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1 ROTEIRO TEÓRICO PRÁTICO DE CITOLOGIA E EMBRIOLOGIA PROFESSOR MSc EDIBERTO NUNES BELÉM – PARÁ AGOSTO DE 2017 2 ÍNDICE 1 MICROSCOPIA 03 2 MÉTODOS DE ESTUDO DA CÉLULA 07 3 CÉLULAS PROCARIONTES 13 4 CÉLULAS EUCARIONTES 16 5 BIOMEMBRANAS 19 6 CITOESQUELETO 25 7 ORGANELAS 30 8 CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR 42 9 GAMETOGÊNESE, FERTILIZAÇÃO E IMPLANTAÇÃO 45 10 PERÍODO DA 2ª E 3ª SEMANAS DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO 54 11 PERÍODO DA 4ª A 8ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO 59 12 PLACENTA E MEMBRANAS FETAIS 63 LITERATURA CONSULTADA E MATERIAL BIBLIOGRÁFICO UTILIZADO 70 Alanis Realce 3 1 – MICROSCOPIA HISTÓRICO 1590: Jansen e Zacarias. 1665: Giovani Faber. 1665: Robert Hooke. 1744: Inovação do microscópio. 1932: Microscópio Eletrônico. Aumenta o poder de resolução do olho humano Microscópio Óptico Comum: 40 – 1.000X ou 60 – 1.500X. Microscópio Eletrônico: 5.000 – 500.000X. 1) MICROSCÓPIO ELETRÔNICO Tem poder de resolução que possibilita ver objetos menores que 0,001μm. A iluminação do Microscópico Eletrônico é através de feixes de eletrons que atravessa o objeto examinado e produz uma imagem no visor. 1.1) MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE VARREDURA Legenda: A) Microscópio Eletrônico de Varredura e B) Espermatozóide visualizado a um aumento de 10.000X. Fonte: Encicloplédia básica. Legenda: Sistema de iluminação do Microscópio Eletrônico. Fonte: Encicloplédia básica. A B 4 1.2) MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE TRANSMISSÃO Legenda:A) Microscópio Eletrônico de Transmissão e B) Vírus HPV visualizado a um aumento de 240.000X. Fonte: Encicloplédia básica. 1.3) MICROSCÓPIO DE CONTRASTE DE FASE Visualização de células não coradas e transparentes. Objetivas e condensador especiais. Legenda: A) Microscópio de Contraste de Fase e B) Fibroblastos humano visualizado a um aumento de 200X. 1.4) MICROSCÓPIO DE FLUORESCÊNCIA Está baseado na propriedade física de algumas substâncias absorverem a luz em comprimento de ondas maiores e níveis energéticos mais baixos. A B A B 5 A luz utilizada é de mercúrio de alta pressão. Utilização em pesquisa e diagnóstico. Legenda: A) Microscópio de Fluorescência e B) Fibroblastos humano visualizado a um aumento de 1.000X. 1.5) MICROSCÓPIO ÓTICO COMUM OU DE LUZ O microscópio óptico comum é composto de 2 partes: óptica e mecânica. PARTE MECÂNICA: tubo ou canhão, braço, tambor ou revólver das objetivas, mesa ou platina, Charriot, parafuso do condensador, macro e micrométricos e pé ou base. PARTE ÓPTICA: lentes oculares, lentes objetivas, prismas ópticos, condensador – diafragma - íris, fonte de iluminação e filtros de luz. Legenda: Microscópio Ótico Comum ou de Luz. Fonte: Encicloplédia básica. A B 6 PARTES DO MICROSCÓPIO ÓTICO COMUM Braço: é a base de metal rígido usado para transportá-lo. Tubo de observação: separa as oculares das objetivas. Revólver ou porta objetivas: aloja as objetivas em uma torre rotatória. Trava do tubo de observação: fixa o tubo de observação e permite a movimentação do mesmo possibilitando a mudança de posição de observação das oculares. Platina: base plana tipo mesa. Pé ou base: peça de sustentação do microscópio. Charriot: função de prender a preparação sob a platina, realizando movimentos ântero- posteriores e latero-lateralmente, permitindo com isso, a observação dos diversos campos de focalização do objeto em estudo. Botões do Charriot: responsáveis pelos movimentos do objeto examinado. Garra: prende o objeto. Parafuso do condensador: permite o movimento vertical do condensador. Ajuste Macrométrico: é utilizado para focar com a objetiva de pequeno aumento. Ajuste micrométrico: é utilizado para dar uma imagem mais nítida após o objeto ter sido focalizado. Oculares: localizadas na parte de cima do microscópio e existem nos tamanhos: 7.5, 10, 12 e 15X Objetivas: De Pequeno aumento: 4 e 10X. Localização da amostra e visualização de objetos grandes. De grande aumento: 40 e 60X. É utilizada para visualização de sedimento, e alterações estruturais de citoplasma e núcleo. Objetiva de imersão: 100X. Uso para células de sangue coradas e observação de microorganismos corados (BACTÉRIAS, PROTOZOÁRIOS E FUNGOS). Conjunto Diafragma – Condensador – Íris: controla a intensidade da luz na parte ótica. O condensador deve estar elevado e o diafragma aberto quando se examina objetos corados com a objetiva de grande aumento. Diafragma - Íris: está localizado dentro do condensador, ele regula a quantidade de luz que vai incidir no objeto a ser examinado. Filtros: tem a função de melhorar o poder de resolução da imagem. Prismas ópticos: são espelhos de faces polidas, situados no tubo do microscópio, com a função de desviar a imagem para a distância focal das oculares. Iluminação: há diversos tipos de lâmpadas (HALOGÊNICA E LED) fornecendo luz branca que permite o observador visualizar uma imagem nítida. ILUMINAÇÃO: FONTE DE LUZ LENTE CONDENSADORA LENTES OBJETIVAS LENTE OCULAR. AUMENTO TOTAL DO OBJETO OBSERVADO (AUMENTO DA OBJETIVA X AUMENTO DA OCULAR 7 UNIDADES DE MEDIDA USADAS EM BIOLOGIA CELULAR E EM HISTOLOGIA COMO UTILIZAR O MICROSCÓPIO Ligar a fonte luminosa. Colocar a lâmina na platina. Focalizar a lâmina com a objetiva de 10X. Ajustar a distância interpupilar. Colocar a objetiva adequada para sua observação. Ajustar a intensidade da luz usando o conjunto condensador – diafragma – íris. LIMPEZA DAS OCULARES E OBJETIVAS Usa – se papel de lente ou lenço de papel. A objetiva de imersão deve ser limpa com papel de lente ou gaze umedecida em álcool – éter (50/50%). Só devem limpar o prisma e a parte ótica pessoas com habilidades técnicas. COMO TROCAR A LÂMPADA Desligar o microscópio, retirar o cabo de força da tomada. Retirar as oculares. Deitar o microscópio sobre a mesa. Afrouxar o parafuso do compartimento da lâmpada. Retirar a lâmpada queimada e examinar o filete espiral. OBS: nunca utilizar lâmpada e fusível em desacordo com as normas do fabricante. TÉCNICAS AVANÇADAS DE VISUALIZAÇÃO MICROSCÓPICA Histoquímica. Citoquímica. Imunocitoquímica. Imunohistoquímica. 2 - MÉTODOS DE ESTUDO DA CÉLULA CONSIDERAÇÕES GERAIS Para a obtenção de um bom preparado citológico, ou histológico, que seja passível de análise ao microscópio, é imprescindível que se tome alguns cuidados durante todas as 8 etapas do processamento. Os cuidados a serem tomados vãos desde a escolha e coleta do material, até a montagem do preparado permanente em lâmina histológica ou citológica. OBTENÇÃO DA AMOSTRA Esfoliação. Punção. Descarga. Biópsia ou Necrópsia. Aspiração. MÉTODOS DE ESTUDO DA CÉLULA 1) ESPALHAMENTO: consiste em promover uma raspagem das camadas superficiais de membranas mucosas com uma pequena espátula, escova ou abaixador de língua e, posteriormente, deslizar este material raspado sobre a superfície da lâmina. Muito utilizada para avaliar mucosas vaginais, no exame de PREVENTIVO ou PCCU. Fixação: Álcool a 96%; Alcool isopropílico (spray). Mecanismo de ação: insolubiliza as proteínas mantendo as características morfológicas das células.Legenda: A) Frascos para coleta de material de preventivo e B) Fixação de espalhamento pelo álcool isopropílico (spray). COLORAÇÃO: Papanicolaou. Corantes: Hematoxilina; EA e Orange “G” MONTAGEM: utiliza-se o ENTELLAN que adere a lamínula ao material citológico mantendo as propriedades tintoriais e morfológicas por tempo indeterminado. A B Legenda: A) Frasco de ENTELLAN e B) Lâminas de preventivo montada com lamínula + ENTELLAN. A B 9 2) ESFREGAÇO Consiste no estudo das células livres presentes nos fluídos corpóreos, como sangue, linfa, sêmen, líquor, hemolínfa, podem ser dispostos sobre lâmina em fina camada de maneira que possam ser observadas em microscópio. O método de esfregaço consiste em colocar uma gota do material a ser analisado sobre uma lâmina e, com auxílio de outra lâmina (extensor), prover o deslizamento do líquido sobre a primeira lâmina. Confecção do Esfregaço Sanguíneo: sangue sem anti-coagulante. Constituído de: cabeça, corpo, calda e bordas livres. Padrão: fino e homogêneo. Coloração Panótica: método de May-Grünwald Giemsa; método de Leishman; método de Giemsa; método de Wright e método rápido. Legenda: A) Ângulo ideal para confecção do esfregaço (30 – 40º) e B) Esfregaço confeccionado. Legenda: Células descamativas do trato genital feminino coradas pelo método de Papanicolaou. A B Legenda: Células do sangue coradas pelo método de May-Grünwald Giemsa e visualizada no aumento de 1.000X. 10 3) CORTE HISTOLÓGICO Existem muitos estudos em que a inter-relação entre as células e a topografia dos tipos celulares deve ser respeitada. Assim, é necessário promovermos cortes extremamente finos dos órgãos a serem estudados. Para isso, utiliza-se o CORTE HISTOLÓGICO. A técnica histológica consiste na obtenção de cortes extremamente finos (na casa dos micrômetros de espessura) e na sua colocação sobre a lâmina. ETAPAS NA PREPARAÇÃO DO CORTE HISTOLÓGICO a) COLETA DA AMOSTRA: biópsia ou necropsia. b) FIXAÇÃO: preserva as estruturas celulares insolubilizando as proteínas dos tecidos. Evita autólise (destruição das células por suas próprias enzimas, ou por bactérias). Evita a proliferação de fungos e bactérias. Tipo de Fixador: para corte histológico FORMOL 4 – 10% em solução tamponada (pH 7,4). c) DESIDRATAÇÃO: tem como finalidade retirar água dos tecidos. Consiste em banhos de concentrações crescentes de etanol: 70%; 80%; 90% e 2 vezes de 100%. d) CLAREAMENTO: o etanol é substituído por um líquido miscível com o meio de inclusão (XILOL). Os tecidos embebidos em xilol tornam-se translúcidos, razão porque essa etapa é denominada diafanização ou clareamento. e) IMPREGNAÇÃO EM PARAFINA: aquece a parafina em estufa a 60ºc para que a mesma ocupe os espaços antes ocupados pelo xilol. Obtenção dos blocos de parafina. Legenda: Coleta de material do tipo BIÓPSIA em colo uterino por alça elétrica. Legenda: A) Frasco com a peça imersa no formol a 10% e B) Inspeção da peça fixada. A B Legenda: Aquecimento da parafina e montagem das cubas para impregnação. 11 f) MICROTOMÍA: corte de 5 micras de espessura. Legenda: A) Micrótomo e B) Separação dos cortes após a microtomia. g) COLORAÇÃO: coloração mais utilizada em histologia e técnica de Hematoxilina e Eosina (HE). Eosina é um corante ácido, portanto cora componentes básicos (citoplasma da célula). Hematoxilina é um corante básico, portanto cora componentes ácidos (núcleo). Outras colorações como: panóptica (hematológica), Mallory, impregnação pela prata, etc. Legenda: A) Lâminas prontas para serem submetidas à coloração e B) Corantes EOSINA e HEMATOXILINA utilizados em várias técnicas de coloração. h) MONTAGEM EM LAMÍNULA: objetivo de manter o material estável por um longo tempo, mantendo suas características tintoriais e morfológicas. Usa-se lamínula de vidro sobre o material e o entellan para colar na lâmina. A B A A Legenda: Lâminas de corte histológico prontas para serem examinados no microscópio ótico comum. 12 i) Leitura: utiliza-se o microscópio ótico comum nos aumento de 100; 400 e 1.000X. 4) ESMAGAMENTO Este método consiste em esmagar, entre lâmina e lamínula, o material a ser analisado. Pode – se promover a coloração concomitantemente ao esmagamento, ou promover a retirada da lamínula com auxílio de nitrogênio líquido, e fazer a coloração posteriormente. O nitrogênio líquido congela rapidamente o material e a lamínula pode ser retirada sem que o material esmagado seja removido da lâmina. Este método de coleta é muito eficiente para estudo de divisões celulares. 5) DECALQUE OU IMPRINT O objetivo desta técnica é colocar sobre uma lâmina, devidamente limpa, núcleos inteiros de órgãos com relativa consistência mole, como, por exemplo, o fígado, o baço, os rins, o timo. A técnica consiste em retirar do animal um fragmento do órgão a ser estudado, e a face que foi cortada deverá ser lavada, em solução salina, para retirada do sangue, e secada em papel de filtro. Assim, com auxílio de uma pinça, esse órgão deverá ser pressionado, imediatamente, contra uma lâmina pela sua face de corte, depois será fixada e colorada. Esta técnica é muito útil para estudo de DNA e interações moleculares entre complexos DNA/Proteína. 6) MONTAGEM TOTAL Consiste em coletar o material, que deverá ser fino ou transparente o suficiente para que o mesmo possa ser colocado diretamente sobre uma lâmina, e, assim, permitir as técnicas subsequentes de fixação e coloração. Esse tipo de procedimento é utilizado no estudo de órgão Legenda: Imagem no aumento de 400X de lâmina de corte histológico do colo uterino com lesões celulares. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 13 de insetos, como túbulos de Malpighi, glândulas salivares, membranas fetais de vertebrados, já que estas estruturas são ricas em células e matriz extracelular. 3 – CÉLULAS PROCARIONTES ESTRUTURAS E DESENVOLVIMENTO CELULAR REINO MONERA: principais representantes são as bactérias (células procariontes). Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. CARACTERÍSTICAS São as células mais antigas do planeta. Seu tamanho é de aproximadamente 0,25 – 1,2 µm. Sua denominação deriva dos termos: PRO = primitiva e CARIO = núcleo. As bactérias são células procariontes que apresentam estruturas simples em sua morfologia. Acredita-se que por não apresentarem compartimentos internos separados por membrana, elas apresentem tamanhos muito pequenos. Apesar de serem estruturalmente simples, podemos afirmar que são complexas do ponto de vista bioquímico e metabólico. ORGANIZAÇÃO CELULAR O corpo celular é delimitado por uma membrana plasmática seguida de uma parede rígida. Na parte externa possuem uma cápsula formada por polissacarídeos ou polipeptídeos. As células procariontes não possuem seu material genético delimitado por membrana, por isso não há separação do citoplasma. As células procariontes não possuem citoesqueleto. Possuem em seu citoplasma, ribossomos e inclusões. