Células - Aula 03

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Métodos de estudo das células
Células in vivo 
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Questionário:
Quais os três Domínios e os seis Reinos da Árvore da Vida ? 
Desenhe a trajetória da luz no microscópio óptico indicando os componentes deste.
Objetivos:
Vivenciar o mundo das células e entender sua escala espacial e temporal.
Conhecer o poder de amplificação e o funcionamento básico do microscópio óptico.
Ambientar-se ao uso do microscópio óptico (aula prática).
 Descrever o que você observou nesta aula.
Célula in vivo 3
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Objetivos:
Conhecer os principais métodos de estudo das células.
Perceber que diferentes métodos são elaborados para observar a natureza em suas distintas escalas espaço-temporais.
Questionário:
O que é Ciência? 
O que é Tecnologia? 
O que é Biologia? 
Quais os dois modos de se aplicar o método científico? 
Descreva seis métodos de estudo em biologia celular. Escolha três métodos que abordem o aspecto morfológico e três que abordem o aspecto fisiológico, sendo que dois métodos acessem o nível das moléculas, dois o nível das organelas e os outros dois o nível das células.
Métodos de estudo das células 	3
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Célula in vivo 
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AULA 03 - Pontos principais da parte 1: 
Escala da célula.
A maioria das células é menor que o limite de resolução do olho humano, que é de 0,2mm.
Para se enxergar objetos menores que 0,2mm usam-se lupas estereoscópicas e microscópios.
 Os dois tipos mais comuns de microscópios são:
Microscópio óptico : utiliza os comprimentos de onda da faixa da luz visível do espectro eletromagnético para ampliar a imagem do objeto ´(escala celular).
Microscópio eletrônico: utiliza o comprimento de onda do elétron para ampliar a imagem do objeto (escala subcelular). 
Tamanho relativo das células e seus componentes:
Palma da mão		200mm = 20 cm = 0,2m
Largura do dedo 	 20mm = 2cm
Pedacinho da digital	 2mm
Porção da epiderme	0,2mm = 200mm
Célula da epiderme	 20mm
Mitocôndria		 2mm
Polissomos		 0,2mm = 200nm
Ribossomo 		 20nm
Domínio de uma proteína 	 2nm
Átomos 		 0,2nm = 2A
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Limite de resolução = 0,2 mm
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Resolução e comprimento de onda
Resolução :
 Comprimento de onda
 Abertura numérica
 Índice de refração do meio
 
Limite de resolução do microscópio óptico:
 Aproximadamente 0,15 milímetros = 1,5mm
(2 minutos de arco) 
 Semelhante à resolução do olho humano
(5mm entre os elementos visuais da retina)
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As dimensões das células e de seus componentes
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caminhão
(procariotos e organelas)
Esta sala de aula
gato
(macromoléculas)
bolinha de gude
(moléculas simples)
átomos
navio
(célula eucariótica)
FUP
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cordilheiras
(órgãos e sistemas)
continente
(organismo multicelular)
paisagem local
(tecidos)
navio
(célula eucariótica)
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AULA 03 - Pontos principais da parte 2: Microscopia e aula prática.
A maioria das células é menor que o limite de resolução do olho humano, que é de 0,2mm.
Para se enxergar objetos menores que 0,2mm usam-se lupas estereoscópicas e microscópios.
Os microscópios surgem no século XV (1650) e esta tecnologia progride com o tempo.
Os dois tipos mais comuns de microscópios são:
Microscópio óptico : utiliza os comprimentos de onda da faixa da luz visível do espectro eletromagnético para ampliar a imagem do objeto.
Microscópio eletrônico: utiliza o comprimento de onda do elétron para ampliar a imagem do objeto. 
Microscópio eletrônico de transmissão, onde os elétrons são transmitidos através do material.
Microscópio eletrônico de varredura, onde os elétrons “varrem” (escaneiam) o material.
Componentes principais do microscópio óptico :
Sistema de iluminação
Lente condensadora da luz e diafragma
Charriot ou platina (anteparo para apoio da lâmina com o material)
Lentes Objetivas
Parafuso micrométrico (ajuste fino do foco)
Parafuso macrométrico (ajuste grosso do foco)
Tubo do microscópio
Lente ocular
Os componentes principais do microscópio eletrônico : 
		de transmissão 		de varredura
 Canhão de elétrons		Canhão de elétrons
Lente condensadora		Lente condensadora
Objeto			Bobina de varredura
Lente objetiva			Lente objetiva
Lente objetiva			Objeto
Lente projetora			Detector
Tela fosforescente		Computador
 				Monitor
A partir de suas observações descreva as imagens que lhe sugerem 
	algum motivo para estes serezinhos microscópicos estarem vivos.
