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FACULDADE DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E AMBIENTAIS DISCIPLINA DE BIOLOGIA CELULAR Prof. Dr. Marcos Gino Fernandes Acadêmica: Michele Poliana Gomes Dos Santos– P1 XVI-TURMA BIOTECNOLOGIA TEMA: ENVOLTÓRIOS CELULARES E UTILIZAÇÃO DE CORANTES Prática 02 – Estudo de células da epiderme do catáfilo de cebola (Allium cepa) UFGD Dourados – MS 2024 Introdução O estudo das células da epiderme do catáfilo de cebola (Allium cepa) oferece uma oportunidade fascinante de explorar a estrutura e a função das células vegetais em um organismo amplamente utilizado e estudado. O catáfilo da cebola, uma estrutura protetora em torno do bulbo, é composto principalmente por células da epiderme, que desempenham um papel crucial na defesa contra patógenos, regulação da transpiração e absorção de nutrientes. Compreender as características morfológicas e bioquímicas dessas células proporciona insights valiosos não apenas para a biologia vegetal, mas também para áreas como a agricultura e a biotecnologia. Os envoltórios celulares, incluindo a parede celular em células vegetais e a membrana plasmática em células animais, desempenham papéis fundamentais na estrutura, proteção e interação celular. Compreender a composição e a função dessas estruturas é essencial para uma variedade de campos científicos, desde a biologia celular básica até aplicações práticas em medicina, agricultura e biotecnologia. A utilização de corantes tornou-se uma ferramenta indispensável para a visualização e análise desses envoltórios celulares, permitindo investigações detalhadas sobre sua morfologia, dinâmica e interações com o ambiente. Os corantes são substâncias que se ligam a componentes específicos das células, tornando-os visíveis sob o microscópio óptico ou fluorescente. Essas técnicas de coloração têm sido amplamente empregadas na pesquisa científica para revelar detalhes estruturais e funcionais dos envoltórios celulares. Por exemplo, corantes como o azul de metileno e o violeta de cristal têm sido utilizados para destacar a parede celular em células vegetais, permitindo a observação de sua espessura, padrões de deposição e alterações durante o desenvolvimento ou em resposta a estresses ambientais. Da mesma forma, corantes vitais, como o azul de tripano e o vermelho neutro, são utilizados para avaliar a integridade da membrana plasmática em células animais, fornecendo informações sobre a viabilidade e a saúde celular. Além disso, corantes fluorescentes, como o verde de calceína e o rodamina 123, possibilitam estudos em tempo real da dinâmica da membrana plasmática, incluindo processos como endocitose, exocitose e transporte de íons. Neste contexto, esta revisão abordará a importância dos envoltórios celulares na biologia celular, destacando a diversidade de corantes disponíveis e suas aplicações em pesquisas sobre parede celular vegetal e membrana plasmática animal. Além disso, serão discutidos os avanços recentes no desenvolvimento de corantes específicos e técnicas de imagem para investigar a estrutura e a função dos envoltórios celulares em níveis moleculares e subcelulares. (Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Objetivo: • Observar núcleo, citoplasma e parede celular. • Realizar a coloração de células vegetais; • Diferenciar material corado e não corado; • Conhecer a morfologia de uma célula eucariótica vegetal; Materiais: • Microscópio óptico; • Catafilo de cebola; • Placa de Petri; • Lâmina e lamínula; • Lugol ou cloreto de zinco iodado; • Papel absorvente; • Conta-gotas; • Pinça; • Cronômetro; • Óleo de imersão; Procedimento A: 1. Um pedaço da epiderme do catáfilo da cebola (preferencialmente a parte interna) foi destacado; 2. Foi pingada uma gota de água sobre o material distendido; 3. A colocação da lamínula foi iniciada em posição de 45º em relação à lâmina e abaixada lentamente, até que a mesma ficasse totalmente sobre a lâmina, evitando a formação de bolhas; 4. Caso houvesse excesso de líquido, este foi retirado com papel absorvente para manter a lamínula fixa; 5. A análise foi realizada em aumentos crescentes, utilizando as objetivas de 4x, 10x e 40x; 6. Foi esquematizado com ampliação total de 100x e 400x, e na de 1000x foi utilizado o óleo de imersão, identificando as estruturas celulares reconhecidas. Essas informações foram registradas para inclusão no relatório; Resultados A: Aumento de 100x sem corante Aumento de 400x sem corante 1. Parede celular 2. Citoplasma 3. Bolha de água Aumento de 1000x sem corante Procedimento B: 1. Os passos 1 e 2 do procedimento A foram realizados; 2. Foi pingada uma gota de lugol ou cloreto de zinco iodado sobre o material distendido, deixando corar por 5 minutos; 3. A colocação da lamínula foi iniciada como descrito no procedimento A; 4. Caso houvesse excesso de líquido, este foi retirado com papel absorvente para manter a lamínula fixa; 5. A análise foi feita em aumentos crescentes de objetivas; 6. Foi esquematizado com ampliação total de 100x e 400x, e na de 1000x foi utilizado o óleo de imersão, identificando as estruturas celulares reconhecidas. Essas informações foram registradas para inclusão no relatório; Resultados B: 1-Núcleo 2- membrana plasmática + parede celular Aumento de 100x com corante Aumento de 400x com corante Aumento de 1000x com corante Discussão: 1. Quais as estruturas das células da epiderme da cebola que puderam ser observadas? A parede celular, o citoplasma, a membrana celular e o núcleo. 