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ESTUDOS EM MORFOLOGIA HUMANA PARTE I: CITOLOGIA CURSO: FISIOTERAPIA PROFESSORA: Nayana Maria Schuch Palmeiro COLABORADOR: Aux.Téc.Daniel Ricardo Kellermann Batista NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS Os seres vivos podem ser divididos em níveis que seriam, em ordem crescente de complexidade, assim esquematizados: Macromoléculas Em todas as formas de vida, da bactéria ao homem, existem quatro compostos orgânicos fundamentais envolvidos em reações vitais: carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos. Tais compostos ocorrem ao lado de substâncias inorgânicas, água e sais minerais. A Citoquímica ou Bioquímica estuda a composição química da célula, bem como os processos biológicos que ocorrem em nível molecular. Estruturas Celulares As macromoléculas, ao se organizarem, dão origem às diversas partes da célula: membrana, núcleo e citoplasma, no qual aparecem os diversos organóides celulares. Células A célula é a menor unidade capaz de manifestar as propriedades de um ser vivo; ela é capaz de sintetizar seus componentes, de crescer e de multiplicar- se. O ramo da Biologia que estuda a célula chama-se Citologia. Tecidos Quando as células se agrupam, formam os tecidos. O tecido pode ser definido como um conjunto de células semelhantes, adaptadas a uma determinada função. Há quatro tipos básicos de tecidos animais: epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso. O ramo da Biologia que estuda os tecidos chama-se Histologia. Órgãos Os tecidos, por sua vez, geralmente se reúnem para formar órgãos tais como estômago, coração, cérebro, pulmões, etc. A forma e a estrutura dos órgãos são estudadas em Anatomia. Sistemas Os órgãos, trabalhando em conjunto, formam os sistemas ou aparelhos do organismo. Como exemplos, podemos citar os sistemas digestório, circulatório, respiratório e nervoso. O funcionamento de órgãos e sistemas é objeto de estudo da Fisiologia. Organismo Um conjunto organizado de sistemas, como um todo, forma um indivíduo ou organismo. INTRODUÇÃO À CITOLOGIA: MICROSCOPIA E MÉTODOS DE ESTUDO 1. Introdução Os métodos de ensino em Biologia Celular e dos Tecidos baseiam-se principalmente no estudo das estruturas e processos celulares sob as microscopias de luz (ML) e eletrônica (ME), permitindo o reconhecimento da célula como um componente dinâmico e participante do metabolismo corporal. Basicamente, estes estudos utilizam como ferramentas lâminas com colorações histológicas e histoquímicas para o estudo à ML e telas de cobre contrastadas por metais pesados para o estudo à ME (de transmissão, de varredura, etc.). 2. Conceito Microscópios são aparelhos nos quais lentes de vidro são associadas de tal forma que se consiga reproduzir para o olho humano, uma imagem aumentada e detalhada das células, tecidos e órgãos. O conjunto de lentes é formado pelas objetivas e oculares. 3. Partes do Microscópio Porção mecânica A porção mecânica é composta por: 1. Pé ou base – serve de apoio aos restantes componentes do microscópio. 2. Coluna ou braço – fixo à base, serve de suporte a outros elementos. 3. Platina – onde se fixa a preparação a observar. Tem uma janela por onde passam os raios luminosos e também parafusos dentados que permitem deslocar a preparação. 4. Tubo ou canhão – suporta a ocular na extremidade superior. 5. Revólver – peça giratória portadora de objetivas de diferentes ampliações. 6. Parafuso macrométrico – a sua rotação é responsável por movimentos verticais da platina, rápidos e de grande amplitude. 7. Parafuso micrométrico – a sua rotação é responsável por movimentos verticais da platina, lentos e de pequena amplitude, permitem aperfeiçoar a focagem. 8. Charriot - movimenta a lâmina de um lado para o outro. Porção óptica Na parte óptica temos: 1. Condensador – conjunto de duas ou mais lentes convergentes que orientam e espalham regularmente a luz emitida pela fonte luminosa sobre o campo de visão do microscópio. 2. Diafragma – é constituído por palhetas que podem ser aproximadas ou afastadas do centro através de uma alavanca ou parafuso, permitindo regular a intensidade da luz que incide no campo de visão do microscópio. 3. Objetivas – permitem ampliar a imagem do objeto 10x, 40x, 100x. o As objetivas de 10x, 40x são designadas objetivas secas pois entre a preparação e a objetiva existe somente ar. o As objetivas de 100x são designadas objetivas de imersão, uma vez que, para as utilizar, é necessário colocar uma gota de óleo de imersão entre elas e a preparação, a qual, por ter um índice de refração semelhante ao do vidro, evita o desvio do feixe luminoso para fora da objetiva. 