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 Microscópio primitivo 
porta-espécimen
lente
parafuso regulador do foco
parafuso regulador da altura do material
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Microscópio óptico
Lente ocular
Parafuso macrométrico (ajuste grosso do foco)
Parafuso micrométrico (ajuste fino do foco)
Lentes Objetivas
Charriot ou platina 
anteparo para apoio da lâmina com o material
Lente condensadora da luz e diafragma
Sistema de iluminação
Tubo do microscópio
Estrutura básica
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Composição do Microscópio óptico
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4 Planos de Campo: foco da imagem.
4 Planos de Abertura: foco da iluminação.
Planos conjugados no Microscópio óptico
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Microscópio Eletrônico de Transmissão
Microscópio Eletrônico de Varredura
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Métodos de estudo das células 
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AULA 03 - Pontos principais da parte 3: 
Ciência e método científico.
Epistemologia é o ramo da filosofia que estuda a natureza do conhecimento.
Existem quatro espécies de conhecimento:
a sensação conhece as coisas sensíveis; 
a opinião, conhece as coisas conjecturais; 
a ciência, conhece as coisas cognoscíveis; 	
a razão, conhece as coisas inteligíveis.
Ciência é: a identificação, a descrição, a investigação experimental, e a explanação teórica 
de um fenômeno.
O método científico é uma espiral de conhecimento
que se origina com perguntas;
onde se formulam hipóteses;
realizam-se observações comparativas e/ou experimentações de manipulação;
onde se tecem conclusões;
documenta-se e/ou expõe-se as descobertas e invenções;
de onde se originam novas perguntas...
Tecnologia é o conjunto de conhecimentos e princípios científicos que se aplicam a uma atividade.
 Os métodos de pesquisa podem utilizar a observação comparativa ou a manipulação experimental, (in vitro /in situ), (in vivo /pos-mortem) cada qual adequada à uma faixa da escala espacial e da escala temporal. 
As escalas espaciais mais estudadas na biologia celular são: a escala molecular e a escala celular.
As escalas temporais mais estudadas na biologia celular são: o metabolismo, o ciclo celular e a evolução.
 Principais metodologias de pesquisa em biologia celular.
Observação comparativa.
Imageamento e Microscopia.
Cultura de células e de tecidos.
Fracionamento celular e molecular.
Marcadores celulares e moleculares.
Técnicas moleculares.
 Pesquise em casa sobre algumas metodologias de pesquisa nas seis categorias listadas acima. 
Tipos de métodos científicos:
Método dedutivo (Descartes, Spinoza, Leibniz): O método dedutivo parte do geral para chegar ao particular. 
Método indutivo (Bacon, Hobbes, Locke, Hume): O método indutivo parte do particular para chegar ao geral. 
Método hipotético-dedutivo (Karl Popper): baseado no falseamento de hipóteses e não na sua confirmação. Pois o salto indutivo de "alguns" para "todos" exigiria que a observação de fatos isolados atingisse o infinito.
Método dialético (Platão, Hegel, Marx, Engels): a lógica e a história da humanidade seguem uma trajetória dialética, nas quais as contradições se transcendem, originando novas contradições que passam a requerer solução. 
Método fenomenológico (Edmund Husserl): o mundo é criado pela consciência, e portanto, não é uma única realidade.
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540 a.C. Pitágoras
de Samos.
	Existem quatro espécies de conhecimento:
a sensação conhece as coisas sensíveis; 
a opinião, conhece as coisas conjecturais; 
a ciência, conhece as coisas cognoscíveis; 	
a razão, conhece as coisas inteligíveis.
	
	Eis porque é preciso que o pensamento se eleve das coisas sensíveis às coisas conjecturais, das coisas conjecturais às coisas cognoscíveis, das coisas cognoscíveis às coisas inteligíveis; e aquele que quer conhecer a verdade sobre esses objetos, deve reunir num conjunto harmonioso todos esses meios e os objetos do conhecimento.
A sabedoria não tem por objetivo um ser qualquer determinado, mas absolutamente todos os seres, e é mister que ela se inicie, não pela busca dos princípios de um ser individual, mas sim pelos princípios comuns a todos os seres.
A Crença ou opinião (doxa) é um ponto de vista subjetivo. 
O Conhecimento (epistéme) é a crença verdadeira e justificada. 
Tipos de 
episteme
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Quem?
Como?
Quando?
Para quê?
Por quê?
Onde?
Quanto?
O que é Ciência ?
É a identificação, a descrição, a investigação experimental e a explanação teórica de um fenômeno
O que?
Qual?
Para quem?
Será?