2. Qual a característica mais importante a ser considerada para a eficácia na observação de um material analisado em microscopia óptica (que utiliza luz branca)? A característica mais importante a ser considerada para a eficácia na observação de um material em microscopia óptica é a transparência do material. A microscopia óptica utiliza luz branca para iluminar a amostra, e essa luz precisa passar pelo material para que possa ser observado. Portanto, materiais transparentes ou semi-transparentes são ideais para este tipo de microscopia. Quando se trata de amostras biológicas, como as células da epiderme da cebola mencionadas anteriormente, a transparência é uma característica importante. As células da epiderme da cebola são relativamente transparentes, o que permite que a luz passe através delas, tornando-as adequadas para observação em microscopia óptica. Além da transparência, outras considerações importantes incluem a espessura da amostra, o contraste entre as diferentes partes da amostra e a capacidade de focalização para obter imagens nítidas e detalhadas. No entanto, a transparência é fundamental para permitir que a luz passe através da amostra e seja capturada pelo sistema óptico do microscópio para formar uma imagem visível. 3. A observação das células é melhor quando estas estão coradas ou não coradas? Por quê? Coradas. A grande maioria das estruturas e teciduais é transparente, incolores e com índice de refração muito próximo, o que dificulta a sua observação. Daí a necessidade da utilização de corantes histológicos que evidenciem tais estruturas. As técnicas procuram basicamente, associar o caráter básico ou ácido do corante a ser utilizado ao do material a ser evidenciado. Desta maneira cria-se o agrupamento químico responsável pela cor ou grupamento cromóforo. Portanto, as moléculas ácidas como o DNA e o RNA, por exemplo, são estruturas basófilas. As estruturas ricas em grupamentos básicos, proteínas, por exemplo, são acidófilas, por terem afinidade por corantes ácidos. 4. Comque finalidade são utilizados os corantes? Quando o seu uso é dispensado? Os corantes são frequentemente utilizados em microscopia para realçar estruturas específicas em amostras biológicas, tornando-as mais visíveis e facilitando a observação. Aqui estão algumas finalidades para as quais os corantes são utilizados: Realce de Contraste: Muitas vezes, as estruturas biológicas são transparentes ou têm pouca diferenciação de contraste, o que dificulta a observação. Os corantes podem corrigir esse problema ao se ligarem a estruturas específicas, aumentando o contraste e tornando as estruturas mais visíveis. Marcação e Identificação: Corantes específicos podem ser usados para marcar e identificar estruturas específicas dentro de uma amostra. Por exemplo, corantes fluorescentes podem ser usados para marcar proteínas, DNA ou outras biomoléculas, permitindo a visualização dessas estruturas sob a fluorescência. Visualização de Processos Químicos: Alguns corantes são sensíveis a certos processos químicos ou biológicos. Por exemplo, há corantes que mudam de cor em resposta a variações de pH ou à presença de certos íons. Isso pode ser útil para estudar processos bioquímicos em células vivas ou em amostras fixadas. Preservação de Amostras: Em certos casos, os corantes são usados como parte do processo de preservação de amostras, ajudando a fixar e conservar as estruturas da amostra para observação posterior. O uso de corantes nem sempre é necessário ou desejado, dependendo dos objetivos da análise. Por exemplo: Amostras Transparentes: Se a amostra já tiver um bom contraste e for suficientemente transparente para permitir uma visualização clara das estruturas de interesse, o uso de corantes pode ser dispensado. Estudo de Estruturas Naturais: Em alguns casos, é preferível observar as estruturas biológicas em seu estado natural, sem a interferência de corantes que podem alterar sua aparência ou função. Observação de Processos em Tempo Real: Em experimentos que envolvem a observação de processos dinâmicos em tempo real, como a divisão celular ou o movimento de organelas, o uso de corantes pode ser evitado para evitar possíveis efeitos colaterais na amostra ou interferência com os processos naturais. Em resumo, os corantes são uma ferramenta valiosa na microscopia para realçar estruturas e processos em amostras biológicas, mas seu uso deve ser cuidadosamente considerado com base nos objetivos da análise e nas características da amostra. 