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 14 Com exceção dos Mycoplasmas, todas as bactérias possuem uma parede rígida. A parede rígida tem a função de dar forma a célula, evitar o rompimento da membrana e proteger a célula contra a penetração de vírus (bacteriófagos). A parede é permeável e facilita a nutrição celular. A parede rígida possui moléculas antigênicas que ajudam a identificar a bactéria (respostas imunitárias). MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática que delimita o corpo bacteriano, apresenta a mesma estrutura celular da membrana de células eucariontes. Algumas procariontes possuem mesossomos, estruturas formadas por dobras da MP, que se direcionam para o interior do citoplasma celular. Os mesossomos aumentam a quantidade da Membrana Plasmática e também aumentam o número de moléculas que participam do processo de respiração. NUCLEÓIDE As bactérias podem apresentar um ou mais nucleóides. O nucleóide é formado por DNA constituído por duas cadeias dispostas em hélice, diferente do DNA das células eucariontes que é associado às proteínas. Como as bactérias não se dividem por mitose, não há condensação cromossômica do seu DNA. FLAGELOS, FÍMBRIAS E PILI: os flagelos, as fímbrias e pilis são prolongamentos vistos na superfície de algumas bactérias. O flagelo é um polímero de proteína (flagelina) que se organiza em 11 filamentos, eles são rotores semi-rígidos que promovem um movimento de rotação. As fímbrias são filamentos rígidos não associados à locomoção, que também são constituídas de proteínas. Existem 2 tipos de fímbrias as comuns, relacionadas a aderência das bactérias à células eucariontes e as fímbrias sexuais (pili) responsáveis pela fixação da bactéria durante o processo de conjugação. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. Legenda: Pili durante o processo de conjugação bacteriana. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 15 PLASMÍDEOS: as bactérias também apresentam outros filamentos circulares de DNA extracromossômicos que também carregam informações genéticas, os plasmídeos. Os plasmídeos apresentam multiplicação independente, não são essenciais para a vida das bactérias. O plasmídeo que se integra ao cromossomo da bactéria é denominado de epissomo. Em virtude das características dos plasmídeos essa estrutura celular é muito utilizada nas técnicas de DNA recombinante (engenharia genética). São considerados como genes dotados de mobilidade. OBS: variação genética entre bactéria – promove resistência bacteriana. MORFOLOGIA DAS BACTERIANAS: cocos; bacilos e espirilos. Legenda: A) Bactérias do tipo morfológico bacilar; B) Bactérias do tipo morfológico cocácea e C) Bactérias do tipo morfológico espiro. ESTUDO DA MORFOLOGIA BACTERIANA COLORAÇÃO DE GRAM: COCOS E BACILOS GRAM POSITIVOS: coram em violeta ou azul. (a parede das células Gram positivas é simples, composta por uma espessa camada de peptidoglicanas). COCOS E BACILOS GRAM NEGATIVOS: coram em vermelho. (a parede das células Gram negativas é complexa sendo composta por: uma fina camada de peptidoglicanas; uma camada de lipoproteínas; membrana trilaminar e uma camada de lipopolissacarídeos). REPRODUÇÃO BACTERIANA As bactérias se dividem por um processo chamado de FISSÃO, onde ocorre a formação de septos da superfície da membrana para o interior da célula produzindo duas células filhas. A fissão acontece com a duplicação do DNA bacteriano, as células filhas recebem cada uma, a cópia do DNA da célula mãe. A B C Legenda: Reprodução bacteriana, visualização de microscopia eletrônica de varredura. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 16 4 - CÉLULAS EUCARIONTES DIFERENCIAÇÃO CELULAR A diferenciação de células da fase embrionária é responsável pela formação de tecidos e órgãos do corpo humano. TEORIA CELULAR 1838 – A teoria celular foi descrita em 3 postulados: 1º Postulado: todos os seres vivos são constituídos por células. 2º Postulado: a célula é uma espécie de fábrica química onde são realizados todos os processos necessários à vida do organismo. 3º Postulado: cada célula deriva de outra célula. DIFERENÇAS ENTRE AS CELULAS Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. CELULA EUCARIONTE ANIMAL Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 17 CELULA EUCARIONTE VEGETAL Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. QUADRO COMPARATIVO DAS CARACTERÍSTICAS CELULARES 18 QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) A invenção do microscópio possibilitou várias descobertas e, graças ao surgimento dos microscópios eletrônicos, houve uma revolução no estudo das células. Esses equipamentos permitiram separar os seres vivos em procarióticos e eucarióticos, porque se descobriu que os primeiros, entre outras características: a) Possuem parede celular e cloroplastos. b) Possuem material genético disperso pelo citoplasma. c) Possuem núcleo organizado envolto por membrana nuclear. d) Não possuem núcleo e não têm material genético. e) Não possuem clorofila e não se reproduzem. 2) Uma célula procarionte se diferencia de uma célula eucarionte pela ausência de: a) DNA. b) Envoltório nuclear. c) Citoplasma. d) Membrana Plasmática. e) Ribossomos. 3) As células animais diferem das células vegetais porque estas contêm várias estruturas e organelas características. Na lista abaixo, marque a organela ou estrutura comum às células animais e vegetais. a) Vacúolo. b) Parede celular. c) Cloroplastos. d) Membrana celular e) Centríolo. 19 4) Com relação a microscopia responda a alternativa CORRETA. a) As objetivas estão classificadas em três grupos: de pequeno aumento, de médio aumento e grande aumento. b) A utilização do óleo de imersão na objetiva de 100X é fundamental para obter uma focagem adequada. c) O controle da intensidade da luz que chega as oculares deve ser realizado pela iris. d) A utilização do óleo de imersão na objetiva de 100X é fundamental para direcionar a luz para a pequena abertura da mesma. e) Os botões macrométrico e micrométrico são utilizados na movimentação do objeto a ser examinado. 5 - BIOMEMBRANAS As biomembranas são estruturas laminares organizadas, compostas principalmente de lipídios e proteínas, que definem os limites entre a célula e o ambiente extracelular. Elas formam barreiras de permeabilidade seletiva, que regulam a composição molecular e iônica do meio intracelular. Elas também tornam possíveis a compartimentação das atividades metabólicas, através da agregação de enzimas e outros componentes nas diferentes organelas membranosas presente na célula. COMPOSIÇÃO QUÍMICA LIPÍDIOS: são substâncias orgânicas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. Dentre os vários tipos existentes, os mais abundantes nas membranas biológicas são os fosfolipídios, os quais pertencem à classe dos fosfoglicerídeos. Em menor quantidade, encontramos os esfingolipídios e o colesterol. PROTEÍNAS: embora a estrutura básica de uma biomembrana seja dada pela bicamada lipídica, a maioria de suas funções específicas são realizadas por proteínas. Entre essas funções, podemos citar o transporte de íons e moléculas polares, interação com hormônios, transdução de sinais por meio de membranas e até a estabilização estrutural. 20 CARBOIDRATOS: os que estão presentes nas biomembranas correspondem às porções glicídicas de suas glicoproteínas, proteogliocanos e glicolipídios. Esses caboidratos são quase sempre encontrados na face não citoplasmáticada membrana. Dentre os carboidratos presentes destacamos: glicose, galactose, manose, frutose, N-acetilgalactosamina, etc. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. SANGUE TIPO A: apresentam a hexose modificada N-acetilgalactosamina em uma determinada posição das moléculas de hidrato de carbono da superfície. SANGUE TIPO B: apresentam na mesma posição, a molécula de galactose. SANGUE TIPO AB: apresenta nas hemácias a galactose e o N-acetilgalactose na mesma posição. SANGUE TIPO O: a mesma posição mencionada encontra-se desocupada. GRUPO SANGUÍNEO Esses carboidratos (antígenos), por tornarem os eritrócitos susceptíveis à aglutinação, são conhecidos como aglutinogênios. Quando o aglutinogênio “A” não está presente nos eritrócitos do indivíduo, desenvolvem-se no seu plasma/soro anticorpos específicos contra eles, as aglutininas anti-A. Do mesmo modo, quando o aglutinogênio “B” não está presente, desenvolvem-se aglutininas anti-B. O indivíduo tipo “O”, por não apresentar antígenos de nenhum tipo, desenvolve ambas as aglutininas, enquanto as pessoas como o tipo “AB” não desenvolvem aglutinina alguma. Sendo assim, os indivíduos do tipo “O”, por não apresentarem antígenos, são DOADORES UNIVERSAIS. No entanto podem receber sangue apenas de indivíduos com o mesmo tipo sanguíneo, pois apresentam aglutininas anti-A e anti-B. O oposto ocorre com os indivíduos com o tipo “AB”. Essas pessoas podem ser RECEPTORES UNIVERSAIS; no entanto, podem doar sangue somente para as pessoas com o mesmo tipo sanguíneo. 21 ASPÉCTOS FUNCIONAIS DAS BIOMEMBRANAS FLUIDEZ DAS MEMBRANAS É a capacidade de movimentação dos diferentes componentes na bicamada lipídica. Essa movimentação é intensa. É de extrema importância, além de diminuir a rigidez das membranas biológicas, ela permite a difusão dos seus diferentes constituintes. Dentre os fatores que podem interferir na fluidez estão: 1) Presença ou não de insaturações nas cadeias de ácidos graxos. 2) Temperatura ambiental. 3) Presença de moléculas interpostas na bicamada lipídica. 4) Dieta alimentar. RECEPTORES A habilidade da célula de responder a sinais ambientais é de crucial importância para a sua atividade. A sinalização celular é feita por grande variedade de moléculas, que são denominadas genericamente como ligantes. Alguns desses ligantes são moléculas lipossolúveis que, portanto atravessam as membranas. Outros tipos de ligantes, como polipeptídeos e pequenas moléculas polares, não são capazes de atravessar diretamente a bicamada lipídica. Estas moléculas necessitam então interagir com as proteínas presentes nas biomembranas. Estas proteínas especializadas, que reconhecem ligantes de forma específicas, são denominados receptores. ASPECTOS PATOLÓGICOS Uma vez que a estrutura das biomembranas está intimamente ligada com a fisiologia celular, fica evidente que alterações em sua composição e estrutura levam a diferentes tipos de patologias. Exemplos: CÉLULAS TUMORAIS: alterações na composição lipídica e nos tipos de carboidratos presente na superfície celular. FIBROSE CÍSTICA: composição iônica anormal no produto secretado por glândulas exócrinas e comportamento físico-químico alterado do muco das cavidades corporais. Levando a obstrução pulmonar, pancreática e hepática (cirrose). DISTROFIA MUSCULAR: ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 22 MICROVILOS: são projeções cilíndricas do citoplasma, envolvidas por membranas e que se projetam da superfície apical. Os microvilos representam a planura estriada das células intestinais absortivas e borda em escova das células do túbulo proximal do rim. ESTEREOCÍLIOS: são microvilos longos, encontrados no epidídimo e nas células pilosas sensoriais da cóclea (ouvido interno). CÍLIOS: são projeções móveis, semelhantes a pêlos que se projetam da superfície de certas células epiteliais. Ex: traquéia e brônquios. Os cílios são especializados para funcionar na propulsão do muco e de outras substâncias sobre a superfície do epitélio, através de rápidas oscilações rítmicas. Os cílios do oviduto movem o óvulo fertilizado em direção ao útero. FLAGELOS: as únicas células do corpo humano que possuem flagelos são os espermatozóides. JUNÇÕES CELULARES As células dentro de um tecido, ou órgão, estão interconectadas com outras células e com a matriz extracelular através de estruturas especializadas da membrana plasmática, denominadas junções intercelulares e junções célula-matriz, respectivamente. Estruturalmente, as junções Legenda: Células de revestimento do duodeno apresentando microvilos na superfície apical. Função: aumenta a superfície de contato permitindo melhor absorção (SETA). Legenda: Células de revestimento da traquéia apresentando cílios na superfície apical. Função: transporte de moléculas e barreira de retenção (SETA). 23 intercelulares são classificadas em quatro diferentes componentes: 1) Junção de oclusão; 2) Junção aderente; 3) Desmossomo e 4) Junção comunicante. Enquanto as junções célula- matriz, podem ser divididas em dois tipos: 1) Junção de adesão focal e 2) Hemidesmossomo. JUNÇÕES INTERCELULARES São definidas como especializações da membrana plasmática que interconectam células vizinhas dentro de um tecido. 1) JUNÇÃO DE OCLUSÃO OU ZONULA DE OCLUSÃO: formam um cinturão ao redor da célula epitelial na região mais apical da célula, com o qual as membranas laterais das células vizinhas estão em íntimo contato. Função: limita a difusão passiva de íons e pequenas moléculas através do espaço intercelular. 2) JUNÇÃO ADERENTE OU ZONULA ADERENTE: também forma um cinturão que circunda a região subapical das células epiteliais e localiza logo abaixo da junção de oclusão. Esta adesão é possível devido a presença de uma classe de proteína denominada caderina. Função: promover uma firme adesão entre células vizinhas, o que é crucial para a formação e manutenção da arquitetura tecidual. Carcinomas/adenocarcinomas: Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. Legenda: Desenvolvimento da migração celular maligna durante o processo de formação de metástase. Fonte: Livro de Patologia – estrutura e funcional dos autores: Robbins; Cotran e Kumar. 24 3) DESMOSSOMOS: são componentes comuns de vários tecidos, epitelial e não epitelial, e correspondem ao terceiro elemento do complexo unitivo de células epiteliais. Na microscopia eletrônica aparecem como estruturas descontínuas, com um formato de botão que ficam localizadas abaixo da região da junção aderente. DESMOSSOMOS E DOENÇAS AUTO-IMUNES: anticorpos contra desmocolina, leva a inibição da formação de desmossomos nas células epiteliais (Pênfigo). 