4. Oculares – sistema de lentes que permite ampliarem a imagem real fornecida pela objetiva, formando uma imagem virtual que se situa a aproximadamente 25 cm dos olhos do observador. As oculares mais utilizadas são as de ampliação 10x. 5. Fonte luminosa – a mais utilizada atualmente é a luz artificial, fornecida por uma lâmpada de tungstênio ou de halogênio. Partes de un microscopio óptico 4. Microscópio de Luz e Microscópio Eletrônico de Transmissão As unidades de medida atualmente usadas em biologia celular e em histologia são as seguintes: Unidade de medida Símbolo Valor Micrômetro μm 0,001 mm (milésima parte do milímetro) Nanômetro nm 0,001μm (milésima parte do micrômetro) O aumento total do objeto observado é calculado multiplicando-se os valores do aumento da objetiva e da ocular. Portanto: Ocular Objetiva Aumento Diâmetro do Campo 10 x 10x (pequeno aumento) 100x 1.500μm 10 x 40x (grande aumento a seco) 400x 375μm 10 x 100x (imersão em óleo) 1.000x 150μm 5. Técnicas de Preparação de Estudo - Conceitos Gerais Na sua grande maioria, a preparação do material que se deseja observar à microscopia, deve obedecer às seguintes etapas de confecção: Fixação A fixação é a etapa da histotécnica que tem por finalidade assegurar a preservação das estruturas morfológicas das células e tecidos, como se estivessem no animal "in vivo". Fixadores: Líquidos de Bouin (formaldeído, ácido acético, ácido pícrico), Helly ou Zenker-Formol (bicloreto de mercúrio, dicromato de potássio), etc. Para ME, os mais comuns são glutaraldeído e tetróxido de ósmio. Inclusão e Etapas Precedentes As etapas que se seguem têm por objetivo proceder com a infiltração de substâncias endurecedoras nos fragmentos dos órgãos, para permitir a obtenção dos cortes extremamente delgados. São etapas rigorosamente seqüenciais e obrigatórias na grande maioria das técnicas. Uma etapa mal executada acarretará em material de má qualidade para análise. Microtomia A etapa de microtomia consiste na obtenção de cortes o mais delgado possível, que possibilite a sua observação aos microscópios de luz ou eletrônico. Utiliza-se o micrótomo, um aparelho apropriado para este fim, cuja regulagem medida em micrômetros (ML) e nanômetros (ME - ultramicrótomo), permite a obtenção do corte na espessura desejada. Após esta etapa os cortes serão coletados em lâminas de vidro para a ML ou em telas de cobre para a ME. Coloração (ML)/Contrastação (ME) • Corantes básicos- Azul de toluidina, Azul de metileno, Hematoxilina = coloração de substâncias basófilas (DNA, RNA, glicoproteínas ácidas). • Corantes ácidos- Eosina, Orange G, Fucsina = coloraçãode substâncias acidófilas (proteínas básicas citoplasmáticas). 6. Operação Se a lâmina não está corada (exame a fresco): a observação é feita com objetivas secas, do seguinte modo: 1. Desce-se o condensador e fecha-se o diafragma para que a iluminação não seja muito intensa, já que as lâminas não estão coradas. 2. Com a objetiva de 10x escolhe-se o pormenor a observar. 3. Seguidamente foca-se com a objetiva de 40x, fazendo uma primeira aproximação da objetiva à lâmina por controle visual externo, e só depois a focagem por afastamento usando o parafuso macrométrico e posteriormente o micrométrico para focagem final. Se a lâmina está corada: a observação é feita com objetivas de imersão, procedendo-se do seguinte modo: 1. Sobe-se o condensador, abre-se o diafragma e regula-se a iluminação da fonte luminosa no máximo, de modo a conseguir-se uma iluminação intensa apropriada à observação de lâmina coradas. 2. Coloca-se na lâmina uma gota de óleo de imersão e procede-se à focagem. Primeiro aproximando a objetiva à lâmina com controle visual externo, seguidamente a focagem propriamente dita com o parafuso macrométrico e finalmente o aperfeiçoamento da focagem com o parafuso micrométrico. 7. Tipos de Microscopias Microscopia de fluorescência Microscopia de fundo escuro - A única luz que penetra na objetiva é a difratada pelas partículas presentes na preparação, pelo que passam a ser visíveis em fundo escuro, o que é conseguido com condensadores especiais. - Permite observar microorganismos capazes de fixar substâncias fluorescentes (fluorocromos), que brilham em fundo escuro. Microscopia de contraste de fase Microscópio Eletrônico - Potencial de aumento muito maior que o óptico. - A diferença básica entre o microscópio óptico e eletrônico é que neste último não é utilizada a luz, mas sim feixes de elétrons. - Não há lentes de cristal e lentes eletromagnéticas. - Não é possível observar material vivo neste tipo de microscópio. - Permite a observação de microrganismos vivos, sem coloração, através do contraste devido à diferença de fase dos raios luminosos que atravessam o fundo e os microrganismos (lâmina + lamínula). Microscópio Digital - Produz uma imagem ao vivo que pode ser visualizada no monitor de um computador. – Utiliza o sistema de lente invertida para que espécimes de tamanhos e formas variadas possam ser observados com pouca ou nenhuma preparação. FISIOLOGIA DA CÉLULA Unidade funcional básica do corpo humano (cerca de 75 trilhões) células tecidos órgãos funcionamento global do organismo Síntese de outras substâncias pela célula Muitos milhares de moléculas protéicas com ação enzimática, formadas pelo mecanismo da síntese de proteínas, controlam todas as reações químicas que ocorrem nas células. Essas enzimas promovem a síntese de lipídios, de glicogênio, de purinas, de pirimidinas e de centenas de outras substâncias. Existem dois métodos principais para o controle das quantidades adequadas dos diferentes