Aula 09 - Biologia Celular

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ROTAS DE APRENDIZAGEM 
Biologia Celular | Diferenciação Celular | Aula 09 
Onde Chegar 
• Entender o que é diferenciação celular. 
• Compreender as necessidades de haver diferenciação celular. 
• Saber as fases da diferenciação celular. 
 
O que Aprender 
• Entender o aspecto de diferenciação e potencial celular. 
• Descobrir os mecanismos e componentes envolvidos na diferenciação celular. 
• Conhecer o conceito de expressão gênica 
Desenvolvimento 
 
AULA 
09 
Diferenciação Celular 
 
 
Biologia Celular 
 
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Chegamos a um dos capítulos de grande importância não só para biologia celular, mas 
também para embriologia e para biologia molecular. A diferenciação celular, participa do 
início do desenvolvimento da célula até mesmo após a formação dos tecidos. É um 
conjunto de processos que todas as células vivas passam para especializar-se em 
determinada função. 
Na biologia celular, a diferenciação é o processo no qual as células vivas se 
"especializam", gerando uma diversidade celular capaz de realizar determinadas 
funções. 
Estas células diferenciadas podem atuar isoladamente, como os gametas e as 
células sexuais dos organismos menores, como as bactérias. Podem agrupar-se 
em tecidos diferenciados, como o tecido ósseo e o muscular. 
Com a fecundação de um óvulo por um espermatozoide, a vida inicia-se formando uma 
primeira célula que passará pelo processo de divisão. Todas as demais células que dela 
se originarem pela divisão celular, por meio da mitose, terão as mesmas informações 
genéticas. 
Apesar de diferenciadas, as células mantêm o código genético da primeira célula, no caso 
o zigoto. A diferença está na ativação e inibição de grupos específicos de genes que 
determinarão a função de cada célula. 
Esta especialização acarreta não só alterações na função, mas também na estrutura das 
células. 
Em outras palavras, cada diferente tipo de célula possui a inibição ou a ativação de 
determinados grupos de genes, responsáveis por definir a função de cada uma delas. 
Sabe-se que, a definição acontece durante o crescimento do embrião para formação dos 
tecidos: nervoso, sanguíneo, adiposo, muscular e ósseo. 
A primeira diferenciação acontece quando o embrião possui em média 100 células, ou 
seja, aproximadamente com cinco dias de fecundação, formando o blastocisto. As células 
 
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que se encontram na parte externa passam pelo processo de diferenciação e são 
responsáveis pela formação dos anexos embrionários. 
Cada célula possui duas características importantes, diferenciação e potencialidade. 
Células que apresentam elevado grau de diferenciação (é o grau de especialização da 
célula), demostram baixa potencialidade (é a capacidade que a célula tem de originar 
outros tipos celulares), ou seja, diferenciação é inversamente proporcional a 
potencialidade das células. Existem graus de potencialidade, e as células em relação a 
este grau, apresentam diferenças. 
Após a fecundação, a partir do zigoto inicia o processo de divisão até chegar à oito células, 
sendo estas células, chamadas de células-tronco totipotentes. Enquanto isso, aquelas 
células que ficaram na parte interna, também passando pelo processo de diferenciação, 
são as células-tronco pluripotentes, que são responsáveis e capazes de formar todos os 
tecidos. Antes, quando ainda estão passando pelo processo de divisão de até 8 células, 
cada uma das células é capaz de formar um organismo completo, quando inserida em 
um óvulo. Ao passar pelo processo todo e serem células-tronco pluripotentes, estas 
poderão formar todos os tipos de tecidos do corpo, mas não mais um ser completo. 
Vamos olhar de maneira individualizada a classificação das células, desde a fecundação, 
ou seja, o zigoto é a célula que possui grau máximo de potencialidade, podendo originar 
qualquer célula do corpo de um indivíduo. 
Células totipotentes, são aquelas capazes de diferenciarem-se em todos os 216 tecidos 
que formam o corpo humano, incluindo a placenta e anexos embrionários (ex. saco 
vitelínico e placenta). As células totipotentes são encontradas nos embriões nas 
primeiras fases de divisão, isto é, quando o embrião tem entre 16 a 32 células, que 
corresponde a 3 ou 4 dias de vida. 
As pluripotentes ou multipotentes, são capazes de se diferenciar em quase todos os 
tecidos humanos, excluindo a placenta e anexos embrionários, ou seja, a partir de 32 a 
64 células, aproximadamente a partir do 5º dia de vida, fase considerada de blastocisto. 
As células internas do blastocisto são pluripotentes enquanto as células da membrana 
externa destinam-se a produção da placenta e as membranas embrionárias. 
 