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Método 
empírico
Perguntas: 
definição do problema
Hipótese
Observações
Teste de hipóteses
realização de experimentos
Novos experimentos
análise dos dados
As observações e/ou os experimentos suportam a hipótese ?
Não
Sim
Falhas nos experimentos ?
Documentação e exposição dos resultados
Elaboração das conclusões
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O que é Tecnologia?
Conjunto de conhecimentos e princípios científicos que se aplicam a um ramo de atividade.
A tecnologia se desenvolve e evolui.
1900 Microscope
1680 Microscope
Model G Microscope
Eclipse E200 Microscope
Eclipse E800 Microscope
1650
1900
1950
1990
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Método comparativo
Método experimental
In vivo
In vitro
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Resolução Espacial x Temporal 
Molécula
Modelagem
Microscopia
Óptica
Corantes 
ópticos
 
 Registro unitário
Patch clamp
EMT
Biologia molecular, biofísica e bioquímica
Microscopia
Eletrônica
2-deoxiglucose
 PET
Lesões
Microlesões
Ressonância 
magnética 
funcional
EMT = estimulação magnética transcraniana
Eletroencefalografia
 Potencial sensoria evocado
 
Sinapse
Dendrito
Neurônio
Camada
Coluna
Área
(mapa)
Cérebro
Sociedade
População
milessegundos
segundos
minutos
horas
dias
anos
meses
Psicofísica
Registro multiunitário
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engenharia genética.
Escala Molecular
Biologia molecular 	 Biofísica Bioquímica.
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Escala Celular
Microscopia (eletrônica e óptica) e eletrofisiologia (Patch clamp e registro unitário).
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Imageamento e 
Microscopia
Marcadores celulares
e moleculares
Cultura de células
e de tecidos
Técnicas
moleculares
Fracionamento
celular e molecular
Microscopia
óptica
Microscopia
eletrônica
Difração de raios x
Manipulação do meio de cultivo
Células híbridas
Linhagens celulares
Ultracentrifugação
Extratos celulares
Eletroforese
Cromatrografia
Seqüenciamento
de proteinas
Imunocitoquímica
Espectroscopia
Citoquímica
Autoradiografia
Marcadores fluorescentes
Dissociação de células
mecânica
química
anticorpos
 fluorescência
DNA 
recombinante
Seqüenciamento 
de ácidos nucléicos
PCR
Hibridização 
de ácidos nucléicos
Clonagem
Terapia gênica
DNA fingerprint
Microarranjo de DNA
Microdissecção
Diálise
Micro-injeções
Corantes, Genes
Fármacos
Campo escuro
Contraste de fase
Contraste Interferencial
Luz polarizada
Fluorescência
Confocal
Multi-fóton
Imageamento óptico
Tomografia
Ressonância magnética
Transmissão
Varredura
Força atômica
Pinça óptica
Eletrofisiologia
Registro unitário
Registro multiunitario
Patch clamp
(também in vivo)
Microbalística
Carbocianinas
genes
in vivo – in vitro – in situ – pos mortem
Rastreadores neuronais
Observação 
comparativa
Comportamento
Modelagem
Morfofisiologia
Eletroencefalografia
Desenvolvimento
Principais abordagens de estudo:
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AULA 03 - Pontos principais da parte 4: 
Métodos em biologia celular
 Principais metodologias de pesquisa em biologia celular.
Observação comparativa.
Imageamento e Microscopia.
Cultura de células e de tecidos.
Fracionamento celular e molecular.
Marcadores celulares e moleculares.
Técnicas moleculares.
 Pesquise em casa sobre algumas metodologias de pesquisa nas seis categorias listadas acima. 
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Imageamento e 
Microscopia
Comparação
Marcadores
celulares
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Carbocianinas:
 rastreadores fluorescentes lipossolúveis
Anel
benzênico
DiI = Perclorato de 1´,1-dioctadecil-,3,3,3´, 3´-tetrametilindocarbocianina
Neurônio
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250mm
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Cultura de células
e de tecidos
Marcadores
moleculares
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Co-culturas e
Culturas organotípicas
Culturas de células
Fusão celular
Material para cultura de células e tecidos
Cultura de células e tecidos
Manipulação do meio de cultura
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Micro-injeções e eletrofisiologia
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Anticorpos secundários conjugados
Anticorpos monoclonais
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ELISA
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Fracionamento
celular e molecular
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Microdissecção
Fracionamento por 
atividade enzimática 
Dissociação
Fracionamento 
por fluorescência (FACs) 
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Ultracentrifugação
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Gel de filtração
Afinidade
Carga
Cromatografia
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Eletroforese
Westren blot (proteínas)
Southern e northern blot (DNA e RNA)
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Espectroscopia
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Técnicas
moleculares
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DNA recombinante
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PCR
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Transfecção
In molecular biology, transformation is the genetic alteration of a cell resulting from the uptake and expression of foreign genetic material (DNA). Separate terms are used for genetic alterations resulting from introduction of DNA by viruses ("transduction") or by cell-cell contact between bacteria ("conjugation"). Transformation of animal cells is usually called transfection.