4) JUNÇÃO COMUNICANTE: está presente em, praticamente, todos os tipos celulares de animais superiores, exceto em células sanguíneas circulantes, espermatozóides e músculo esquelético. Esta junção foi também denominada de GAP (fenda) próximas das membranas adjacentes. FUNÇÃO: nas células nervosas funcionam com canais de sódio, potássio e cálcio na regulação do potencial de ação. JUNÇÕES CÉLULA-MATRIZ Além de suas relações intercelulares, a célula também interage com a matriz extracelular, rica em proteínas e proteoglicanos, por junções representadas por: 1) JUNÇÃO DE ADESÃO FOCAL: foram as primeiras descritas em estudos de microscopia eletrônica. Foi observado que, em algumas regiões da superfícieventral da célula, a membrana plasmática se aproximava do substrato e, neste local, havia ancoragem de feixes de microfilamentos do citoesqueleto. As proteínas que permitem esta interação célula-matriz pertencem ao grupo das integrinas. Legenda: Lesões de pele em paciente portador de Pênfigo (doença auto-imune). Fonte: Livro Patologia – estrutura e funcional dos autores: Robbins; Cotran e Kumar. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 25 2) HEMIDESMOSSOMOS: o nome é derivado da sua semelhança ultra-estrutural com uma metade do desmossomo. Na microscopia eletrônica aparece como uma placa aletron-densa que medeia a adesão de células epiteliais com a sua membrana basal, conectando os filamentos intermediários do citoesqueleto com a matriz extracelular. Os hemidesmossomos, juntamente com os desmossomos, por ancoragem o citoesqueleto aos sítios de forte adesão, entre a célula e a matriz, e entre células, respectivamente, formam uma rede intracelular de filamento intermediário que confere, ao tecido, resistência frente a forças de estresse mecânico. MEMBRANA PLASMÁTICA Parte externa da célula que separa o citoplasma do meio extracelular. Tamanho: 7 a 10 nm de espessura. Apresenta uma estrutura trilaminar, permeável a água e substâncias lipossolúveis e impermeáveis a íons. FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA Delimita o citossol celular dando forma a célula. Controla a entrada e saída de moléculas da célula (seletividade). Mantém condições necessárias para que a célula exerça seu metabolismo. Auxilia na locomoção da célula. Ajuda a estabelecer comunicação com outras células. 6 - CITOESQUELETO O termo citoesqueleto designa o conjunto de elementos celulares que, em sintonia, são responsáveis pela integridade estrutural das células e por uma ampla variedade de processos dinâmicos, como a aquisição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e outras estruturas citoplasmáticas. O citoesqueleto é representado por três tipos principais de filamentos, cada qual composto por proteínas distintas: Os microtúbulos. Os microfilamentos de actina. Os filamentos intermediários. O citoesqueleto fornece apoio para o posicionamento das organelas. Possibilita os movimentos das organelas e estruturas intracelulares. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 26 Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. Estabelece contato funcional entre o meio intracelular e extracelular, através de proteínas transmembranas. 1) MICROFILAMENTOS DE ACTINA Ao microscópio eletrônico, esses filamentos são facilmente reconhecidos, apresentando espessura entre 6 e 8 nm. São formados pela actina, uma proteína globular composta por 375 aminoácidos e formam uma gama bastante ampla de estruturas diferentes, estando distribuídos por todo citoplasma e aparecendo, algumas vezes, também no núcleo. Entretanto há uma maior concentração dos filamentos de actina abaixo da membrana plasmática. Os filamentos de actina são formados por duas cadeias em espiral de monômeros globosos da proteína actina G, que polimerizada lembra um colar de pérolas enrolado, formando uma estrutura quaternária fibrosa (actina F). PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS MICROFILAMENTOS DE ACTINA Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 27 FORMA E LOCOMOÇÃO CELULAR: há uma concentração de actina no córtex celular, permitindo a expansão de prolongamentos celulares, os movimentos associados aos processos de endocitose e exocitose e adesão celular as outras células ou à matrix celular. Legenda: Imagem de microscopia eletrônica de varredura mostrando célula emitindo pseudópodes durante sua locomoção (SETA). TRANSPORTE INTRACELULAR: movimentação das organelas. POSICIONAMENTO DE MACROMOLÉCULAS: RNAm. INTERAÇÕES COM RECEPTORES DE MEMBRANAS. FORMAÇÃO DO ANEL CONTRÁTIL NAS CÉLULAS EM DIVISÃO. FORMAÇÃO DO CITOESQUELETO DOS ERITRÓCITOS. DROGAS QUE INTERFEREM SOBRE A ESTRUTURA DOS MICROFILAMENTOS DE ACTINA As citocalasinas se combinam com as moléculas de actina e impedem a polimerização dessas moléculas para formar filamentos. As faloidinas se combinam lateralmente com os filamentos de actina, estabilizando-os. 2) FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS Os filamentos intermediários recebem esta denominação por apresentarem diâmetros de 8 a 10 nm, valores intermediários entre aqueles dos microfilamentos de actina (6 a 8 nm) e dos microtubos (22 a 25 nm). Enquanto os filamentos de actina e o microtúbulos estão presentes em todas as células eucariontes, a ocorrência dos filamentos intermediários citoplasmáticos é exclusiva de células de organismos multicelulares. Eles são considerados uma categoria à parte dentro do citoesqueleto, por possuírem uma série de diferenças quando comparados aos microfilamentos e aos microtubos. Enquanto esses dois últimos são formados por proteínas globulares, os monômeros de filamentos intermediários são proteínas fibrosas que se associam, formando estruturas rígidas e altamente resistentes a forças de tração. Os filamentos intermediários são mais estáveis que os microtúbulos e os filamentos de actina. Alanis Realce 28 São filamentos estruturais, não tendo participação nos movimentos internos da célula. Os filamentos intermediários se constituem da agregação de moléculas alongadas cada uma formada por três cadeias polipeptídicas enroladas em forma de hélice. Os filamentos intermediários estão presentes nas células que sofrem atrito (epiderme), também são vistos nos axônios e em todos os tipos de células musculares. PROTEÍNAS QUE CONSTITUEM OS FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 3) MICROTÚBULOS Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 29 Os microtúbulos são estruturas cilíndricas, aparentemente ocas, com aproximadamente 25 nm de diâmetros que se estendem por todo o citoplasma. Como os filamentos de actina, os microtúbulos são estruturas dinâmicas que polimerizam/despolimerizam continuamente dentro da célula. Eles estão envolvidos na determinação da forma celular, na organização do citoplasma, no transporte intracelular de vesícula e organelas, em uma variedade de movimentos celulares e na separação dos cromossomos, durante a divisão celular. As proteínas motoras do citoesqueleto são responsáveis pelo deslocamento de organelas e demais partículas citoplasmáticas. As dineínas e cinesinas promovem deslocamento quando associadas aos microtúbulos. Os microtúbulos são constituídos por dímeros de tubulinas (alfa e beta). Eles se organizam através da polimerização e despolimerização dos dímeros de tubulina. A formação dos microtúbulos independe da síntese protéica. A polimerização dos dímeros de tubulina é regulada pela concentração de íons Ca²+ e Proteínas Associadas aos microtúbulos (MAPs). Há um pool de dímeros de tubulinas livres no citoplasma prontos para formação de microtúbulos. Legenda: Os microtúbulos de cílios celulares são muito estáveis. Legenda: Os microtúbulos do fuso mitótico se formam apenas durante a divisão. 30 Nas células a estabilidade dos microtúbulos é variável. DROGAS QUE INTERFEREM COM OS MICROTÚBULOS COLCHICINA: alcalóide que paralisa a mitose durante a metáfase. Essa droga se combina especificamente os dímeros de tubulina e causa o desaparecimentodos microtúbulos menos estáveis. TAXOL: alcalóide que apresenta efeito contrário ao da colchicina. O taxol acelera a formação dos microtúbulos estabilizando-os, interrompendo a despolimerização. Toda tubulina livre do citoplasma se polimeriza. MOVIMENTOS CELULARES As organelas celulares não são fixas, elas movimentam-se no interior das células. O movimento e a posição das organelas intracelularmente estão relacionados com a função celular. Movimentos que levam a modificação na forma das células, por exemplo: contração de células musculares, células mioepiteliais, endoteliais e movimentos amebóides. Movimentos que não levam a modificação na forma das células, por exemplo: transporte intracelular de material não acompanhado por deformação celular. 7 - ESTUDO DAS ORGANELAS -ASPECTOS MORFOLÓGICOS, ESTRUTURAIS E FUNCIONAIS 1) MITOCÔNDRIA As mitocôdrias começaram a ser observadas em 1840, em células de rim e de fígado, coradas pelo método de Régaud. As estruturas observadas tinham formas alongadas e arredondadas, respectivamente. Daí o nome mitocôndria, junção do termo grego mitos, que quer dizer alongado, e chondrion, que significa pequeno grânulo, em alusão aos aspectos morfológicos que as mitocôndrias podem assumir na célula. A quantidade de mitocôndrias varia para cada tipo de célula, estando diretamente relacionada à demanda energética da célula. A distribuição de mitocôndrias no interior da maioria das células ocorre totalmente ao acaso, mas há casos em que se concentram em regiões onde a demanda energética é maior. Em vários tipos celulares as mitocôndrias estão situadas por todo o citoplasma, mudando de lugar em virtude da atividade das proteínas motoras do citoesqueleto. Em outras células as mitocôndrias encontram-se fixas localizadas no citoplasma onde existe grande consumo de energia. Legenda: Nos epitélios ciliados as mitocôndrias se acumulam perto dos cílios. 31 Nas células musculares estriadas as mitocôndrias estão posicionadas entre os feixes de miofibrilas. Também são encontrados acúmulos de mitocôndrias em células transportadoras de íons como as células dos túbulos contorcidos renais. ULTRA - ESTRUTURA DA MITOCÔNDRIA As mitocôndrias podem ser detectadas com microscopia óptica comum, mas detalhes da sua estrutura só são observados com o uso de um microscópio eletrônico. Estas organelas são constituídas de duas membranas, estrutural e funcionalmente distintas. Elas definem dois compartimentos na mitocôndria, o espaço intermembrana, que separa as membranas interna e externa, e a matriz mitocondrial, que está circundada pela membrana interna. Na matriz podem ser observados ribossomos, DNA mitocondrial e alguns glóbulos eletron-densos de fosfato de cálcio. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MITOCÔNDRIA A composição química das membranas das mitocôndrias, em geral, é de lipídios e proteínas, mas a quantidade relativa desses dois componentes pode variar. Assim, a membrana externa contém 50% de lipídios e 50% de proteínas, enquanto na interna encontramos apenas 20% de lipídios e 80% de proteínas. Entre estas proteínas, estão os citocromos, que fazem parte da cadeia respiratória, a ATP sintetase, que participa da síntese do ATP, NADH desidrogenase, Legenda: Nos espermatozóides as mitocôndrias se acumulam próximo ao flagelo. 32 que libera um par de elétrons para a cadeia respiratória, a succinato desidrogenase, que catalisa uma das reações do ciclo de Krebs, a carnitina acetiltransferase, etc. PROPRIEDADES DA MITOCÔNDRIA A respiração, em um sentido mais amplo, pode ser definida como sendo o processo de oxidação das moléculas orgânicas acompanhado da liberação de energia, a qual é aproveitada na síntese de ATP. Entre os compostos que, após a oxidação, resultam em alto rendimento de ATP estão os carboidratos e os lipídios, mas não se pode esquecer que os compostos aminados, como os aminoácidos, também podem ser oxidados e liberar energia para produzir ATP. As células utilizam dois mecanismos para retirar energia dos nutrientes: glicólise aeróbica e fosforilação oxidativa, que se realiza nas mitocôndrias. As células utilizam adenosina-trifosfato (ATP) como fonte de energia celular, apesar da energia contida nos hidratos de carbono e gorduras. “Um homem adulto tem energia depositada em glicogênio suficiente apenas para um dia, mas gorduras (ácidos graxos) suficientes para fornecer energia durante um mês”. “Quando o organismo está em repouso, as células usam mais glicose, proveniente do glicogênio, porém durante o exercício físico, há mobilização dos ácidos graxos depositados nas gorduras” (JUNQUEIRA, 2007). BIOGÊNESE MITOCONDRIAL As mitocrôndrias são formadas a partir da divisão e crescimento de mitocôndrias pré- existentes. Embora as mitocôndrias contenham DNA, este não contém todas as informações necessárias para que a organela possa viver independentemente do resto da célula. DEFEITOS MITOCONDRIAIS Têm sido detectados em várias doenças especialmente aquelas que envolvem tecidos que necessitam de uma alta demanda energética proveniente de respiração, como tecido muscular, onde a miopatia mitocondrial leva a uma fraqueza do músculo, ou como no tecido nervoso, onde uma neuropatia ou encefalopatia decorrente das mutações em genes para síntese de proteína mitocondrial podem resultar em epilepsia e ou cegueira. 