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E as células unipotentes, são aquelas células que se diferenciam em um único tecido. Já 
as especializadas, são as células maduras e diferenciadas. (slides 6 e 7). 
Ainda é um mistério para os cientistas, a ordem ou comando que determina no embrião 
humano que uma célula-tronco pluripotente se diferencie em determinado tecido 
específico, como fígado, osso, sangue etc. Porém em laboratório, existem substâncias ou 
fatores de diferenciação que quando são colocadas em culturas de células-tronco in vitro, 
determinam que elas se diferenciem no tecido esperado (ex. fígado, osso, sangue). 
Após a fecundação e a formação do zigoto, ocorre várias clivagens para formação dos 
folhetos embrionários, a gastrulação é o primeiro momento do desenvolvimento 
embrionário em que ocorre a diferenciação celular, ocasionando a diferenciação em três 
folhetos embrionários. 
Durante a gastrulação ocorrem alguns eventos importantes como a formação da linha 
primitiva, camadas germinativas, placa precordal e notocordal. Cada uma das três 
camadas germinativas dará origem a tecidos e órgãos específicos, conforme será 
apresentado: Ectoderma: origina a epiderme, sistema nervoso central e periférico e 
várias outras estruturas. Mesoderma: origina as camadas musculares lisas, como, tecidos 
conjuntivos, fonte de células do sangue e da medula óssea, músculos estriados e dos 
órgãos reprodutores e excretor. Endoderma: origina os revestimentos epiteliais das 
passagens respiratórias e trato gastrointestinal, incluindo glândulas associadas. 
Para que tudo ocorra de maneira harmoniosa, existe um mecanismo atuando na 
diferenciação celular que depende principalmente, da expressão de determinados genes 
e na repressão de outros. 
A transformação das informações ocorre em duas etapas: a primeira consiste na 
produção de moléculas de RNA a partir do DNA; e a segunda etapa consiste na produção 
de proteínas a partir desse RNA. 
O processo no qual a molécula de RNA é produzida a partir da molécula de DNA é 
chamado de transcrição. A transcrição ocorre no núcleo da célula pela ação de uma 
enzima específica, a RNA polimerase. Utilizando uma das fitas de DNA como molde, a 
RNA polimerase constrói a fita simples de RNA, que é complementar à fita molde de DNA. 
 
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A segunda etapa consiste na síntese de proteínas, que são os produtos e o objetivo real 
da expressão gênica. A síntese de proteínas ocorre no citoplasma das células e é feita a 
partir das moléculas de RNA mensageiros (RNAm). Ao processo de síntese de proteínas 
a partir de moléculas de RNAm, é dado o nome de tradução. (slide 9). 
As células também fazem um controle pós-transcricional dos genes, entre a transcrição 
do RNAm e a tradução da proteína. Diferentes níveis de controle da expressãogênica e 
diferentes mecanismos podem controlar quais proteínas serão produzidas por uma 
célula. O controle transcricional implica na decisão de quando e como um gene será 
transcrito. Tendo sido transcrito um RNAm, existem mecanismos que controlam tanto a 
forma final deste, como sua saída do núcleo para o citoplasma, sendo chamados de 
controle de processamento e de transporte, respectivamente. Uma vez que este RNAm 
tenha chegado ao citoplasma, a síntese da proteína pode ainda ser controlada de 
diversas maneiras, sendo por degradação do RNA, inibição da tradução, entre outros 
(slide 12). 
A expressão gênica controla os quatro processos essenciais para que a célula inicial 
origine um embrião perfeito, são eles: proliferação celular, ou seja, a produção de muitas 
células a partir de uma, especialização celular, gerando células com características 
diversas (pois expressam diferentes conjuntos de genes), em diferentes posições do 
corpo. Interações entre células, o que permite a coordenação do comportamento de uma 
célula em relação ao de suas vizinhas e movimentos celulares, possibilitando a 
organização próxima das células com características comuns ou afins para formar tecidos 
e órgãos (slide 14). Quanto mais a célula se diferencia, mais ela perde potencialidade. 
Essa perda é causada pela inativação gênica. 
Os fatores que interferem na diferenciação celular podem ser intracelulares ou 
extracelulares. 
Os fatores intracelulares são fatores que derivam do programa que existe no DNA da 
célula. Inúmeras substâncias, chamadas de fatores de transcrição que se ligam a locais 
específicos do DNA, participam desse processo permitindo a transcrição de 
determinados genes. 
 