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Transgênicos
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Clonagem
Células tronco
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Método dedutivo (Descartes, Spinoza, Leibniz). 
 O método dedutivo parte do geral para chegar ao particular. 
 Parte de princípios reconhecidos como verdadeiros e indiscutíveis e possibilita chegar a conclusões pelo uso da lógica. 
 O protótipo do raciocínio dedutivo é o silogismo: uma construção lógica que, a partir de premissas, retira uma conclusão lógica: Todo homem é mortal. (premissa maior). Pedro é homem. (premissa menor). Logo, Pedro é mortal. (conclusão) 
Método indutivo (Bacon, Hobbes, Locke, Hume). 
 O método indutivo parte do particular para chegar ao geral. 
 A generalização parte da observação de casos concretos confirmadores dessa realidade. 
 O raciocínio indutivo parte da observação de fatos ou fenômenos cujas causas se deseja conhecer. Comparando-os, descobre-se as relações existentes entre eles, procedendo-se a generalização baseada nas relações descobertas: João é mortal. Benedito é mortal. Zózimo é mortal. João, Benedito,... e Zózimo são homens. Logo, (todos) os homens são mortais.
Método hipotético-dedutivo (Karl Popper).
 O método hipotético-dedutivo foi definido por a partir de criticas à indução, pois o salto indutivo de "alguns" para "todos" exigiria que a observação de fatos isolados atingisse o infinito.
Método dialético (Platão, Hegel, Marx, Engels).
 Para Hegel, a lógica e a história da humanidade seguem uma trajetória dialética, nas quais as contradições se transcendem, originando novas contradições que passam a requerer solução. Trata-se de uma concepção de natureza idealista, admitindo a hegemonia das idéias sobre a matéria. 
 Estabelece que os fatos sociais não podem ser entendidos quando considerados
isoladamente, abstraídos de suas influências políticas, econômicas, culturais etc. 
 Para Karl Marx e Friedrich Engels, a dialética é de natureza materialista, pois admitem a hegemonia da matéria sobre às idéias. 
 Fundamenta em três princípios: a) A unidade dos opostos. Os objetos e fenômenos apresentam aspectos contraditórios, fonte do desenvolvimento da realidade. b) Quantidade e qualidade. Os objetos e fenômenos possuem quantidade e qualidade, características estas inter-relacionadas. 
c) Negação da negação. A segunda negação conduz a um desenvolvimento e não a um retorno ao que era antes. 
Método fenomenológico (Edmund Husserl) 
 O método fenomenológico ressalta a idéia de que o mundo é criado pela consciência. 
 Não há uma única realidade, mas tantas quantas forem suas interpretações e comunicações.
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A definição do método científico de Popper difere da versão de Bacon de empirismo
 por sua ênfase na eliminação em vez da ênfase na verificação. 
Sir Francis Bacon (1561-1626)
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O método científico consiste dos seguintes aspectos:
 Observação - Uma observação pode ser simples, isto é, feita a olho nu, ou pode exigir a utilização de instrumentos apropriados. 
 Descrição - O experimento precisa ser replicável (capaz de ser reproduzido). 
 Previsão - As hipóteses precisam ser válidas para observações feitas no passado, no presente e no futuro.
 Controle - Experiência controlada é aquela que é realizada com técnicas que permitem descartar as variáveis passíveis de mascarar o resultado. 
 Falseabilidade - Toda hipótese deve ser refutável. Mesmo que haja um consenso sobre uma hipótese ou teoria, é necessário que se mantenha a possibilidade de se refutá-la. Se novas observações refutam uma teoria, ela deve ser abandonada e novas hipóteses levantadas que expliquem todas as observações.
 Explicação das Causas - Na maioria das áreas da Ciência é necessário que haja causalidade. Nessas condições os seguintes requerimentos são vistos como importantes no entendimento científico:
 Identificação das causas 
	Correlação dos eventos - As causas precisam se correlacionar com as observações. 
	Ordem dos eventos - As causas precisam preceder no tempo os efeitos observados. 
 O método científico é composto dos seguintes elementos:
 Caracterização - Quantificações, observações e medidas. 
 Hipóteses - Explicações hipotéticas das observações e medidas. 
 Previsões - Deduções lógicas das hipóteses. 
 Experimentos - Testes dos três elementos acima. 
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