2) RIBOSSOMOS E SÍNTESE PROTEÍCA Nas células, a informação passa do DNA para o RNA e deste para as PROTEÍNAS. Cada gene consiste de uma sequência linear de nucleotídeos que determina a sequência de aminoácido em um polipeptídeo. Dois processos são fundamentais para que isso ocorra: a transcrição e a tradução. Durante a transcrição, a informação contida na sequência de nucleotídeos do gene é codificada em moléculas de RNAm. Durante a tradução, a sequência de códons (cada três nucleotídeos consecutivos) do RNAm é utilizada para adicionar aminoácidos específicos, um a um, para a formação de uma cadeia polipeptídica. A tradução do RNAm ocorre nos ribossomos, uma organela constituída de RNAr e proteínas. A tradução requer também moléculas de RNAt, que se liga ao aminoácido específico de acordo como anticódon (sequência de três nucleotídeos) e este se associa ao códon do RNAm no ribossomo, 33 trazendo assim os aminoácidos para serem incorporados à cadeia polipeptídica na ordem precisa determinada pelo DNA. BLOQUEIO DA SÍNTESE PROTEÍCA Até 1940, não havia um tratamento eficaz para vários tipos de doenças infecciosas. Mas, a partir desta data, foram descobertas várias substâncias com capacidade de inibir o crescimento de bactérias. Estas substâncias são os antibióticos e muitos deles têm uma ação específica sobre as bactérias, bloqueando, na sua maioria, etapas da síntese protéica, como ocorre com a ESTREPTOMICINA, CLORAFENICOL, TETRACICLINA e ERITROMICINA. 3) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO É formado por um sistema de membrana interconectada na forma de tubos ramificados, às vezes na forma de cisternas, que delimitam uma cavidade mais conhecida como luz. Podemos distinguir dois tipos de retículo. O Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) ou granular que apresenta ribossomos associados e uma estrutura na forma de cisternas. Células com intensa síntese protéica, como as células acinosas do pâncreas, possuem Retículo Endoplasmático Rugoso bastante desenvolvido. Na ausência de ribossomos, o Reetículo endoplasmático é denominado liso (REL) ou agranular, formando estruturas predominantemente tubulares. Células com Retículo Endoplasmático Liso abundante estão relacionadas à síntese de hormônios esteróides, como as células deLeyding nos testículos; à degradação de glicogênio, como os hepatócitos no fígado. Uma característica estrutural do Retículo Endoplasmático é a continuidade com o envoltório nuclear. O Retículo Endoplasmático é encontrado na maioria das células eucariontes, onde ocupa em média 10% do volume celular. A quantidade de Retículo Endoplasmático e sua localização no citoplasma variam de acordo com o tipo e o metabolismo celular. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. MÉTODOS DE ESTUDOS DE RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 34 O Retículo Endoplasmático pode ser estudado através de técnica de microscopia ótica comum e microscopia eletrônica ou ainda por meio de ensaios bioquímicos. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO MEMBRANAS: à semelhança das demais biomembranas, as membranas do Retículo Endoplasmático são formadas por uma bicamada lipídica com proteínas associadas. Os lipídios presentes correspondem a 30% do seu conteúdo, sendo principalmente fosfolipídios. As proteínas correspondem a 70%, onde assumem diferentes funções como proteínas estruturais, glicoproteínas ou enzimas. LUZ: a luz do Retículo Endoplasmático é aquosa e de composição bastante variada, dependendo do tipo celular em questão. As substâncias mais abundantes correspondem ao principal produto de secreção celular. Os poliribossomos encontram-se dispostos em espirais na superfície de membrana do Retículo Endoplasmático Rugoso. Os poliribossomos vistos no citoplasma são responsáveis pela síntese de proteínas que devem permanecer no citoplasma ou serem destinadas ao núcleo, mitocôndrias, cloroplastos ou peroxissomos. Durante a síntese protéica as subunidades maiores e menores dos ribossomos encontram-se unidas; a subunidade maior fica associada à membrana do retículo enquanto a subunidade menor fica ligada ao RNAm. FUNÇÕES DE RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Síntese protéica - proteínas solúveis: secretadas ou destinadas a outras organelas. Proteínas transmembrana: transporte de moléculas. Síntese de lipídios: fosfolipídios, ceramidas e colesterol. Síntese de hormônios esteróides: progesterona, andrógenos, estrogênios, glicocorticóides, mineralocorticóides. Comunicação entre as organelas: tráfego de vesículas, proteínas motoras. Destoxificação: hidroxilação de drogas insolúveis em água. Modificações de lipídios e proteínas: alteração na conformação final de polipeptídeos; formação de ponte dissulfeto; glicosilação; âncora glicosil-fosfatidil-inositol e elongação e dessaturação de ácidos graxos. Contração muscular: reticulo sarcoplasmático – reservatório de cálcio. Glicogenólise: reação de desfosforilação para obter glicose a partir de glicogênio. 4) COMPLEXO DE GOLGI Grande parte das proteínas e lipídios sintetizados no retículo endoplasmático tem como destino a superfície celular ou mesmo o meio extracelular. A via biossintética secretora é composta pelo RE, sítio de síntese das substâncias; pelo complexo de Golgi e pelas vesículas de transporte. Juntos, eles promovem o processamento, a seleção e o transporte das substâncias a serem secretadas da célula. Também tem o papel fundamental na biogênese dos lisossomos. O complexo de Golgi é uma organela formada por cisternas achatadas de forma irregular. Sua localização varia com tipo e a função da célula. Nesta organela também são compreendidas as vesículas esféricas de transição que transportam material do retículo endoplasmático para o complexo de Golgi. O complexo de Golgi apresenta uma face convexa denominada de face cis, próxima ao núcleo celular e ao RE. 35 A face côncava denominada face trans ou distal é localizada mais distante do núcleo e do RE, voltada para membrana plasmática. O conteúdo das cisternas de Golgi varia com o tipo celular, em estudos in situ foi detectada atividade enzimática nas membranas ou cavidades do complexo. MÉTODOS DE ESTUDOS DO COMPLEXO DE GOLGI Técnicas de impregnação metálica, utilizando principalmente prata ou ósmio, como aquela utilizada por Golgi, são empregadas até os dias de hoje para a detecção específica das cistenas CIS do complexo de Golgi. A partir de 1950, com o uso do ME de transmissão, foi possível entender a ultra-estrutura desta organela. Outro método para o estudo das reações bioquímicas que acontecem no CG é o isolamento desta organela. Para isto, devem ser empregadas técnicas de centrifugação diferencial e gradiente em sacarose. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. Legenda: Complexo de Golgi visto pela microscopia eletrônica de transmissão. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 36 ASPECTOS FUNCIONAIS DO COMPLEXO DE GOLGI Através da via secretora do complexo de Golgi são transportadas: proteínas, lipídios e carboidratos para seus destinos finais. Na via secretora ocorre o empacotamento de macromoléculas em diferentes vesículas de transporte que surgem da face trans do Golgi liberando seu conteúdo nos locais adequados. Glicosilação: acontece a adição de açucares às proteínas e aos lipídios, além do processamento dos açucares. Sulfatação, fosforilação e síntese de polissacarídeos, formação do acrossomo e formação de membranas celulares. 5) ENDOSSOMOS Os endossomos são compartimentos que se formam na superfície da membrana plasmática, geralmente é visualizado próximo ao complexo de Golgi e do núcleo da célula. Seu interior é ácido com pH entre 5 e 6. O compartimento endossomal é um local de separação e enderaçamento de moléculas introduzidas no citoplasma por vesículas de pinocitose, formando a via endocítica. Costumam-se distinguir endossomos precoces e tardios. 6) LISOSSOMOS As moléculas retidas nos endossomos tardios passam para os lisossomos, os lisossomos são conhecidos como compartimentos finais da via endocítica. Os lisossomos são ricos em enzimas digestivas. Os lisossomos são corpúsculos esféricos envolvidos por unidade de membrana, que contém enzimas hidrolíticas com atividade máxima em pH ácido (hidrolases ácidas). 7) PEROXISSOMOS Algumas oxidases que participam do catabolismo peroxissomal, como a acil-oxidase, a D- aminoácido oxidase e a urato oxidase, acarretam a formação de peróxido de hidrogênio (H2O2). Essa molécula pode ser extremamente tóxica, promovendo a oxidação de vários componentes, como, por exemplo, a de aminoácidos. Nos peroxissomos, o peróxido de hidrogênio é Legenda: Desenho esquemático dos aspectos funcionais do Complexo de Golgi. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 37 degradado em oxigênio molecular e água pela catalase, enzima que representa 40% das enzimas da matriz desta organela. Os peroxissomos têm função de desintoxicação. Quando uma pessoa ingere etanol, cerca da metade dessa substância é oxidada pelos peroxissomos dos hepatócitos e dos rins. Os peroxissomos participam da β-oxidação dos ácidos graxos, calcula-se que 30% dos ácidos graxos sejam oxidados em acetil-CoA nos peroxissomos. As enzimas encontradas no interior dos peroxissomos variam de célula a célula, em uma mesma célula nem todos os peroxissomos tem a mesma composição enzimática. 8) NÚCLEO - ENVOLTÓRIO NUCLEAR A compartimentalização do material genético é uma característica fundamental das células eucariontes e, baseando-se na existência de trocas núcleo-citiplasma obrigatórias à vida celular, é esperado que existam mecanismos de importação-exportação de componentes produzidos em um dos compartimentos e destinados ao outro. Considerando que na maioria das células eucariontes, o envoltório nuclear é desintegradoe reestruturado durante o ciclo celular, podemos também esperar a existência de mecanismos não menos complexos de regulação da estrutura dos diferentes compartimentos do envoltório nuclear. CROMATINA E CROMOSSOMOS Cromatina é o complexo de DNA, proteínas histônicas e não histônicas, presente no núcleo de células em intérfase. Moléculas de RNA podem fazer parte temporariamente desse complexo. Durante a fase de divisão celular, a cromatina sofre alterações em sua morfologia, composição e função, apresentando-se sob a forma de unidades individualizadas conhecidas por cromossomos. Nos núcleos interfásicos, a cromatina pode se apresentar frouxa ou compacta, granulosa ou filamentosa e com distribuição textual variada, quando se consideram células de um mesmo tecido ou, até mesmo, tipos celulares em diferentes momentos fisiológicos, sendo assim identificados diferentes fenótipos nucleares. Legenda: Núcleo visto pela microscopia eletrônica de transmissão. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 38 Com frequência, a cromatina se acha ligada à matriz nuclear, uma estrutura filamentosa protéica com diversos papeis, entre os quais os de compactação e organização da cromatina, o de regulação da expressão gênica e o da replicação de DNA. O DNA é o banco de informações genéticas da célula e seu vetor pelas várias gerações celulares. O DNA encontra-se na cromatina na forma de macromoléculas. Constitui-se de duas cadeias helicoidais de polinucleotídeos complementares (purina – pirimidina), que se associam por pontes de hidrogênio, girando para a direita ao redor de um eixo imaginário, lembrando uma escada helicoidal. Enquanto a disposição das bases nitrogenadas pareadas corresponderia aos degraus dessa escada, perpendiculares ao eixo central, as cadeias de açúcares-fosfato corresponderiam ao seu corrimão. As histonas são proteínas básicas nucleares de alto ponto isoelétrico, encontradas nos eucariotos. São importantes componentes da estrutura da cromatina, participando não somente como repressoras, mas também como ativadoras da transcrição do DNA. Como o DNA, as histonas são sintetizadas na fase “S” do ciclo celular. A razão de massa DNA/Histonas é igual 1,0. Tipos de histonas: H1; H2; H3 e H4. Proteínas não histônicas: admite-se que essas proteínas desempenhem variados papéis na cromatina, desde o estrutural até o enzimático, participando da regulação da atividade gênica. Fazem parte desse grupo as enzimas que atuam nos processos de transcrição, replicação e reparo do DNA e nos processos de condensação e descondensação cromatínica. Os cromossomos apresentam tamanho relativamente constante nas diferentes células de uma mesma espécie, em mesma fase do processo de divisão. O comprimento dos cromossomos na espécie humana atingem de 4 a 6 micrômetros. O conjunto das características morfológicas que permite a caracterização dos lotes cromossômicos de um indivíduo é denominado cariótipo. 9) NUCLÉOLO O nucléolo é a organela celular cuja função é produzir ribossomos. Seu tamanho e forma dependem do estado funcional celular, variando conforme a espécie e, dentro de uma espécie, de tecido para tecido e mesmo de célula para célula. Muitas vezes o nucléolo é visto próximo à periferia nuclear, porém essa não é uma regra fixa. Quanto mais forte a sobrecarga funcional celular, maior será o nucléolo. É o que ocorre em células em processo de secreção (células Legenda: Desenho esquemático dos pares de base do DNA. Fonte: Livro A célula do autor Hernandes F. Carvalho. 39 glandulares e neurônios) e em muitas células tumorais. Por outro lado, como exemplos de células com nucléolos pequenos têm as células endoteliais e as da glia. Podem ser observados um ou mais nucléolos por núcleo, porém a maioria das células possui apenas um nucléolo. QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) Em uma aula de Biologia, o professor apresentou aos alunos algumas organelas citoplasmáticas e suas respectivas funções. As organelas apresentadas foram: I. lisossomo; II. complexo de Golgi; III. Mitocôndria e IV. Ribossomo. Quatro alunas, estudando sobre o assunto, montaram a seguinte tabela: ALUNAS ASSOCIAÇÃO ENTRE FUNÇÃO E ORGANELAS Ana Digestão celular I; Secreção II; Respiração III e Síntese protéica IV. Paula Digestão celular II; Secreção IV; Respiração I e Síntese protéica III. Júlia Digestão celular III; Secreção I; Respiração IV e Síntese protéica II. Lara Digestão celular IV; Secreção III; Respiração II e Síntese protéica I. Rita Digestão celular III; Secreção I; Respiração II e Síntese protéica IV. A aluna que acertou a associação entre a organela e a sua função foi: a) Paula. b) Julia. c) Lara. d) Ana. e) Rita. 2) Assinale a alternativa CORRETA quanto à célula. a) O peroxissoma é responsável pelo armazenamento das proteínas ligadas ao peróxido de nitrogênio e é constituído por uma rede de túbulos separados. b) O retículo endoplasmático liso possui a função de sintetizar proteínas e é constituído por uma rede de túbulos separados. c) O retículo endoplasmático rugoso possui a função de sintetizar proteínas e é constituído por uma rede de túbulos interconectados que se comunicam com o envoltório nuclear. d) O complexo de Golgi possui algumas funções, dentre elas, é responsável pela formação das mitocôndrias e pela formação do espermatozoide. É constituído por uma rede de túbulos interconectados que permitem o armazenamento de lipídeos. e) O lisossomo possui a função de sintetizar lipídio e é constituído por uma rede de lipídeos. Legenda: Célula sanguínea jovem (mieoloblasto) mostrando dois nucléolos (SETA). 