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Já os fatores extracelulares ou extrínsecos, podem ser provenientes de outras células, da 
matriz extracelular (material que existe entre as células nos tecidos) e do ambiente. 
A sinalização entre as células ocorre por meio de substâncias secretadas por uma célula 
que vai se ligar a um receptor na célula-alvo e induzir a 
sua diferenciação. Esta sinalização pode ocorrer de várias maneiras, por meio do contato 
célula-célula, comunicação parácrina, comunicação por meio de um hormônio e 
sinalização por intermédio de um neurotransmissor. 
A diferenciação celular também ocorre após o desenvolvimento embrionário. Muitos 
órgãos e tecidos abrigam células com capacidade de se diferenciar em outras, mesmo 
após o término de sua formação. 
A exemplo disso podemos olhar para as células-tronco hematopoiéticas ou adultas, 
possuem características pluripotentes, com capacidade de se autorrenovar e se 
diferenciar em células especializadas do tecido sanguíneo e do sistema imune. 
É comum achar que os órgãos estão completamente diferenciados após o nascimento. 
Mesmo em adultos, o sistema nervoso continua gerando um número limitado de novos 
neurônios. A neurogênese no organismo adulto dos peixes e anfíbios é imprescindível 
para o crescimento ocular, que continua pela vida toda do animal. 
As glândulas mamárias são um exemplo único de diferenciação, pois estacionam na 
fase inicial de formação dos ductos. Durante a gravidez, devido ao estímulo de diversos 
hormônios, o processo é reiniciado. Após a lactação, reverte-se o processo, fazendo 
com que a glândula volte a um estado semelhante ao que existia antes da gravidez. 
Na biologia celular e do desenvolvimento, denomina-se desdiferenciação o processo no 
qual uma célula adulta, já diferenciada, regride para um estágio indiferenciado. Sendo 
capaz de originar novos tipos de células. 
É possível promover uma desprogramação nuclear, em que todos os genes são ativados, 
voltando a ser uma célula embrionária. 
 
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O processo de diferenciação não é irreversível. O que acontece é uma ativação e 
inativação gradual de genes através de modificações no DNA genômico. A restrição da 
potencialidade pela diferenciação, em alguns casos, pode ser revertida artificialmente 
ou naturalmente para gerar um núcleo totipotente. Esse processo é chamado de 
desprogramação nuclear. A exemplo disso temos a capacidade de regeneração do fígado. 
A ovelha Dolly foi o primeiro mamífero clonado por transferência nuclear de células 
somáticas. O Prof. Ian Wilnut, do Instituto Roslin, da Escócia, foi o pesquisador 
responsável por este experimento. O estudo foi publicado em 1997, mas foi realizado ao 
longo de 1995 e 1996. 
 O núcleo utilizado no processo de clonagem foi oriundo de uma célula da glândula 
mamária de uma ovelha de seis anos da raça Finn Dorset. Uma outra ovelha, da 
raça Scottish Blackface, foi a doadora do óvulo utilizado para receber este núcleo. e 
finalmente, uma terceira ovelha, da raça Scottish Blackface foi quem gestou a ovelha 
Dolly. Para evitar que pudessem ser misturadas características destas três fêmeas, elas 
eram de raças com características fenotípicas diferentes entre si. Vale lembrar que foram 
feitas 276 tentativas para ser obtido um animal clonado viável. 
 Outra controvérsia surgida na ocasião, não em termos de adequação ética, mas sim 
científica, foi a possibilidade de a Dolly não ser efetivamente um clone de célula somática. 
A ovelha que doou o óvulo estava grávida no momento da coleta das células somáticas e 
já havia morrido três anos antes. O material utilizado estava congelado. No início de 
1998, o próprio Prof. Wilnut admitiu a possibilidade de que tenha havido um "engano" e 
que a ovelha Dolly não seja de fato um clone de células típicas de um animal adulto. 
Alguns propuseram que poderia ter havido uma clonagem a partir de células 
embrionárias, que não seria uma inovação. Isto foi esclarecido apenas em junho de 1998 
com a publicação de uma correspondência científica na revista Nature sobre as 
características genéticas da Dolly. 
 Em 13 de abril de 1998 a Dolly teve um filhote, de um cruzamento habitual com o 
carneiro. Esta situação permitiu verificar que ela era fértil e capaz de reproduzir. Em 1999 
a Dolly gerou mais três filhotes em uma única gestação, que tiveram problema. 
http://www.roslin.ac.uk/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=9039911&dopt=Abstract
http://www.synapses.co.uk/science/clone.html
http://www2.uol.com.br/veja/250298/p_041.html
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v394/n6691/abs/394329a0_fs.html
 