5. Qual a diferença entre corantes supravital ou vital e não vital? Os corantes vitais (ou supravitais) e não vitais diferem em sua capacidade de interagir com organismos vivos e células. Aqui está a diferença entre eles: Corantes Vitais (ou Supravitais): Definição: São corantes que podem ser introduzidos em organismos vivos sem causar danos significativos ou interferência em processos vitais. Uso: Esses corantes são frequentemente utilizados em biologia celular e em estudos biológicos para realçar ou marcar estruturas vivas, permitindo a observação de processos em células e organismos vivos. Exemplo: Um exemplo comum é o azul de metileno, que pode ser utilizado para corar células vivas e é frequentemente usado em microbiologia para corar bactérias vivas sem prejudicá-las. Corantes Não Vitais: Definição: São corantes que geralmente são aplicados em amostras fixadas ou em materiais não vivos, como células mortas, tecidos fixados ou preparações histológicas. Uso: São usados para realçar estruturas em amostras que não estão mais vivas, permitindo uma melhor visualização sob o microscópio. Exemplo: Hematoxilina e eosina (H&E) são corantes comumente utilizados em histologia para corar tecidos fixados e permitir a observação detalhada de diferentes tipos de células e estruturas tissulares. Em resumo, a principal diferença entre corantes vitais e não vitais está na capacidade de interagir com organismos vivos sem prejudicar suas funções vitais. Os corantes vitais são utilizados em organismos vivos, enquanto os corantes não vitais são usados em amostras não vivas ou fixadas. 6. Defina o preparo de lâminas a fresco (in vivo) ou não permanentes (in vitro) e permanentes. Preparo de lâminas a fresco (in vivo) ou não permanentes (in vitro): Definição: Este método envolve a preparação de amostras biológicas que não são permanentemente montadas em uma lâmina de microscópio. Geralmente, a amostra é observada em sua forma natural, fresca ou em cultura, sem a aplicação de agentes fixadores ou corantes permanentes. Processo: A amostra é coletada e colocada diretamente na lâmina de microscópio. Pode envolver o uso de técnicas como esmagamento de tecidos, corte de seções finas de tecidos ou montagem de culturas celulares em meios adequados para observação microscópica. Uso: Esse método é comumente utilizado quando se deseja observar estruturas biológicas em sua forma mais natural, sem alterações induzidas por fixação ou corantes. É útil para estudos que requerem a observação de processos dinâmicos em células vivas ou organismos. Preparo de lâminas permanentes: Definição: Este método envolve a preparação de amostras biológicas que são permanentemente montadas em uma lâmina de microscópio. Geralmente, isso é feito após a aplicação de agentes fixadores e corantes permanentes para preservar e realçar as estruturas da amostra. Processo: A amostra é coletada e tratada com agentes fixadores, como formalina, para preservar sua estrutura. Em seguida, pode ser corada com corantes específicos para destacar diferentes estruturas ou componentes celulares. Após a fixação e coloração, a amostra é montada em uma lâmina de microscópio usando um meio de montagem adequado, como bálsamo do Canadá ou resina sintética. Uso: Esse método é frequentemente utilizado quando se deseja estudar detalhadamente as estruturas de uma amostra ao longo do tempo ou quando se deseja preservar uma amostra para análise futura. As lâminas permanentes são úteis para estudos histológicos, anatomia comparativa, taxonomia e pesquisa científica em geral. Em resumo, o preparo de lâminas a fresco ou não permanentes é adequado para observação de amostras em sua forma natural e dinâmica, enquanto o preparo de lâminas permanentes é utilizado para preservar e estudar amostras de forma detalhada ao longo do tempo. 7. Por que é necessário fixar o material biológico destinado ao preparo de lâminas permanentes? A fixação do material biológico é necessária no preparo de lâminas permanentes por várias razões importantes: Preservação da Estrutura: A fixação permite preservar a estrutura das células e tecidos, impedindo que se degradem ou se decomponham ao longo do tempo. Isso é essencial para garantir que as características morfológicas das amostras sejam mantidas o mais próximo possível de sua condição original. Impedimento da Decomposição: A fixação interrompe processos bioquímicos, como a autólise (degradação autônoma das células), evitando assim a decomposição e a perda de detalhes estruturais da amostra. Prevenção de Contaminação: A fixação elimina micro-organismos e evita a contaminação do material biológico durante o processo de preparação das lâminas e sua posterior observação microscópica. Facilitação da Manipulação: As amostras fixadas são mais estáveis e rígidas, facilitando a manipulação durante os procedimentos de corte e coloração. Isso ajuda a evitar danos às amostras e permite a obtenção de cortes mais finos e uniformes. Melhoria do Contraste: Alguns fixadores também têm propriedades corantes, o que pode ajudar a aumentar o contraste das estruturas celulares sob o microscópio, tornando-as mais visíveis e facilitando sua observação e análise. Armazenamento a Longo Prazo: As amostras fixadas podem ser armazenadas por períodos prolongados sem perdersuas características morfológicas, permitindo estudos retrospectivos ou futuros sobre as amostras. Em resumo, a fixação do material biológico é um passo crítico no preparo de lâminas permanentes, pois preserva a estrutura, impede a decomposição, previne a contaminação, facilita a manipulação, melhora o contraste e permite o armazenamento a longo prazo das amostras para análises posteriores. Referências: (ALBERTS et al., 2014) - Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science. Bancroft, J.D. & Gamble, M. Theory and Practice of Histological Techniques. 7th Edition. Churchill Livingstone, 2013. Carson, F.L. Histotechnology: A Self-Instructional Text. 4th Edition. ASCP Press, 2015. Suvarna, K.S., Layton, C. & Bancroft, J.D. Bancroft's Theory and Practice of Histological Techniques. 8th Edition. Churchill Livingstone, 2019