40 3) As organelas que estão distribuídas no citoplasma são fundamentais para o funcionamento e para a adaptação das células em suas funções. Tanto maratonistas (corredores de prova de longa distância) quanto insetos voadores, como as abelhas, que sustentam o batimento de suas asas durante muito tempo, possuem uma taxa metabólica elevada em suas células musculares. As células musculares de maratonistas e de insetos voadores contêm grande quantidade de: a) Vacúolo, que armazena Ca+2 para a contração muscular. b) Complexo Golgi, que secreta enzimas para sintetizar hormônios. c) Lisossomo, que faz autofagia para eliminar partes desgastadas das células musculares. d) Mitocôndria, que fornece energia para a contração muscular. e) Mitocôndria, que fornece carboidratos para a contração muscular. 4) Na aula de Biologia, o professor fez a seguinte afirmação: "A produção de ribossomos depende, indiretamente, da atividade dos cromossomos. Em seguida pediu a seus alunos que analisassem a afirmação e a explicassem. Foram obtidas cinco explicações diferentes, que se encontram a seguir citadas. Assinale a única afirmação CORRETA: a) Os cromossomos são constituídos essencialmente por RNA ribossômico e proteínas, material utilizado na produção de ribossomos. b) Os cromossomos são constituídos essencialmente por RNA mensageiro e proteínas, material utilizado na produção de ribossomos. c) Os cromossomos contêm DNA; este controla a síntese de ribonucleoproteínas que formarão o nucléolo e que, posteriormente, farão parte dos ribossomos. d) Os cromossomos são constituídos essencialmente por RNA transportador e proteínas, material utilizado na produção de ribossomos. e) Os cromossomos, produzidos a partir do nucléolo, fornecem material para a organização dos ribossomos. 5) A organela citoplasmática quese origina a partir do nucléolo e que sintetiza proteínas é o: a) Ribossomo. b) Centríolo. c) Lisossomo. d) Mitocôndria. e) Complexo de Golgi. 6) A membrana plasmática é constituída de uma bicamada de fosfolipídeos, onde estão mergulhadas moléculas de proteínas globulares. As proteínas aí encontradas: a) Estão dispostas externamente, formando uma capa que delimita o volume celular e mantém a diferença de composição molecular entre os meios intra e extracelular. b) Apresenta disposição fixa, o que possibilita sua ação no transporte de íons e moléculas através da membrana. c) Tem movimentação livre no plano da membrana, o que permite atuarem como receptores de sinais. d) Dispõem-se na região mais interna, sendo responsáveis pela maior permeabilidade da membrana a moléculas hidrofóbicas. e) Localizam-se entre as duas camadas de fosfolipídeos, funcionando como um citoesqueleto, que determina a morfologia celular. 41 7) As células animais apresentam um revestimento externo específico, que facilita sua aderência, assim como reações a partículas estranhas, como, por exemplo, as células de um órgão transplantado. Esse revestimento é denominado: a) Membrana celulósica. b) Glicocálix. c) Microvilosidades. d) Cílios. e) Desmossomos. 8) Em um experimento em que foram injetados aminoácidos radioativos em um animal, a observação de uma de suas células mostrou os seguintes resultados: após 3 minutos, a radioatividade estava localizada na organela X (demonstrando que a síntese de proteínas ocorria naquele local); após 20 minutos, a radioatividade passou a ser observada na organela Y; 90 minutos depois, verificou-se a presença de grânulos de secreção de radioativos, uma evidência de que as proteínas estavam próximas de serem exportadas. As organelas X e Y referidas no texto são, RESPECTIVAMENTE: a) O complexo Golgi e o lisossomo. b) O retículo endoplasmático liso e o retículo endoplasmático rugoso. c) A mitocôndria e o ribossomo. d) O retículo endoplasmático rugoso e o complexo Golgi. e) O centríolo e o retículo endoplasmático liso. 9) Mergulhadas no citoplasma celular encontram-se estruturas com formas e funções definidas, denominadas ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS, indispensáveis ao funcionamento do organismo vivo. Associe as organelas com suas respectivas funções: 1) Complexo de Golgi. 2) Lisossoma. 3) Peroxissoma. 4) Ribossoma. 5) Centríolo. ( ) Responsável pela desintoxicação de álcool e decomposição de peróxido de hidrogênio. ( ) Local de síntese protéica. ( ) Modifica, concentra, empacota e elimina os produtos sintetizados no Retículo Endoplasmático Rugoso. ( ) Vesícula que contém enzima fortemente hidrolíticas formadas pelo Complexo de Golgi. ( ) Responsável pela formação de cílios e flagelos. Assinale a sequência CORRETA: a) 3; 4; 1; 2; 5. b) 2; 3; 1; 5; 4. c) 2; 1; 3; 4; 5. d) 1; 3; 2; 4; 5. e) 3; 4; 2; 5; 1. 10) A colchicina, substância presente na Colchicum autumnale, se liga especificamente a microtúbulos desmontando-os, e, dessa forma, interfere na divisão celular. Um dos principais efeitos adversos do tratamento com a colchicina são diarreias, causadas pela inibição da multiplicação celular do epitélio intestinal. A estrutura celular envolvida na divisão celular que seria afetada pela colchicina é o(a): a) Nucléolo. b) Complexo de Golgi. c) Fuso mitótico. 42 d) Mitocôndria. e) Membrana celular. 8 - CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR Um dos fenômenos mais intrigantes de toda a natureza é a divisão de uma célula. As células se duplicam perpetuando a vida e, se houver caminho para imortalidade, este encontra-se nos mecanismos que regem esta duplicação. As células atravessam processos contínuos e descontínuos ao longo de cada ciclo, realizando quatro tarefas principais: CRESCER (refere-se à duplicação de tudo o que há dentro da célula que não seja o DNA cromossômico), REPLICAR seu DNA, SEGREGAR seus cromossomos e se DIVIDIR. CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR MITOSE OU FASE DISTRIBUTIVA: devido à grande mudança arquitetônica da célula, é a fase visualmente mais dramática do ciclo celular. Foi definida a partir da segregação cromossômica. INTÉRFASE OU FASE PREPARATÓRIA: compreende o período entre duas divisões celulares. Nessa etapa, a célula armazena material suficiente para geração de suas células- filhas. MITOSE Durante a mitose, os cromossomos condensam-se e se distribuem de forma a garantir a separação das cromátides irmãs, duplicadas durante a fase “S” entre as células-filhas. Dessa forma, cada uma delas carrega o mesmo número de cromossomos da célula mãe. A mitose pode ser dividida em 6 FASES: 1) PRÓFASE: caracteriza-se por apresentar cromossomos em processos de condensação. Esses cromossomos estão distribuídos aleatoriamente no núcleo e o arranjo de microtúbulos observado na intérfase está desfazendo. 2) PROMETÁFASE: os cromossomos estão mais condensados e espalhados pela célula, após o rompimento do envoltório nuclear. O fuso mitótico já está formado e os microtúbulos formadores do fuso ligam-se aos cinetócoros dos cromossomos, que, então, começam a migrar para a região equatorial da célula. Legenda: Desenho esquemático do ciclo celular Fonte: Enciclopédia livre. Alanis Realce 43 3) METÁFASE: nesta fase, os cromossomos estão todos alinhados na região equatorial da célula, formando a placa metafásica. Entre a metáfase e a fase seguinte, ocorre o ponto de verificação da montagem do fuso, durante o qual se verifica se todos os cromossomos estão ligados aos microtúbulos do fuso mitótico e alinhados na placa metafásica. 4) ANÁFASE: as cromátides irmãs, que estavam alinhadas na placa metafásica, separam-se umas das outras e são puxadas para pólos opostos da célula. 5) TELÓFASE: observa-se o início da remontagem do núcleo e o descondensação dos cromossomos, antes que ocorra a separação definitiva das células-filhas na citocinese. 6) CITOCINESE: além da distribuição do material genético contido nos cromossomos, durante a mitose também há separação do conteúdo citoplasmático entre as células-filhas. O comportamento dos centríolos, que estão associados ao centrossomo e que coordenam a formação e movimentação do fuso mitótico. CONTROLE DO CICLO CELULAR Nas células eucariontes o controle do processo de reprodução celular é feito por diversos produtos gênicos. Os produtos gênicos são regulados por fatores extracelulares como nutrientes ou fatores de crescimento que fazem com que a divisão celular ocorra coordenadamente com as necessidades do organismo. CÉLULAS LÁBEIS: divisão contínua (Go, G1 e G2). Ex: células da epiderme, células sanguíneas. CÉLULAS ESTÁVEIS: nível baixo de replicação (Go). Ex: células epiteliais da mucosa intestinal. CÉLULAS PERMANENTES: não se dividem após a vida pós-natal. Ex: neurônios; células dos músculos: esquelético e cardíaco, etc. EVENTOS MOLECULARES DO CRESCIMENTO CELULAR INTERFASE 1 - PRÓFASE 2 - PROMETÁFASE 3 - METÁFASE 4 - ANÁFASE 5 - TELÓFASE 6 - CITOCINESE CÉLULAS - FILHAS Alanis Realce 44 Membrana Plasmática. Ativação do Receptor: EGF, PDGF, etc. Transdutores de Sinais e Mensageiros Secundários: Ex: tirosinoquinase (proliferação celular). Fatores de Crescimento e o seu Receptor de Membrana. INIBIÇÃO DO CRESCIMENTO: é o controle da divisão celular. Mantém a integridade de um tecido, havendo um total equilíbrio. Ex: gens supressores, interferon, TGF - B, etc. ADAPTAÇÕES CELULARES DO CRESCIMENTO E DIFERENCIAÇÃO HIPERPLASIA: consiste no aumento no número de células em um órgão ou tecido, podendo ter um aumento de volume. Ex: mamas na lactação (fisiológica) e nos casos de CÂNCER(patológico). Metaplasia: adaptação. Hipertrofia e Atrofia. MEIOSE É o processo pelo o qual os organismos de reprodução sexuada produzem gametas (óvulos e espermatozóides) com metade do número de cromossomos. Tal redução é muito importante porque, quando essas células se fundem, o zigoto resultante adquire um conjunto completo de cromossomos. Portanto, a reprodução sexuada produz descendentes que herdam informações genéticas de ambos os pais. Assim, a cada geração, um novo conjunto de genes é criado em cada indivíduo, gerando enorme diversidade. O novo organismo que recebe cromossomos de origem materna e paterna, permanece com o mesmo número de cromossomos da espécie. Isso só é possível porque os gametas haplóides surgem de células diplóides pelo processo de meiose. Alanis Realce 45 9 – GAMETOGÊNESE, FECUNDAÇÃO E IMPLANTAÇÃO TERMINOLOGIA EM EMBRIOLOGIA OVÓCITO: célula germinativa, ou sexual, feminina, produzida no ovário. Quando maduro é chamado ovócito secundário. ESPERMATOZÓIDE: célula germinativa, ou sexual masculino, produzida pelo testículo. EMBRIÃO: este termo refere ao ser humano em desenvolvimento durante os estágios iniciais (Ex: zigoto, mórula, blastocisto). ZIGOTO: esta célula resulta da união do ovócito secundário ao espermatozóide, é o início de um novo ser humano. CLIVAGEM: é a série de divisões celulares mitóticas do zigoto que resultam na formação das primeiras células embrionárias, denominadas blastômeros. MORULA: quando a clivagem do zigoto produz 12 a 32 blastômeros, o embrião é denominado mórula, assemelha-se a uma amora. O estágio de mórula ocorre 3 dias após a fertilização. BLASTOCISTO: depois de deslocar-se da tuba uterina para o útero, forma-se dentro uma cavidade cheia de fluído. Esta transformação converte a mórula em blastocisto. FETO: após o período embrionário (8 semanas), o ser humano em desenvolvimento é chamado feto. Durante o período fetal (da 9ª semana até o nascimento), ocorrem a diferenciação e o crescimento dos tecidos e órgãos formados durante o período embrionário. GAMETOGÊNESE O espermatozóide e o ovócito são células sexuais altamente especializadas. Eles contêm a metade do número de cromossomos (23 em vez de 46). O número de cromossomos é reduzido por um tipo de divisão denominada meiose, ocorre durante a formação dos gametas: espermatogênese e ovogênese. É o processo de formação e desenvolvimento dos gametas, ou células germinativas (ovócitos e espermatozóides). Estas células sexuais são preparadas para a fertilização. MEIOSE: consiste em duas divisões celulares meióticas, o número de cromossomos é reduzido pela metade (23, o número haplóide). A primeira divisão meiótica é uma divisão de redução. Os cromossomos homólogos (um de cada progenitor) formam pares na prófase e depois se separam durante a anáfase. A segunda divisão meiótica vem após a primeira divisão. Cada cromossomo divide-se e cada metade é tracionada para um pólo diferente, mantendo-se o número haplóide. A segunda fase divisão é semelhante a uma mitose comum. IMPORTÂNCIA DA MEIOSE Mantém constante o número de cromossomos. Permite a seleção ao acaso dos cromossomos maternos e paternos. Crossing-over de segmentos de cromossomos, embaralha os genes e produz uma recombinação do material genético. ESPERMATOGÊNESE É uma sequência de eventos, onde as células germinativas primitivas, as espermatogônias são transformadas em células germinativas maduras (espermatozóides). Este processo inicia-se na puberdade. As espermatogônias ficam adormecidas nos túbulos seminíferos do testículo desde o final do período fetal e começam a aumentar de número na puberdade. Após várias divisões mitóticas, Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce 46 as espermatogônias crescem e passam por mudanças se transformando em espermatócitos primários, que passam por uma divisão de redução, a primeira divisão meiótica, formando DOIS ESPERMATÓCITOS SECUNDÁRIOS, que passam por uma segunda divisão meiótica formando QUATRO ESPERMÁTIDES. Essas quatro espermátides por sua vez se transformam em QUATRO ESPERMATOZÓIDES MADUROS. Essa transformação é chamada de ESPERMIOGÊNESE. OBS: ESPERMATOGÊNESE: é a formação de espermatozóides e demora cerca de 2 meses. Quando é completa, os espermatozóides entram na luz dos túbulos seminíferos. ESPERMIOGÊNESE: é a transformação de espermátides em espermatozóides. O núcleo se condensa, o acrossoma se forma, e a maior parte do citoplasma é perdida. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. OVOGÊNESE Sequência de eventos pelos quais as ovogônias transformam-se em ovócitos. Começa durante o período fetal, mas só termina na puberdade. Faz parte do ciclo ovariano. O ciclo ocorre mensalmente durante toda a vida reprodutiva das mulheres. No início da vida fetal, os ovócitos primitivos (ovogônias) proliferam por divisão mitótica. Antes do nascimento, as ovogônias aumentam de tamanho, formando ovócitos primários. Estes ovócitos permanecem em prófase até a puberdade. Logo após a ovulação, um ovócito primário termina a primeira divisão meiótica. O ovócito secundário recebe quase todo o citoplasma na ovulação, o núcleo do ovócito secundário inicia a segunda divisão meiótica, chegando somente até a metáfase, onde a divisão é interrompida. A segunda divisão meiótica é completada quando o ovócito secundário é fertilizado. O ovócito secundário liberado na ovulação está envolto por uma capa de material amorfo, chamado de zona pelúcida, e por uma camada de células foliculares, denominada corona radiata. 47 Geralmente até 2 milhões de ovócitos primários estão presentes nos ovários de uma menina recém-nascida. A maioria desses ovócitos regride durante a infância. Somente permanecendo 40.000. Destes, somente cerca de 400 amadurecem e são expelidos na ovulação. - CÉLULAS FOLICULARES - CÉLULAS FOLICULARES - OVÓCITO PRIMÁRIO - ZONA PELÚCIDA - CÉLULAS DA TECA - CÉLULAS FOLICULARES - CÉLULAS FOLICULARES (GRANULOSA) - LÍQUIDO FOLICULAR - CÉLULAS DA TECA EXTERNA - CÉLULAS DA TECA INTERNA - CÉLULAS DA TECA INTERNA - CÉLULAS DA TECA EXTERNA - LÍQUIDO FOLICULAR - CÉLULAS FOL. (GRANULOSA) - CÉLULAS FOLICULARES (GRANULOSA) - COROA RADIADA - FOLÍCULO PRIMORDIAL - FOLÍCULO PRIMÁRIO - FOLÍCULO PRIMÁRIO MULTILAMINAR - FOLÍCULO SECUNDÁRIO (ANTRAL) - FOLÍCULO MADURO (GRAAF) 48 CICLO MENSTRUAL FECUNDAÇÃO Normalmente, o sítio de fecundação é a ampola da tuba uterina, sua porção maior e mais dilatada. Se o ovócito não for fecundado ali, ele passa lentamente pela tuba em direção à cavidade do útero, onde se degenera. A fecundação é uma complexa sequência de eventos moleculares coordenados que inicia com o contato entre um espermatozóide e um ovócito e termina com a mistura dos cromossomos maternos e paternos na metáfase da primeira divisão mitótica do zigoto. TRATO GENITAL FEMININO Fonte: Medical illustrations. 49 FASES DA FECUNDAÇÃO 1ª) PASSAGEM DO ESPERMATOZÓIDE ATRAVÉS DA COROA RADIADA DO OVÓCITO: dispersão das células foliculares da coroa radiada resulta principalmente da ação da enzima hialuronidase, liberada pelo acrossoma do espermatozóide. 2ª) PENETRAÇÃO DA ZONA PELÚCIDA: ação de enzimas proteolíticas liberadas pelo acrossoma (esterases e neuraminidase). Logo que o spz penetra a zona pelúcida, ocorre umareação zonal, tornando impermeável a outros espermatozóides. 3ª) FUSÃO DAS MEMBRANAS PLASMÁTICAS DO OVÓCITO E DO ESPERMATOZÓIDE: a cabeça e a cauda do espermatozóide entram no citoplasma do ovócito, mas a membrana plasmática do espermatozóide fica para trás. Legenda: Fases da fecundação. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 4ª) TÉRMINO DA SEGUNDA DIVISÃO MEIÓTICA DO OVÓCITO: o ovócito completa a segunda divisão meiótica, formando um ovócito maduro e o segundo corpo polar. O núcleo do ovócito maduro torna-se o pronúcleo feminino. 5ª) FORMAÇÃO DO PRONÚCLEO MASCULINO: dentro do citoplasma do ovócito, o núcleo do espermatozóide aumenta para formar o pronúcleo masculino. A cauda do espermatozóide degenera. 6ª) LISE DA MEMBRANA DO PRONÚCLEO: ocorrem agregação de cromossomos, arranjo dos cromossomos para a divisão celular mitótica e a primeira clivagem do zigoto. A combinação de 23 cromossomos em cada pronúcleo resulta em um zigoto com 46 cromossomos. Legenda: Fases da fecundação. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 50 CLIVAGEM DO ZIGOTO A clivagem consiste em divisões mitóticas repetidas do zigoto, resultando em rápido aumento do número de células. A divisão do zigoto inicia-se cerca de 30 horas após a fecundação. Essas células embrionárias (blastômeros) tornam – se menores a cada divisão por clivagem. A clivagem ocorre normalmente quando o zigoto passa pela tuba uterina. Durante a clivagem, o zigoto ainda se situa dentro da zona pelúcida. Após o estágio de 8 células, o blastômero mudam sua forma e se agrupam firmemente uns com os outros para formar uma bola compacta de células. Quando já existem 12 a 32 blastômeros, o concepto é chamado de mórula. Legenda: Clivagem do zigoto. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. FORMAÇÃO DO BLASTOCISTO Logo após a mórula ter alcançado o útero (cerca de 4 dias após a fecundação), o fluído da cavidade uterina passa através da zona pelúcida para formar um espaço preenchido por fluído, a cavidade blastocística, no interior da mórula. Como o fluído aumenta na cavidade, os blastômeros são separados em duas partes: O TROFOBLASTO: uma delgada camada celular externa que formará a parte embrionária da placenta. O EMBRIOBLASTO: um grupo de blastômeros localizados centralmente que dará origem ao embrião. OBS: a produção de HCG pelas células trofoblásticas começa 48 horas após a fecundação. NIDAÇÃO NA PAREDE UTERINA Após o blastocisto permanecer suspenso no fluído da cavidade uterina por cerca de 2 dias, a zona pelúcida se degenera e desaparece. A degeneração da zona pelúcida permite ao blastocisto aumentar rapidamente em tamanho e cerca de 6 dias após a fecundação, o blastocisto adere ao epitélio endomentrial (nidação). Logo que ele adere ao epitélio endometrial, o trofoblasto começa a proliferar rapidamente e se diferencia em duas camadas: O CITOTROFOBLASTO: a camada interna de células. O SINCICIOTROFOBLASTO: a camada externa. Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce 51 Legenda: Nidação. Fonte: Medical illustrations. Legenda: Nidação. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) Rodrigo com 13 anos de idade apresenta modificações na estatura corporal, tom de voz, etc. Com relação as condições reprodutivas do Rodrigo podemos AFIRMAR que: a) Os testículos do Rodrigo ainda não estão produzindo espermatozoides, pois a ação estimulatória dos hormônios gonadotróficos não está sendo ainda produzida pela adeno hipófise. 52 b) As espermatogônias receberam ação hormonal e formaram os espermatozoides ainda na sua infância normalmente. c) A espermatogênse consiste nas seguintes etapas respectivamente: espermatogônias - espermatócitos I - espermátides – espermatozoides. d) A espermiogêneses consiste na perda de material citoplasmático e modificação morfológica e estrutural das espermátides e diferenciação em espermatozoides. e) Rodrigo passou a apresentar modificações corporais e no tom de voz a partir da ação hormonal na adeno hipófise. 2) Logo após a nidação do blastocisto, o embrião começa a produzir um hormônio que estimula os ovários a continuar produzindo estrógeno e progesterona, de modo a manter o espessamento do endométrio. Esse hormônio é? a) A testosterona. b) A prolactina. c) O hormônio luteinizante. d) A gonadotrofina coriônica. e) O hormônio folículo estimulante. 3) Comparando-se a ovulogênese (I) com a espermatogênese (II), todas as alternativas são CORRETAS, exceto: a) Nos dois processos ocorre meiose. b) Ambos são importantes para manter constante o número de cromossomos típicos de cada espécie. c) I ocorre nos ovários e II nos testículos. d) Há maior produção de gametas em II do que em I. e) Em I e II as células formadas são diploides. 4) Com relação à gametogênese humana, é CORRETO afirmar que: a) Cada ovócito I produz quatro ovócitos II. b) Ovogônias e ovócitos primários são formados durante toda a vida da mulher. c) Espermatogônias são formadas apenas durante a vida intrauterina. d) A ovulogênese só é concluída se o ovócito II for fecundado. e) Cada espermatócito I produz um espermatozoide. 5) Antônia há 1 semana de atraso menstrual foi ao seu ginecologista para uma consulta de rotina. Durante a consulta o médico realizou um exame de ultrassonografia transvaginal para melhor elucidação diagnóstica. Com base desses dados podemos AFIRMAR que: I) Caso Antônia esteja grávida não será possível a visualização ainda na imagem do exame de ultrassonografia, pois há limitação do método neste estágio de desenvolvimento embrionário. II) O exame de ultrassonografia permite com exatidão visualizar o embrião somente a partir da 5ª semana de desenvolvimento embrionário. Neste caso específico da Antônia o exame seria negativo, pois caso estivesse grávida estaria na 3ª semana de gravidez. III) Caso a Antônia estivesse grávida o exame de ultrassonografia realizado pelo médico conseguiria mostrar o embrião implantado no endométrio com muita segurança. IV) Caso a Antônia esteja grávida a dosagem do hormônio gonadotrófico coriônico já será positivo no sangue e na urina. a) I e IV b) III e IV Alanis Realce Alanis Realce Alanis Nota São células HAPLOIDES! Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce 53 c) II e IV d) I, III e IV e) I e III 6) Com relação à gametogênese humana, a quantidade de DNA? I- Do óvulo é a metade da presente na ovogônia. II- Da ovogônia equivale a presente na espermatogônia. III- Da espermatogônia é a metade da presente no zigoto. IV- Do 2º glóbulo polar é a mesma presente no zigoto. V- Da espermatogônia é o dobro da presente na espermátide. São afirmativas CORRETAS apenas: a) I e II. b) IV e V. c) I, II e V. d) II, III e IV. e) III, IV e V 7) As transformações sociais possibilitam novas formas de constituição familiar. O desenvolvimento científico e tecnológico consegue ajudar casais a terem filhos, recorrendo à reprodução assistida. Nesse contexto e supondo que um casal constituído por duas mulheres deseje ter um bebê, considere as afirmativas a seguir. I. A célula-ovo será resultante de um óvulo retirado de uma das mães que foi fecundado por um espermatozóide e implantado no útero de uma mulher ou no de uma das mães. II. A fusão dos núcleos dos óvulos das mães dará origem a um embrião do sexo feminino, o qual apresenta genes de ambas às genitoras, portanto com características haploides de cada uma delas. III) O embrião formado, gerado in vitro, foi implantado no útero de uma “mãede barriga de aluguel” para que o bebê tivesse características dela. IV. O bebê será do sexo feminino, porque o núcleo diploide que lhe deu origem é resultante da fertilização do óvulo de uma das mães com o espermatozoide haploide com cromossomo X de um homem. Assinale a alternativa CORRETA. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 8) No processo de espermiogênese, as espermátides passam por diversas modificações e transformam-se em espermatozoides. Dentre as modificações, podemos citar o surgimento do acrossomo, uma estrutura formada a partir do: a) Retículo endoplasmático. b) Núcleo. c) Complexo Golgi. d) Lisossomo. e) Centríolo. 9) Considere as seguintes fases da mitose: I. Telófase. II. Metáfase. III. Anáfase. Considere também os seguintes eventos: 54 a. As cromátides - irmãs movem-se para os pólos opostos da célula. b. Os cromossomos alinham-se no plano equatorial da célula. c. A carioteca e o nucléolo reaparecem. Assinale a alternativa que relaciona corretamente cada fase ao evento que a caracteriza. a) I-a; II-b; III–c. b) I-a; II-c; III–b. c) I-b; II-a; III–c. d) I-c; II-a; III–b. e) I-c; II-b; III–a. 10) Após a fecundação, o embrião humano recém-formado sofrerá sucessivas clivagens e levará de 5 a 7 dias para chegar ao útero, onde ocorre a nidação. O medicamento conhecido como a "pílula do dia seguinte" pode ser utilizado, em casos de urgência, para evitar uma gravidez depois de uma relação sexual não protegida ou mal protegida, e possivelmente fértil. Os promotores dessa técnica propõem-na não como um método de uso regular, pois ela não impede a fertilização, mas sim como um recurso alternativo. Com base nisso, assinale a alternativa correta. a) A chamada "pílula do dia seguinte" é um método contraceptivo usual. b) A implantação do zigoto no útero ocorre 72 horas após a fertilização. c) A gestação pode continuar mesmo que não se complete a nidação do embrião no útero. d) Um dos mecanismos de ação da "pílula do dia seguinte" é interromper a gestação ao impedir a implantação do embrião no útero. e) O principal mecanismo de ação da "pílula do dia seguinte" é impedir a gestação inibindo a ovulação. 