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BIOLOGIA CELULAR Profa. Dra. Analía del Valle Garnero http://analiagarnero.googlepages.com Histórico da Biologia Celular e Molecular A célula:A célula: ““Unidades estruturais e funcionais dos Unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos”organismos vivos” A evolução da disciplina esteve sempre unida ao descobrimento e melhorias de novos aparelhos e técnicas de microscopia. Os primeiros dados sobre a estrutura fina dos organismos foram obtidos a partir de material não tratado, mediante observação direta com ajuda de aparelhos de ampliação. O crédito pela invenção do microscópio é dado ao holandês Zacharias Jansen (e “Hans”), por volta do ano 1595. No início, o instrumento era considerado um brinquedo, que possibilitava a observação de pequenos objetos. Zacharias Jansen e um microscópio que, acredita-se, tenha sido fabricado por ele. O modelo foi encontrado na Holanda, no século XVII Descobrimento do microscópio composto: Galileo Galilei (1564-1642). A Ciência e o Microscópio O século XVII foi um período de grande interesse pelos microscópios. Contudo, ainda havia dúvidas sobre a importância do instrumento para a ciência. A magnificação dos objetos obtida, em torno de nove vezes, não permitia observar coisas realmente novas. Ainda não se suspeitava que uma estrutura presente em todos os tecidos vivos logo estaria ao alcance dos nossos olhos, com a ajuda dos microscópios: a célula. Modelo de microscópio italiano, possivelmente utilizado por volta do ano 1600. Os modelos italianos eram simples e pequenos Jan Van Helmont (1648) " ...As criaturas como os piolhos, carrapatos, pulgas e vermes são nossos miseráveis hospedes e vizinhos, mas nascem de nossas entranhas e excrementos. Porque si colocamos roupa interior suada com trigo num vidro de boca larga, depois de 21 dias o cheiro muda, e o fermento, surgindo da roupa interior e penetrando a través das cascaras de trigo, cambia o trigo em camundongos. Mas o que é mais notável é que se formam camundongos de ambos sexos, e que estes podem- se cruzar com camundongo que tenham nascido de maneira normal.... mas o que é verdadeiramente incrível é que os camundongo que tenham surgido do trigo e a roupa íntima suada não são pequenos, nem deformes nem defeituosos, são adultos perfeitos ..." As "células" de Hooke Em 1663, o cientista inglês Robert Hooke dedicou-se à observação da estrutura da cortiça, para tentar descobrir o que fazia dela um material tão leve e flutuante. Então, teve a idéia de cortá-la em fatias finas o bastante para que pudessem ser observadas ao microscópio. Através das lentes de aumento, ele constatou que a cortiça era formada por um grande número de cavidades preenchidas com ar. O microscópio utilizado por Robert Hooke em suas pesquisas sobre a cortiça foi construído pelo microscopista inglês Christopher Cock As "células" de Hooke Dois anos depois, Hooke publicou a obra Micrographia, onde denominou as estruturas ocas de "células". Nada disso foi levado em conta por Robert Hooke, que interpretou de um modo muito diferente os poros que observou na cortiça. Contudo, deve-se a ele o pioneirismo da observação e a criação do termo célula. Descobrindo as células As pesquisas sobre a estrutura dos vegetais avançaram tanto que, a partir da segunda década do século XVIII, já havia um consenso de que as plantas eram formadas por espaços microscópicos. Durante muito tempo houve polêmica: seriam os vegetais formados por células, ou por um tecido no qual as células não passavam de meras cavidades? Somente em 1805 foi possível isolar as células, confirmando-se sua individualidade e resolvendo a questão. Francisco Redi (1668) Refutação da geração espontânea Experimento com carne em vidros abertos, tampados e cobertos por um delgado tecido. 