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 Se Dolly teve envelhecimento precoce, como indicam os sinais da redução dos 
telômeros, também já comprovados em outros clones, ou se a artrite e a doença 
pulmonar foram devidos ao estilo de vida a ela imposto é uma dúvida. O mais provável é 
que seja uma interação entre ambos. 
Depois de Dolly, foram produzidos clones de vacas, porcos, camundongos e cabras. 
Vários têm aparência saudável, mas também surgiram muitos problemas (placentas 
anormais, malformações e obesidade patológica). 
No Brasil, o primeiro clone de um animal adulto foi a bezerra Penta. Ela nasceu em 13 de 
julho de 2002, na Unesp (Universidade Estadual Paulista) de Jaboticabal. 
 
Vá mais Longe 
Capítulo Norteador: Capítulo 11 – Divisão de Trabalho entre as Células: Diferenciação. 
Biologia Celular e Molecular. 9 edição, 2012. Junqueira e Carneiro. 
 
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-
carneiro 
Você pode complementar sua leitura utilizando outro capítulo de livro: 
Capítulo 7. Controle da expressão gênica. Biologia Molecular da Célula. Alberts, B.; Lewis, 
J.; Raff, M.; Roberts, K. & Watson, J. D. Ed. ARTMED, 6a ed., 2010.Disponível em 
alberts_-_biologia_molecular_da_celula_-_6ed_-_2017 LIVRO SEXTA EDIÇÃO.pdf 
 
Agora é sua Vez! 
Interação 
O assunto diferenciação celular, é a base para melhor entender, futuramente a biologia 
molecular e embriologia. Para aprofundar os conhecimentos desta aula, sugiro que 
http://www.newscientist.com/hottopics/cloning/cloning_lifespanfaq.jsp
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-carneiro
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-carneiro
file:///C:/Users/aamar/OneDrive/�rea%20de%20Trabalho/AULAS%20FABIANA/alberts_-_biologia_molecular_da_celula_-_6ed_-_2017%20%20LIVRO%20SEXTA%20EDI��O.pdf
 
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prepare um fluxograma com as células a partir da fecundação (zigoto), adicione a elas 
suas características, e classifique-as quanto a diferenciação. 
 
Questão para simulado 
O formato das células de organismos pluricelulares é extremamente variado. Existem 
células discoides, como é o caso das hemácias, as que lembram uma estrela, como os 
neurônios, e ainda algumas alongadas, como as musculares. 
Em um mesmo organismo, a diferenciação dessas células ocorre por: 
a) produzirem mutações específicas. 
b) possuírem DNA mitocondrial diferentes. 
c) apresentarem conjunto de genes distintos. 
d) expressarem porções distintas do genoma. 
e) terem um número distinto de cromossomos. 
Resposta: Letra D 
Comentário: 
À medida que a especialização celular avança, surgem as primeiras células envolvidas 
com a formação de tecidos específicos, são as células-tronco multipotentes. Um tecido 
corresponde a um conjunto de células especializadas, iguais ou diferentes entre si, que 
realizam determinada função em um organismo. As células multipotentes correspondem 
as que já sofreram diferenciação completa, devido a atuação da expressão genica. 
Organize-se: 6 horas semanais – mínimos sugeridos para autoestudo 
 
REFERÊNCIA 
Biologia Celular e Molecular. 9 edição, 2012. Junqueira e Carneiro. 
 
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-
carneiro 
 
Fundamentos da Biologia Molecular e Celular. Clarice Foster Cordeiro. Curitiba: 
InterSaberes, 2020. 
Disponível em: https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/185146 
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-carneiro
https://pt.slideshare.net/driz/biologia-celular-e-molecular-9-ed-junqueira-amp-carneiro
https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/185146
 
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IRES, Carlos Eduardo de Barros Moreira; ALMEIDA, Lara Mendes de. Biologia celular: 
estrutura e organização molecular. São Paulo: Érica, 2014. Livro digital. (1 recurso online). 
ISBN 9788536520803. Disponível em: 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788536520803. 
 
CARVALHO, Hernandes F.; RECCO-PIMENTEL, Shirlei Maria. A célula. 4. ed. São Paulo: 
Manole, 2019. Livro digital. (1 recurso online). ISBN 9786555762396. Disponível em: 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9786555762396. 
 
Biologia Molecular da Célula. Alberts, B.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K. & Watson, J. D. 
Ed. ARTMED, 5a ed., 2010. 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788536520803
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9786555762396