10 – PERÍODO DA 2ª E 3ª SEMANAS DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO 2ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO A implantação do blastocisto completa-se durante a segunda semana do desenvolvimento embrionário. À medida que esse processo prossegue, ocorre no embrioblasto mudanças que produzem um DISCO EMBRIONÁRIO BILAMINAR composto por duas camadas, epiblasto e hipoblasto. O disco embrionário origina as camadas germinativas que formam todos os tecidos e órgãos do embrião. As estruturas extra-embrionárias que se formam durante há segunda semana são: cavidade amniótica, o âmnio, o saco vitelino, o pedículo de conexão e o saco corônico. O Sinciciotroblasto produz um hormônio, gonadotrofina coriônica humana (hCG), que entra no sangue materno presente nas lacunas do sinciciotrofoblasto. A hCG mantém a atividade hormonal do corpo lúteo no ovário durante a gravidez e forma a base dos testes de gravidez. Radioimunoensaio, quimiofluorescência são altamente sensíveis e usados para detectar hCG. No fim da segunda semana, o sinciciotrofoblasto produz uma quantidade de hCG suficiente para dar um teste positivo para gravidez, mesmo que a mulher não saiba que está grávida. O teste na urina somente apresentará positivo depois de 15 dias. FORMAÇÃO DA CAVIDADE AMNIÓTICA E DO DISCO EMBRIONÁRIO Com a progressão da implantação do blastocisto, ocorrem mudanças no embrioblasto que resulta na formação de uma placa bilaminar quase circular de células achatadas, o disco embrionário, formado por duas células: EPIBLASTO: uma camada mais espessa, constituída por células colunares altas, relacionadas com a cavidade amniôtica. HIPOBLASTO: uma camada mais fina, composto por pequenas células cubóides adjacentes à cavidade excelômica. Alanis Realce Alanis Realce Alanis Realce 55 Concomitantemente, aparece um pequeno espaço no embrioblasto, que é o primórdio da cavidade amniôtica e está em continuidade com as células que migram do hipoblasto para formar a membrana exocelomica Legenda: Formação da cavidade amniótica e do disco embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. A membrana excelômica e a cavidade logo se modificam para formar o saco vitelino primitivo. Assim que se formam o âmnio, o disco embrionário e o saco vitelino primitivo, surgem cavidades isoladas, as lacunas, no sinciciotrofoblasto, essas logo são preenchidas por uma mistura de sangue materno proveniente dos capilares endometriais rompidos e resto celulares das glândulas uterinas erodidas. No 10º dia, o embrião humano está completamente implantado no endométrio. Reação decidual: fornece ao concepto um sítio imunológico privilegiado. Legenda: Formação da cavidade amniótica e do disco embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 56 DESENVOLVIMENTO DO SACO CORIÔNICO O fim da segunda semana é caracterizado pelo suprimento das vilosidades coriônicas primárias. A proliferação das células citotrofoblasticas produz extensões celulares que crescem para dentro do sincicitrofoblasto. Acredita-se que o crescimento dessas extensões seja induzido pelo mesoderma somático extra-embrionário subjacente. As projeções celulares formam as vilosidades coriônicas primárias, que são o primeiro estágio no desenvolvimento das vilosidades coriônicas da placenta. O córion forma a parede do saco coriônico. O embrião com os sacos vitelino e amniôtico estão suspensos na cavidade coriônica pelo pendículo. O embrião no 14º dia ainda tem a forma de um disco embrionário bilaminar. 3ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO (GASTRULAÇÃO) O rápido desenvolvimento do embrião do disco embrionário é caracterizado por: Aparecimento da linha primitiva. Desenvolvimento da notocorda. Diferenciação das três camadas germinativas. A 3ª semana do desenvolvimento embrionário ocorre durante a semana que se segue à ausência do primeiro período menstrual. Frequentemente, a interrupção da menstruação é a primeira indicação de que uma mulher pode estar grávida. Cerca de 3 semanas após a concepção, uma gravidez normal pode ser observada pela ultrassonografia. Legenda: Desenvolvimento do Saco Coriônico. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. Legenda: Exame de ultrassonografia de uma paciente no 28º dia de gravidez. Fonte: Enciclopédia livre. 57 GASTRULAÇÃO (FORMAÇÃO DAS CAMADAS GERMINATIVAS) A gastrulação é o processo formativo pelo qual o disco EMBRIONÁRIO BILAMINAR é convertido em DISCO TRILAMINAR. Este processo é o início da morfogêneses (desenvolvimento da forma e estrutura de vários órgãos e partes do corpo). A gastrulação se inicia com a formação da linha primitiva. Cada uma das três camadas germinativas (ectoderma, mesoderma e endoderma) do disco embrionário dá origem a tecidos e órgãos específicos: ECTODERMA: dá origem à epiderme, ao sistema nervoso, à retina e a muitas outras estruturas. ENDODERMA: é a fonte dos revestimentos epiteliais das vias respiratórias e do trato gastrointestinal. Incluindo células glândulas dos órgãos associados, tais como: o fígado e o pâncreas. MESODERMA: dá origem ao revestimento do músculo liso, aos tecidos conjuntivos e aos vasos associados a tecidos e aos órgãos. Forma a maior partedo sistema cardiovascular e dá origem às células sanguíneas e à medula óssea, aos ossos, aos músculos estriados e aos órgãos dos sistemas reprodutivo e secretor. PROCESSO NOTOCORDAL E NOTOCORDA Algumas células mesenquimais migram cefalicamente do nó e da fosseta primitivos, formando um cordão celular mediano, o processo notocordal. A notocorda é uma haste celular que: Define o eixo primitivo do embrião dando-lhe uma certa rigidez. Fornece os sinais necessários para o desenvolvimento do esqueleto axial (ossos da cabeça e da coluna vertebral). Indica o futuro local dos corpos vertebrais. Alantóide: está envolvido com os primórdios da formação sanguínea no embrião humano e está associado ao desenvolvimento da bexiga. Os vasos sanguíneos do alantóide tornam-se as artérias e veias umbilicais. Legenda: Processo Notocordal e Notocorda. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 58 NEURULAÇÃO (FORMAÇÃO DO TUBO NEURAL) Os processos envolvidos na formação da placa neural e pregas neurais e no fechamento dessas pregas para formar o tubo neural constituem a neurulação. Esses processos terminam na 4ª semana. PLACA NEURAL: com o desenvolvimento da notocorda, o ectoderma embrionário acima dela se espessa, formando uma placa alongada de células epiteliais espessadas, a placa neural. TUBO NEURAL: no fim da 3ª semana, as pregas neurais já começam a se aproximar e a se fundir, convertendo a placa neural em tubo neural. FORMAÇÃO DA CRISTA NEURAL: com a fusão das pregas neurais para formar o tubo neural, algumas células neuroectodérmicas, dispostas ao longo da crista de cada prega neural, perdem sua afinidade com o epitélio e adesões às células vizinhas. Quando o tubo neural se separa do ectoderma da superfície, as células da crista neural migram dorsal e lateralmente em cada lado da tuba dando origem aos gânglios espinhais e os gânglios do sistema nervoso autônomo e os gânglios dos nervos cranianos. As células da crista neural formam as bainhas dos nervos periféricos e os revestimentos do encéfalo e da medula espinhal (pia-mater e a aracnóide). Legenda: Neurulação (formação do Tubo Neural). Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. DESENVOLVIMENTO DOS SOMITOS Os somitos que se formam em cada lado do tubo neural em desenvolvimento, são usados como critérios para determinar a idade do embrião. São estruturas do tipo elevações que se destacam na superfície do embrião, sendo bem proeminente durante a 4ª e 5º semanas. Os somitos aparecem primeiro na futura região occiptal do embrião. Logo avançam cefalocaudalmente, dando origem à maior parte do esqueleto axial e aos músculos associados, assim como à derme da pele adjacente. O primeiro par de somitos aparece do fim da 3ª semana. 59 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA CARDIOVASCULAR No fim da segunda semana, a nutrição do embrião é obtida do sangue materno por difusão pelo córion, celoma extra-embrionário e saco vitelino. A formação inicial do sistema cardiovascular está correlacionada com a ausência do vitelo no ovócito e a necessidade urgente de transportar oxigênio e nutrientes para o embrião da circulação materna, através do córion. No início da 3ª semana, inicia-se a formação dos vasos sanguíneos (vasculogênese) no mesoderma extra-embrionário do saco vitelino, do penduculo do embrião e do córion. QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) Algumas mulheres dizem que menstruam durante a gestação. Como isso pode ocorrer? 2) Embora mulheres raramente engravidem após os 48 anos de idade, homens idosos podem engravidar mulheres. Por que isso ocorre? Há um risco maior de a criança ter síndrome de Down ou outras anomalias quando o pai tem 50 anos de idade ou mais? 3) Qual é a causa mais comum de aborto durante a primeira semana do desenvolvimento e por quê? 4) Alguns médicos sugerem que uma mulher pode ter gêmeos dizigóticos resultantes de fecundação de dois homens diferentes. Isso é possível? 5) Como o zigoto é nutrido durante a primeira semana do desenvolvimento? 6) É possível determinar o sexo do de um zigoto in vitro? Em caso afirmativo, que razões médicas indicariam esse procedimento? 11 – PERÍODO DA 4ª A 8ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO Todas as principais estruturas internas e externas se estabelecem da 4ª a 8ª semana. No final desse PERÍODO ORGANOGENÉTICO (organogênese), os principais sistemas de órgãos já começaram a se desenvolver. A exposição de embriões a teratógenos durante esse período pode causar grandes anomalias congênitas. Legenda: Desenvolvimento dos somitos. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 60 Teratógenos são agentes como drogas e vírus, que produzem ou aumentam a incidência de anomalias congênitas. Com a formação dos tecidos e órgãos, a forma do embrião muda, e, no final da 8ª semana, o embrião apresenta um aspecto nitidamente humano. ORGANOGÊNESE Pode ser dividido em três fases: 1ª) CRESCIMENTO: envolve divisão celular e formação de produtos celulares. 2ª) MORFOGÊNESES: inclui movimentos celulares e massa que permitem interação das células durante a formação dos tecidos. 3ª) DIFERENCIAÇÃO: maturação dos processos fisiológicos que resulta na formação dos tecidos e órgãos capazes de desempenhar funções especializadas. DOBRAMENTO DO EMBRIÃO Evento significativo para o estabelecimento da forma do corpo. Ocorre o dobramento do disco embrionário trilaminar plano que leva a formação de um embrião cilíndrico. Ocorre nos seguintes planos: - PLANO MEDIANO. - PLANO HORIZONTAL. A velocidade do crescimento lateral do embrião não acompanha o ritmo do crescimento no eixo maior, o que faz com que o embrião cresça rapidamente no sentido do comprimento. O dobramento das extremidades cefálica, caudal e lateral do embrião ocorrem simultaneamente. O dobramento ventral das extremidades produz pregas cefálica e caudal. DERIVAÇÃO DOS FOLHETOS EMBRIONÁRIOS ECTODERMA Sistema nervoso central. Sistema nervoso periférico. Epitélio sensorial do olho, nariz e ouvido. Epiderme e anexos (pelos e unhas). Glândulas mamárias. Hipófise. Legenda: 4ª semana do Desenvolvimento Embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 61 Esmalte dos dentes. ENDODERMA Revestimento epitelial (gástrico e respiratório). Glândulas tireóide e paratireóides. Timo, fígado e pâncreas. Revestimento epitelial da bexiga e uretra. Revestimento epitelial da cavidade do tímpano. MESODERMA Tecido conjuntivo (cartilagem, osso e sangue). Coração, vasos sanguíneos e linfáticos. Pericárdio, pleura e peritônio. Rins e supra-renais. Ovários e testículos. Ductos genitais. Baço. 4ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO HUMANO Modificações importantes da forma do corpo. Aos 24 dias os primeiros arcos branquiais (faríngeos) já aparecem. O primeiro (arco mandibular) e o segundo (arco hióideo) são claramente visíveis. O coração produz uma grande saliência ventral e bombeia sangue. Aos 26 dias são visíveis 3 partes de arcos: faríngeos; o neuróporo anterior está fechado; o prosencéfalo produz uma elevação saliente na cabeça e o dobramento do embrião lhe confere uma curvatura em forma de “C”; uma longa cauda está presente. No dia 27 os brotos dos membros superiores estão presentes como pequenas intumescências nas paredes ventro-laterais. As fossetas ópticas e primórdios do ouvido interno se formam. Ao final da 4ª semana surgem os brotos dos membros inferiores. O rudimento dos muitos sistemas e órgãos já estãoestabelecidos. Tamanho do embrião: 3,0 cm. Legenda: 4ª semana do Desenvolvimento Embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 62 5ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO HUMANO Pequenas modificações na forma do corpo. Maior crescimento da cabeça em relação ao resto do corpo (devido ao rápido crescimento do encéfalo). A face fica em contato com a proeminência cardíaca. Os brotos dos membros superiores têm forma de REMO e os membros inferiores têm forma de NADADEIRA. Tamanho do embrião: 4,5 cm. 6ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO HUMANO MMSS (membros superiores): diferenciação regional nos cotovelos e grandes placas nas mãos; desenvolvem-se os primórdios dos dedos (raio digital). Neste período foram relatados movimentos espontâneos (contrações bruscas do tronco e membros). MMII (membros inferiores): ocorrem mais tardiamente. Formação das saliências auriculares e nota-se o olho. Tamanho do embrião: 5 cm. 7ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO HUMANO Grandes alterações nos membros. Apresentam os dedos parcialmente separados. Maior desenvolvimento do sistema digestório. Tamanho do embrião: 6 cm. Legenda: 6ª semana do Desenvolvimento Embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. Legenda: 7ª semana do Desenvolvimento Embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 63 8ª SEMANA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO HUMANO Dedos das mãos separados (apresentam membranas entre eles). Surgimento das depressões digitais nos dedos dos pés. Cauda presente; apesar de ser curta e romba. Surgimento do plexo vascular do couro cabeludo. Surgimento dos primeiros movimentos propositados dos membros. Ossificação inicial do fêmur. Aproximação ventral entre si das mãos e dos pés. Embrião tem forma humana (cabeça desproporcional). A região do pescoço está estabelecida e as pálpebras mais óbvias. As aurículas das orelhas externas começam a assumir sua forma final, porém ainda com implantação baixa. Apesar de existirem diferenças nas genitálias externas, essas diferenças ainda são muito sutis, não permitindo diferenciação do sexo. Tamanho do embrião: 8 cm. QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) Um blastocisto implantado no abdome pode se desenvolver em um feto a termo? 