Diferenciação celular

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27/09/2019 
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Diferenciação Celular 
Multicelularidade 
Aspectos gerais 
A diferenciação celular corresponde ao padrão diferencial de 
expressão gênica, apresentado por um determinado tipo celular, que 
é influenciado por uma sequência de eventos. 
Embriogênese Indivíduo adulto 
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Embriogênese 
 O gameta feminino contém um aporte limitado de fatores que auxiliam no 
desenvolvimento dos estágios iniciais do embrião. 
 
 
 Durante os estágios de divisão inicial (clivagens), apenas a maquinaria de síntese de 
DNA permanece ativa. 
 
 
 Ao final do estágio de blástula, a maquinaria de síntese proteica do embrião é 
reativada. 
S 
G1 
G2 
M 
C
ic
lo
 C
e
lu
la
r 
Embriogênese 
 A diferenciação celular inicia-se na gastrulação, com a formação de três linhagens 
celulares: o endoderma, o mesoderma e o ectoderma. 
Gastrulação 
Migrações celulares Interações teciduais Expressão gênica 
Indução embrionária 
 Estudos iniciais foram realizados 
com embriões de anfíbios. 
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Indução embrionária 
 Com a formação do blastóporo, durante a gastrulação, a região do lábio dorsal do 
blastóporo apresenta novos tipos celulares. 
 
 
 O lábio dorsal do blastóporo apresenta fatores/sinais químicos capazes de dar 
sequência ao desenvolvimento do embrião, induzindo a formação dos tecidos vizinhos. 
Indução embrionária 
Expressão da proteína Eyeless/Pax6 
induz o desenvolvimento ocular em 
Drosophila. 
Morfógenos 
 Moléculas relacionadas com a formação de diferentes tipos celulares durante a 
indução são chamadas de morfógenos. 
 
 
 
 A resposta das células à atividade de morfógenos varia de acordo com o seu 
gradiente de concentração. 
Morfógenos 
TGF-β 
BMP 
Wingless 
NF-kB 
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Morfógenos 
 Os morfógenos podem atuar por três diferentes mecanismos: 
Distribuição/Divisão assimétrica dos 
componentes do ovo 
Sinais de curto alcance 
Célula-célula 
Célula-matriz 
Sinais de solúveis que difundem-se 
para populações celulares vizinhas 
Determinação celular 
 Uma célula que foi induzida a determinado destino no desenvolvimento do embrião é 
tida como determinada, com isso o fenótipo é estabilizado antes mesmo que a 
diferenciação ocorra. 
Célula indiferenciada 
Morfógeno 
Célula Determinada Célula Diferenciada 
Determinação x Diferenciação 
 
- Determinação celular: programação para diferenciação em um tipo 
celular específico. 
 
- Diferenciação celular: célula especializada, com seu fenótipo final. 
Estado diferenciado da célula 
 O fenótipo de uma célula diferenciada tende a ser estável, porém há circunstâncias 
em que pode haver reversibilidade do padrão de expressão gênica, e mudança do 
estado diferenciado da célula. 
Desdiferenciação Transdiferenciação 
Perda das características diferenciadas da 
célula. 
Conversão de uma célula diferenciada em 
outra, sem a presença de uma célula 
indiferenciada como estágio intermediário. 
Célula Indiferenciada 
Célula Diferenciada 
Célula Diferenciada 1 
Célula Diferenciada 2 
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Interações entre o núcleo e o citoplasma 
Núcleo: No DNA, existem genes codificantes de enzimas e 
proteínas de regulação do metabolismo celular. 
Citoplasma: Possui fatores que podem influenciar a atividade 
nuclear. 
º 
º 
º 
º 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
º 
+ 
# 
# 
# 
# 
 A diferenciação celular pode ser irreversível caso haja alterações nos 
genes (ex.: eritrócitos). 
 
 
 
 O material genético contido na maioria das células de organismos 
multicelulares é completo. Sendo assim, a determinação celular é feita por 
fatores, presentes no citoplasma, que reprogramam a atividade celular. 
Interações entre o núcleo e o citoplasma 
Acetabularia 
Núcleo 
Interações entre o núcleo e o citoplasma 
 A transferência do núcleo de uma célula 
diferenciada para ovócitos enucleados mostra 
que não há comprometimento do genoma ao 
longo do desenvolvimento. 
 
 
 
 Fatores citoplasmáticos reprogramam a 
atividade nuclear. 
Ovelha Dolly 
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Diferenciação celular e proliferação 
 A capacidade de proliferação e o grau de diferenciação de uma célula 
estabelecem relações inversamente proporcionais. 
Proliferação 
Diferenciação 
 A regulação do ciclo celular possibilita as condições necessárias para o 
adequado crescimento e diferenciação das células. 
S 
G1 
G2 
M 
C
ic
lo
 C
e
lu
la
r G0 
Sinais externos que estimulam a diferenciação 
celular fazem com que o ciclo celular seja 
bloqueado e a célula entre em G0 
Influências da matriz extracelular 
 Os componentes da matriz extracelular são secretados pelas células, e conferem aos 
tecidos suas propriedades mecanofisiológicas, atuando tanto no comportamento quanto 
na diferenciação celular. 
Matriz extracelular 
Adesão e migração celular 
Estabilização de fenótipo celular 
Interação com fatores de crescimento 
Arranjo e posicionamento de células 
Síntese Degradação 
Transdução de sinais extracelulares 
 Receptores presentes nas células interpretam os sinais externos para permitir a 
diferenciação. 
Sinais / Moléculas lipossolúveis 
Ligação com receptores intracelulares 
 