constituintes celulares: Mecanismo da regulação gênica: controla a formação de todas as enzimas necessárias para que ocorra uma determinada reação bioquímica que originará um determinado produto celular; Mecanismo de regulação enzimática: controla a função enzimática. Os genes podem ser ativados ou inibidos, e, de igual modo, as enzimas podem ser ativadas ou inibidas. Com mais freqüência, esses mecanismos reguladores funcionam como sistema de controle por feedback que, continuamente, monitorizam a composição bioquímica da célula, fazendo as correções que forem necessárias. Mas, ocasionalmente, substâncias vindas de fora da célula –hormônios- controlam as reações bioquímicas por ativarem ou inibirem um ou outro mecanismo de controle intracelular. SISTEMAS FUNCIONAIS DA CÉLULA 1) Ingestão e digestão dos nutrientes pela célula fagocitose: endocitose de grandes partículas. Ex.: bactérias, outra célula ou material de degeneração. As células fagocíticas possuem carga eletronegativa repelindo outras substâncias também eletronegativas, como os objetos particulados normais do líquido extracelular. Por outro lado, atraem partículas eletropositivas como os tecidos lesados e os invasores (vindos de fora do organismo) que pelo processo de fixação de anticorpos (opsonização) adquirem cargas positivas. pinocitose: endocitose de quantidades diminutas de líquido extracelular contendo substâncias em solução. Ex.: proteínas. Endocitose: a membrana envolve o material a ser ingerido e após digerido através de uma vesícula que solta-se da membrana celular migrando para o interior da célula os lisossomas fundem-se com esta vesícula para formar uma vesícula digestiva múltiplas enzimas digestivas digerem o material ingerido tornando-o disponível para o uso nutritivo pela célula. Exocitose: processo oposto à endocitose, pois o que resta da vesícula digestiva, chamado de corpo residual, é extrudado através da membrana. 2) Extração da energia dos nutrientes, a função das mitocôndrias 3) Síntese e formação das estruturas celulares pelo retículo endoplasmático e pelo complexo de Golgi 4) Movimento celular movimento das células musculares especializadas que ocorre nos músculos esquelético, cardíaco e liso (50 % da massa corporal) movimento amebóide emissão de pseudópode de uma extremidade celular por adelgaçamento da membrana celular. Em seguida, as demais regiões da membrana se contraem forçando a maior parte do conteúdo celular para a região do pseudópode, o qual é formado em resposta a alguma substância química (quimiotaxia). Ex.: movimento dos leucócitos para uma área infectada e dos fibroblastos para reparar um dano tecidual. motilidade ciliar os cílios são protrusões de pontas afiladas, semelhantes a pêlos, que se estendem por 3 a 4 micra acima da superfície celular, chegando, em alguns casos, a mais de 100 por célula epitelial. O movimento semelhante à chicotada faz com que os líquidos em contato com a superfície do epitélio se movam. Ex.: mover o muco para fora dos pulmões e o óvulo ao longo da tuba uterina motilidade por meio de flagelo a cauda do espermatozóide que é um flagelo típico o propele ao longo de seu trajeto. 5) Função do núcleo e de seus genes no controle da síntese de proteínas, das reações químicas intracelulares e da reprodução celular 6) Transporte através da membrana celular Existem processos passivos e processos especializados difusão simples difusão facilitada difusão por poros transporte ativo transporte vesicular A difusão efetiva de uma substância ocorreapenas de área de maior para área de menor concentração, o que não acontece com o transporte ativo, onde as substâncias atravessam a membrana contra um gradiente de concentração (gasto de energia). difusão simples: as substâncias lipossolúveis de baixo peso molecular, como o oxigênio, difundem-se pela matriz lipídica. difusão por poros: a água e as substâncias hidrossolúveis de baixo peso molecular passam através de “poros” da membrana celular. difusão facilitada: substâncias de maior tamanho molecular, como a glicose, combinam-se com proteínas carreadoras da membrana celular, de modo que possam difundir-se até a face interna dessa membrana, onde serão liberadas para o interior da célula. Este processo não depende somente de uma diferença de concentração transmembrana, mas também da quantidade destas proteínas carreadoras, as quais são saturáveis. Transporte ativo: o transporte ocorre mesmo quando a concentração da substância é maior na região para onde ela está sendo transportada, o que é chamado de “transporte montanha acima”. Primeiro a substância combina-se com uma proteína carreadora na membrana celular, como também ocorre na difusão facilitada, em seguida, este complexo difunde-se para a parte interna da membrana, e, finalmente, a energia derivado do ATP é usada para separar a substância do carreador, mesmo quando a quantidade dessa substância, nessa face da membrana, for muito elevada. Ex.: bomba de sódio-potássio (carreador sódio-potássio ATPase). transporte vesicular: endocitose (fagocitose e pinocitose) e exocitose.
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