1° Utilização de testemunhas Microscópios de uma lente Ainda no final do século XVII, o cientista alemão Antoni Van Leeuwenhoek fez descobertas significativas, usando simples microscópios com apenas uma lente. Leeuwenhoek produziu instrumentos com magnificação entre 50 e 200 vezes. Com o grande sucesso, os microscópios simples conquistaram um lugar ao lado dos modelos compostos de várias lentes. Microscópio de uma lente datado de 1700. Esse tipo de instrumento foi popularizado por Leeuwenhoek no final do século XVII As células animais Em 1673, o microscopista Leeuwenhoeck observou as primeiras células animais: os glóbulos vermelhos de sangue. Por serem as células animais muito menores, pensava-se na época que apenas o sangue era formado por estruturas microscópicas. Inicialmente, os glóbulos não foram considerados células, pois os cientistas não esperavam encontrar estruturas básicas em comum para animais e vegetais. O microscopista alemão Antoni van Leeuwenhoek construiu seu próprio microscópio para observar protozoários, bactérias e células animais « No ano de 1675, em meados de Setembro... descobri criaturas vivas na água da chuva que ficara estagnada por alguns dias num novo barril... Isso encorajou-me a investigar essa água mais atentamente, já que esses [animais] me pareciam aos olhos mais de dez mil vezes menores do que o [animal]... de nome pulga-d'água, que se pode ver em movimento na água à vista desarmada». «Vieram várias damas a minha casa ansiosas para ver as pequenas enguias no vinagre, mas algumas ficavam tão enojadas com o espetáculo que juravam nunca mais usar vinagre. E se alguém contasse a essas pessoas, no futuro, que há mais dessas criaturas nos resíduos dos dentes da boca de um homem do que o total de homens de todo um reino? Especialmente naqueles que nunca limpam os dentes». Melhorias do século XVIII Por volta do ano de 1742, os microscópios que projetavam imagens fizeram grande sucesso. Uma das diversões da época era visitar os espetáculos de projeção microscópica. Esquema retratando a forma de utilização do microscópio de projeção solar e um espetáculo de projeção microscópica 1771 Bichat propõe o termo tecido para designar estruturas constituintes dos organismos. George E. Stahl René Descartes 1707 Os organismos vivos são "especiais" no sentido que não obedecem as leis físicas mas sim leis de um caráter distinto Discussão sobre a geração espontânea Aqueceu caldo de carneiro e tampo com uma rolha, observando que após uns dias o caldo estava cheio de microorganismos. Atribuía a presencia de microorganismos nos caldos à presencia de uma "força vital". John Needham 1748 Lázaro Spallanzani 1768 Seres vivos obedecem as leis da física e da química. Os vitalicistas classificavam às reações em duas categorias: "químicas" e "vitais". Os mecanicistas ou reducionista acreditavam que a reações complexas dos seres vivos podiam resumisse a outras mais simples. Transformo uma substancia "inorgânica", o cianeto de amônio, em uma substancia presente nos seres vivos: a uréia. Friedrich Wöhler 1828 Robert Brown 1831 Aperfeiçoamento do estudo da célula Melhoraram os microscópio. Invenção do Micrótomo. Desenvolvimento de técnica de coloração. Presença de um corpúsculo no interior da célula (núcleo) 1838 Matthias Schleiden Theodor Schwann Os organismo estão formados por células Animais e vegetais tinham a mesma estrutura elementar Toda célula procede de outra célula Como um animal surge somente de um animal e uma planta de outra planta Robert Remarck Rudolph Virchow 1855 Teoria Celular Louis Pasteur 1864 Refutação da geração espontânea Refutação da geração espontânea No experimento, Pasteur adicionou um caldo nutritivo a um balão de vidro com gargalo alongado. Em seguida aqueceu o gargalo, imprimindo a esse um formato de tubo curvo (pescoço de cisne). Após a modelagem prosseguiu com a fervura docaldo, submetendo-o a uma temperatura até o estado estéril (ausência de microorganismo), porém permitindo que o caldo tivesse contato com o ar. Depois da fervura, deixando o balão em repouso por muito tempo, percebeu que o líquido permanecia estéril. Depois de alguns dias, ao verificar a não contaminação, Pasteur quebrou