrou-se também que a molécula de DNA é circular, como nas bactérias. Estas e outras observações nos levam à conclusão de que mitocôndrias e cloroplastos de fato se originaram por simbiose.

Teoria Mista
É possível que as organelas que não contêm DNA, como o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi. se tenham formado a partir de invaginações da membrane celular, enquanto as organelas com DNA (mitocôndrias, cloroplastos) apareceram por simbiose entre procariontes.

Conclusão:
As primeiras células vivas provavelmente surgiram na terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas entre moléculas que estavam longe do equilíbrio químico. Do nosso conhecimento acerca dos organismos existentes nos dias atuais, e das moléculas neles contidas, parece plausível que o desenvolvimento de mecanismos autocatalíticos fundamentais para os sistemas vivos tenha começado com a evolução de uma família de moléculas de RNA, que poderiam catalisar sua própria replicação. Com o tempo, uma das famílias do RNA catalisador desenvolveu a habilidade de dirigir a síntese de polipeptídeos. Finalmente, o acúmulo adicional de proteínas catalisadoras permitiu que células mais complexas evoluíssem, o DNA dupla hélice substituiu o RNA como uma molécula mais estável para a estocagem de uma quantidade crescente de informações genéticas necessárias às células.

Fonte: www.hurnp.uel.br

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