2) Podem ocorrer simultaneamente uma gravidez ectópica e uma intra-uterina? 3) Uma droga tomada durante as 2 primeiras semanas de gestação pode causar um aborto? 4) O sexo do embrião pode ser determinado pela ultrasonografia? Que outros métodos podem ser utilizados para a determinação do sexo? 12 – PLACENTA E MEMBRANAS FETAIS A parte fetal da placenta e as membranas fetais separam o embrião ou feto do endométrio. É através da placenta que se dão as trocas de substâncias (nutrientes e oxigênio), entre as correntes sanguíneas materna e fetal. Legenda: 8ª semana do Desenvolvimento Embrionário. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 64 Os vasos do cordão umbilical unem a circulação placentária à circulação fetal. O CÓRION, o ÂMNIO, o SACO VITELINO (vesícula umbilical) e o ALANTÓIDE constituem as MEMBRANAS FETAIS. A placenta é um órgão maternofetal constituído por dois componentes: UMA PORÇÃO FETAL: originária do saco coriônico. UMA PORÇÃO MATERNA: derivada do endométrio. A placenta e o cordão umbilical funcionam como um sistema de transporte das substâncias que passam entre a mãe e o feto. Nutrientes e oxigênio passam do sangue materno através da placenta, para o sangue fetal, enquanto os excretas e dióxido de carbono passam do sangue do feto para o sangue materno. A placenta e as membranas fetais executam as seguintes funções e atividades: proteção, nutrição, respiração, excreção e produção de hormônios. Pouco depois do nascimento, a placenta e as membranas fetais são expelidas do útero, sendo então denominadas secundina. ORIGEM DA PLACENTA A decídua refere-se ao endométrio gravídico, a camada funcional do endométrio de uma mulher grávida que se separa do restante do útero após o parto (nascimento). As três regiões da decídua recebem nome de acordo com sua relação com o local da implantação: DECÍDUA BASAL: a parte da decídua abaixo do concepto, que forma o componente materno da placenta. DECÍDUA CAPSULAR: a parte superficial da decídua que cobre o concepto. DECÍDUA PARIETAL: toda a parte restante da decídua. DESENVOLVIMENTO DA PLACENTA O desenvolvimento inicial da placenta é caracterizado pela rápida proliferação do trofoblasto e pelo desenvolvimento do saco coriônico e das vilosidades coriônicas. No fim da 3ª semana, já está estabelecido o arranjo anatômico necessário para as trocas fisiológicas entre a mãe e o seu embrião. Ao final da 4ª semana, uma rede vascular complexa já se estabeleceu na placenta, facilitando as trocas materno-embrionárias de gazes, nutrientes e produtos de excreção. Legenda: Origem da Placenta. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 65 As vilosidades coriônicas cobrem todo o saco coriônico até a 8ª semana. MEMBRANA AMNIOCORIÔNICA O saco amniótico cresce mais rapidamente do que o saco coriônico. Consequentemente, o âmnio e o córion liso logo se fundem, formando a membrana amniocoriônica. Esta membrana composta se funde com a decídua capsular e se adere à decídua parietal depois do desaparecimento da parte capsular da decídua. È a membrana amniocoriônica que se rompe durante o trabalho de parto. A ruptura desta membrana antes de o feto chegar a termo é a ocorrência mais comum que leva ao parto prematuro. Quanto a membrana amniocoriônica se rompe, o líquido amniótico escapa para o exterior através do colo e da vagina. Legenda: Formação da Membrana Amniocoriônica. CIRCULAÇÃO PLACENTÁRIA As vilosidades coriônicas terminais da placenta criam uma grande área de superfície através da qual pode haver troca de materiais que cruzam uma delgada membrana placentária, imposta entre as circulações fetal e materna. É através das vilosidades terminais que ocorrem as principais trocas de materiais entre a mãe e o feto. Circulação Placentária Fetal: o sangue pouco oxigenado deixa o feto passando pelas artérias umbilicais. Circulação Placenta Materna: o sangue materno chega ao espaço interviloso através de 80 a 100 arteríolas espiraladas da decídua basal. FUNÇÃO PLACENTÁRIA A placenta tem as seguintes funções: METABOLISMO PLACENTÁRIO: a placenta sintetiza glicogênio, colesterol e ácidos graxos, que servem de fonte de nutrientes e energia para o embrião/feto. 66 TRANSFERÊNCIA PLACENTÁRIA: o transporte de substâncias em ambas as direções entre a placenta e o sangue materno é facilitado pela grande superfície da membrana placentária. Ex: oxigênio e dióxido de carbono e monóxido de carbono cruzam a membrana placentária por difusão simples. Substâncias nutritivas, hormônios, eletrólitos, anticorpos e produto de excreção. SÍNTESE E SECREÇÃO ENDÓCRINA: usando precursores provenientes do feto e/ou da mãe, o sinciciotrofoblasto da placenta sintetiza hormônios protéicos e esteróides. Os hormônios protéicos sintetizados pela placenta são: hCG. Somatomamotrofina coriônica humana ou lactogênio placentário humano. Tireotrofina coriônica humana. Corticotrofina coriônica humana. Os hormônios esteróides sintetizados pela placenta são: progesterona (essencial para a manutenção da gravidez) e estrogênios. CORDÃO UMBILICAL A ligação do cordão umbilical à placenta normalmente fica no centro da superfície fetal desse órgão. Normalmente o cordão umbilical tem 1 a 2 cm de diâmetro e 30 a 90 cm de comprimento. Normalmente o cordão umbilical tem 2 artérias e uma veia envolvidas por tecido conjuntivo mucóide (geléia de Wharton). Legenda: Função Placentária. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. Legenda: Cordão Umbilical. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 67 ÂMNIO E LÍQUIDO AMNIÓTICO O âmnio forma o saco amniótico membranoso cheio de fluído, que envolve o embrião e o feto. Com o aumento do âmnio, ele oblitera gradualmente a cavidade coriônica e forma o revestimento epitelial do cordão umbilical. O líquido amniótico desempenha papel importante no crescimento e desenvolvimento do embrião. Inicialmente, a maior parte deste fluído provém do fluído tecidual materno por difusão através da membrana amniocoriônica da decídua parietal. O líquido também é secretado pelos tratos gastrointestinal e respiratório fetal e vai para a cavidade amniótica. No início da 11ª semana, o feto contribui para o líquido amniótico expelindo urina na cavidade amniótica. Normalmente, o volume de líquido amniótico aumenta lentamente, chegando a cerca de 30 mL com 11 semanas e 350 mL com 20 semanas e de 700 a 1.000 mL com 37 semanas. O líquido amniótico é deglutido pelo feto e absorvido pelos tratos respiratório e digestivo. Foi calculado que, durante os estágios finais da gravidez, o feto deglute mais de 400 mL de líquido amniótico por dia. O fluído passa para o sangue fetal, e os produtos de excreção nele contidos atravessam a membrana placentária e vão para o sangue materno. Quase todo líquido na cavidade amniótica é água na qual material não dissolvido está suspenso (como células epiteliais fetais descamadas). O líquido amniótico contém partes aproximadamente iguais de sais orgânicos e inorgânicos dissolvidos. Metade dos constituintes orgânicos são proteínas, a outra metade consiste em carboidratos, gorduras, enzimas, hormônios e pigmentos. Com avanço da gravidez, a composição do líquido amniótico muda pelo acréscimo de excretas fecais (mecônio e urina). A obtenção do líquido amniótico (amniocentese) viabiliza o estudo de células com objetivo de diagnóstico de anormalidades cromossômicas. Legenda: Âmnio e Líquido Amniótico. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. FUNÇÕES DO LÍQUIDO AMNIÓTICO Permite o crescimento externo simétrico do embrião e do feto. Age como uma barreira contra infecções. 68 Permite o desenvolvimento dos pulmões fetais. Impede a aderência do âmnio ao embrião e a ao feto. Protege dos impactos recebidos pela mãe, acolchoa o embrião e o feto contra lesões. Ajuda a controlar a temperatura corporal do embrião, mantendo-a relativamente constante. Capacita o feto a mover-se livremente, ajudando, dessa maneira, o desenvolvimento muscular. Participa da manutenção da homeostasia dos fluídos e eletrólitos. SACO VITELINO O saco vitelino pode ser observado no ultra-som no início da 5ª semana. Com 32 dias, o saco vitelino é grande, com 10 semanas, fica reduzido a um resquício piriforme com cerca de 5 mm de diâmetro e na 20ª semana, o saco vitelino é muito pequeno. FUNÇÕES DO SACO VITELINO Desempenha um papel na transferência de nutrientes para o embrião durante a 2ª e a 3ª semanas. A formação do sangue ocorre primeiro no mesoderma extra-embrionário bem vascularizado que cobre a parede do saco vitelino no início da 3ª semana. Durante a 4ª semana, o endoderma do saco vitelino é incorporado pelo embrião, formando o intestino primitivo, epitélio da traquéia, dos brônquios, dos pulmões e do trato digestivo. Células germinativas primordiais aparecem no revestimento endodérmico da parede do saco vitelino na 3ª semana e, subsequentemente, migram para as glândulas sexuais em desenvolvimento e se diferencião em espermatogônias nos homens e ovogônias nas mulheres. ALANTÓIDE Apesar de o alantóide não ser funcional nos embriões humanos, ele é importante por três razões: A formação de sangue ocorre em sua parede, da 3ª à 5ª semana. Seus vasos sanguíneos persistem com veia umbilical e artérias umbilicais. A porção intra-embrionária do alantóide vai do umbigo à bexiga, com a qual ele está em continuidade. Com o crescimento da bexiga, o alantóide involui, tornando-se um tubo espesso, o úraco. Depois do nascimento, o úraco transforma-se em um cordão fibroso, o ligamento umbilical mediano, que se estende do ápice da bexiga até o umbigo. Legenda: Alantóide. Fonte: Livro de Embriologia Básica de Keith L. Moore. 69 QUESTÕES PARA REVISÃO DOS ASSUNTOS MINISTRADOS 1) O que significa o termo natimorto? As mulheres mais velhas são mais propensas a ter natimortos? 2) Qual é a base científica dos testes de gravidez vendidos em farmácias? 3) Qual é o nome correto do termo leigo “bolsa d`água”? O que significa um parto seco? A ruptura prematura da bolsa induz o parto? 4) O que o termo sofrimento fetal significa? Como esta condição pode ser reconhecida? O que causa o sofrimento fetal? 5) Algumas pessoas dizem que mães mais idosas têm gêmeos com maior frequência. É verdade? Outros afirmam que partos gemelares são hereditários. Está correto? 6) O estudo da embriologia fornece subsídios a compreensão dos processos biológicos envolvidos na formação e no desenvolvimento embrionário e fetal humano. Sobre esse assunto, é CORRETO afirma: a) A fase de gastrulação acontece a partir da 2ª semana de gestação, onde ocorreu a formação dos folhetos embrionários (ectoderma, endoderma e mesoderma). b) Na formação do feto, o mesoderma origina os revestimentos do tubo neural, assim como os somitos, células pertencente à notocorda. c) A fase de blastulação refere-se aos eventos de formação dos blastômeros, começa um dia depois da fecundação, ainda na trompa uterina. d) Na fase de organogênese, ocorre a formação dos tecidos especializados e dos órgãos, através da diferenciação do ectoderma, endoderma e mesoderma. e) O blastocisto origina duas camadas de células: embrioblasto e trofoblasto. Logo que acontece a nidação ao epitélio endometrial, o embrioblasto começa a proliferar rapidamente e se diferencia em duas camadas: O citotrofoblasto e o sinciciotrofoblasto. 7) Uma única célula pode transformar-se em um indivíduo adulto com um número grande e variado de células. A esse processo dá-se o nome de: a) Herança. b) Desenvolvimento. c) Evolução. d) Adaptação. e) Transcrição. 8) Na embriogênese, a partir dos três folhetos iniciais, vão surgindo por diferenciação celular, os tecidos embrionários e destes, resultarão os tecidos definitivos, que formarão os órgãos e todas as partes do corpo. Assinale a opção que associa corretamente a estrutura presente em humano e o folheto embrionário que lhe deu origem. a) Ectoderma: sistema nervoso; Mesoderma: tecido conjuntivo e Endoderma: pulmões. b) Ectoderma: músculos; Mesoderma: pâncreas e Endoderma: epiderme. c) Ectoderma: sistema urinário; Mesoderma: bexiga e Endoderma: músculos. d) Ectoderma: pulmões; Mesoderma: sistema urinário e Endoderma: sistema nervoso. e) Ectoderma: tecido conjuntivo; Mesoderma: epiderme e Endoderma: pâncreas. 70 9) Os folhetos embrionário através de processos de desenvolvimento e diferenciação darão origem a diferentes estruturas nos indivíduos adultos. Considere as afirmações abaixo relacionadas ao desenvolvimento embriológico. I- O ectoderma origina a medula espinhal. II- O mesoderma origina o tecido muscular e ósseo. III- O endoderma origina o tecido urogenital. Quaisestão CORRETAS? a) Apenas I. b) Apenas II e III. c) Apenas I e II. d) I, II e III. e) Apenas I e III. 10) A placenta, uma das principais estruturas envolvidas no processo de desenvolvimento embrionário, surge precocemente, estabelecendo as relações materno-fetais até o nascimento. Com base no texto e nos conhecimentos sobre o tema, analise as afirmativas a seguir. I. O transporte de oxigênio e dióxido de carbono, através da placenta, se dá por simples difusão. II. O sangue materno e o fetal se mesclam nas vilosidades coriônicas da placenta. III. A placenta é uma estrutura de origem mista, com um componente fetal e um materno. IV. O vírus da rubéola pode atravessar a placenta e causar anomalias congênitas no feto. Estão CORRETAS apenas as afirmativas: a) I e II. b) III e IV. c) II e IV. d) I, II e III. e) I, III e IV. LITERATURA CONSULTADA E MATERIAL BIBLIOGRÁFICO UTILIZADO 1) BRUCE, Alberts et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 2013. 2) Carvalho, Hernandes F.; RECCO-PIMENTEL, Shirlei M. A célula. São Paulo: Manole, 2001. 3) CARNEIRO, José; JUNQUEIRA, L. C. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 2010. 4) GARTNER, Leslie. P.; HIATT, James L. Tratado de Histologia. Rio de Janeiro: Guanabara, 2010. 5) CARVALHO, Grimaldo. Citologia Geral, Rio de Janeiro: Atheneu, 1988. 6) MOORE, Keith L. Embriologia Básica. 7.ed. São Paulo: Saunders, 2008.