o gargalo, expondo o caldo inerte aos microorganismos suspensos no ar, favorecendo condições adequadas para a proliferação de germes. - a técnica de pasteurização, autoclave, esterilização, fermentação, vacinas, entre elas, a anti-rábica . Microscópios no século XIX No século XIX, os fabricantes de microscópios desenvolveram novas técnicas para fabricação de lentes. Passaram, também, a utilizar espelhos curvos para melhorar a capacidade de foco desses instrumentos. Em 1840, os Estados Unidos passaram a fabricar microscópios, uma atividade até então restrita basicamente à Inglaterra. Finalmente, por volta de 1880, os chamados microscópios ópticos atingiram a resolução de 0,2 micrômetros, limite que permanece até os dias de hoje. Microscópio com espelhos e conjunto de acessórios. Modelo construído pelo italiano Giovan Battista em 1813 Microscópio óptico Edward Buchner 1897 As enzimas Mostrou que uma substancia extraída das leveduras podia produzir fermentação fora da célula viva. Demonstrou que uma reação “vital” não era mais que uma reação química Origem extraterrestre para a vida na Terra Svante A. Arrhenius 1908 Evolução química gradual e inevitável A atmosfera primitiva era muito diferente da atual; entre outras coisas, a energia abundava no jovem planeta. Propuseram que a aparição da vida foi precedida por um longo período do que denominaram "evolução química". Coacervados Alexandr I. Oparin John B.S. Haldane 1922 1900 o trabalho de Mendel (1865) é redescoberto por De Vries,Correns e Tschermak. 1903 Sutton propõe que os genes estão nos cromossomos. 1905 Bateson introduz o termo genética para descrever o estudo da hereditariedade. 1909 Johannsen propõe que os fatores de Mendel sejam chamados de genes. 1910-11 Morgan e Sturtevant Drosophila 1927 Muller descobre que o raios X induzem alterações nos genes. O microscópio eletrônico foi inventado no início dos anos 30, pelo alemão Ernest Ruska. Esses instrumentos utilizam feixes de elétrons e lentes eletromagnéticas, no lugar da luz e das lentes de vidro, permitindo ampliações de até um milhão de vezes. Há 3 tipos básicos de microscópio eletrônico: transmissão (para observação de cortes ultrafinos), varredura (para observação de superfícies) e tunelamento (para visualização de átomos). Microscópio eletrônico de varredura Stanley Miller 1953 Origem espontâneo Qualquer fonte de energia (eletricidade, radiação ultravioleta ou cinza vulcânica quente) poderia converter as moléculas que estavam presentes sobre a superfície terrestre em uma variedade de compostos orgânicos complexos Sidney Fox 1958 Microesferas proteinoides Lynn Margulis 1973 Teoria da endosimbiose Francis Crick B.Cairns-Smith 1973 Panspermia dirigida (molibdênio) Polimerização dos primeiros compostos químicos, hoje próprios dos seres vivos, aconteceu na superfície da argila. Thomas Cech Sidney Altman 1989 RNA com atividade enzimática Atividade catalítica numa molécula não proteína Porter (1945), Palade (1952), Sjöstrand (1953), e Dalton (1955) - tetróxido de osmio. Porter y Blum (1953) – ultramicrotomo. Etc. etc... Harrison (1907) – culturas in vitro. 1970 DNA recombinante 1987 Ian Wilmut clona a Dolly Etc. etc... 2003 Maria de Fátima Leite, Mateus Tavares Guerra. Wihelma Echeverria, Warren Zipzel e Michael H. Nathanson, pesquisadores brasileiros e americanos (UFMG e Yale) descobriram uma nova organela, intranuclear, o retículo nucleoplasmático. A evolução dos métodos de pesquisa, e os resultados obtidos têm mudado a forma de entender os constituintes dos seres vivos. A Biologia Celular teve sua origem como uma ciência descritiva que enumerava os caracteres estruturais sem entender suas bases moleculares e sua significação biológica. Hoje, entendemos que se não entendemos as moléculas constituintes, não podemos entender a célula. Mas, os mecanismos bioquímicos são peças sem sentido se perdemos a integração celular. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34
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