Ex.: Hormônios esteroides 
Modulação da 
expressão gênica 
DNA 
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Transdução de sinais extracelulares 
 Receptores presentes nas células interpretam os sinais externos para permitir a 
diferenciação. 
Sinais / Moléculas hidrossolúveis 
Ligação com receptores de superfície 
celular associados à proteína G ou à 
enzimas 
 
Ex.: Hormônios e fatores de crescimento 
peptídicos 
 
 
 
As vias de transdução são dependentes 
de fosforilações e desfosforilações. 
Receptor associado à enzima 
Controle da diferenciação celular 
 O controle da diferenciação celular é efetuado em diferentes níveis ao longo 
das etapas da síntese proteica: 
Núcleo 
DNA 
mRNA 
1. Transcrição 
2. Processamento 
do RNAm 
mRNA 
Ribossomos 
Proteínas 
3. Processamento 
da proteína 
Citoplasma 
Controle da diferenciação celular 
 O controle da diferenciação celular também pode ser efetuado por 
modificações no DNA: 
Perda de DNA Metilação do DNA Estrutura da cromatina 
Em alguns organismos e 
tipos celulares, ocorre perda 
de DNA concomitantemente 
à diferenciação, que se torna 
irreversível. 
Em eucariotos, os genes 
inativos se apresentam 
metilados, em estado de 
silenciamento gênico. 
Acetilação, metilação ou 
fosfatação de histonas pode 
modificar a estrutura da 
cromatina, fenômenos 
conhecidos como 
epigenética. 
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Diferenciação celular e câncer 
 O câncer é uma doença em que ocorrem profundas alterações no controle da 
proliferação e diferenciação celular. Nestes casos, ocorre a proliferação de células 
acima da necessidade dos tecidos. 
Tumores benignos 
Tumores diferenciados 
Tumores malignos 
Tumores indiferenciados 
 Suas características lembram os tecidos e 
células que o originaram. 
 
 
 Crescimento lento e não invasores de 
tecidos vizinhos. 
 Lembram vagamente os tecidos dos quais 
se originaram. 
 
 
 Apresentam arranjo estrutural e celular 
desordenados. 
 
 
 Grande capacidade de crescimento e 
invasão de outros tecidos (metástases). 
Diferenciação celular e câncer 
 O câncer corresponde a uma doença genética, derivada de mutações em certos 
genes, os oncogenes ou “genes causadores de câncer”. 
DNA Proto-oncogene 
DNA Oncogene 
Agente cancerígeno 
MutaçãoProliferação celular desregulada 
Codificam proteínas relacionadas à 
diferenciação, receptores, fatores de 
transcrição... 
Hiperativação gênica 
Comportamento de 
célula indiferenciada 
Células-tronco 
 Em indivíduos adultos, a reposição e regeneração teciduais 
derivam de uma fonte celular, as células-tronco. 
 
 
 
 As células-tronco apresentam as seguintes propriedades: 
 - Não está diferenciada terminalmente; 
 
 - Pode se dividir sem limite; 
 
 - As células-filhas podem permanecer como células-
 tronco ou seguir a via de diferenciação terminal. 
 
 
 
 As células-tronco também podem ser divididas em 
categorias: 
 Células-tronco embrionárias: derivadas do embrioblasto. 
 
 Células-tronco não-embrionárias: presentes em diferentes 
 tecidos. 
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Células-tronco 
ES: Embryonic stem cells 
iPS: Induced pluripotent stem cells 
Diferenciação de células vegetais 
 Em plantas, a via específica de desenvolvimento seguida é determinada, em grande 
parte, pela posição/localização das células e dos tecidos dentro do vegetal e por 
influência de fatores ambientais. 
 A primeira divisão do embrião é 
assimétrica, e estabelece o eixo 
apical-basal em vegetais. 
Diferenciação de células vegetais 
 As células vegetais 
estabelecem comunicação da 
informação posicional para 
regular os processos de 
diferenciação celular. 
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Diferenciação de células vegetais 
 Diferentemente de células animais, um planta completa e fértil pode 
desenvolver-se a partir de uma célula somática individual e não apenas de um 
óvulo fecundado. 
Obrigado!! 
Referências Bibliográficas 
• ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6ª ed. Porto Alegre: Artmed, 
2017. 
 
 
• CARVALHO, H.F.; RECCO-PIMENTEL, S.M. A Célula. 3ª ed. Barueri: Manole, 
2013. 
 
 
• EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. Raven: Biologia Vegetal. 8ª ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2014. 
 
 
• JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9ª ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. 
 
 
• WOLPERT, L. et al. Princípios De Biologia Do Desenvolvimento. 3ª ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2008.