Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
94 Unidade III Unidade III 7 COMPONENTES DO NÚCLEO INTERFÁSICO O núcleo é a maior e a mais visível organela da célula eucariótica, tanto animal como vegetal. O estudante de Citologia/Biologia Celular deverá reconhecer núcleos de diferentes tipos celulares: das células vegetais e das animais, como: células epidérmicas, fibroblastos, fibrócitos, células ósseas, musculares e nervosas, entre outras; deve também saber descrever o núcleo interfásico, os ácidos nucleicos (DNA e RNA), entender o código genético, as formas de cromatina e de cromossomos e ainda reconhecer cariótipos normais e anormais. O núcleo possui (é delimitado) duas membranas fosfolipídicas com poros, e separa dois meios (núcleo e citoplasma). Possui a lamela externa com ribossomos e comunicante com o RER, e a interna, em contato com uma rede de filamentos intermediários. O núcleo contém o material genético da célula, a cromatina; um centro que produz os diferentes tipos de RNAs (RNAr e RNAt), denominado de nucléolo; e macromoléculas e muitas partículas envolvidas na manutenção e conservação da célula, o nucleoplasma. O RNAm ou mRNA é feito pelo processo da transcrição do DNA do núcleo. Nas células eucarióticas, a maioria dos genes (material hereditário) encontra‑se no núcleo (Figura 46). Mitocôndrias também são portadoras de alguns genes, pois possuem DNA do tipo circular, tal afirmação também é válida para os cloroplastos das células vegetais. Nucleoplasma Eucromatina Heterocromatina Nucléolo Envolutório nuclear Poro Figura 46 – Desenho da estrutura do núcleo de uma célula eucariótica Observe na figura anterior o envoltório duplo do núcleo com suas lamelas externa e interna. A externa mantém contato com o retículo endoplasmático. Há a presença de poros nesta membrana (local, por exemplo, da saída do RNA mensageiro após a transcrição do DNA) e indicações da cromatina (proteína histona mais DNA) dos tipos eucromatina e heterocromatina, além do nucleoplasma. 95 CITOLOGIA São formas de núcleos: esférico, alongado, retorcido, lobulado, achatado e discoide. Em relação ao número, as células geralmente possuem apenas um único núcleo; porém, algumas podem possuir dois núcleos (células do fígado, os hepatócitos, e célula de reabsorção óssea os osteoclastos). Há células que fazem a expulsão/extrusão do núcleo, vivem no máximo 120 dias, como no caso os glóbulos vermelhos hemácias/eritrócitos, que são células anucleadas. É muito importante o conhecimento da forma, do tamanho e do número de núcleos, pois são utilizados no diagnóstico clínico de malignidades (células cancerosas possuem alterações nestas características). Sobre sua estrutura, a membrana é dupla. Sua parte externa está separada da interna por um espaço denominado de cisterna perinuclear. Em certas regiões, estas membranas se fundem e formam seus poros, os quais permitem a comunicação do núcleo com o citoplasma. Só passam moléculas com tamanho menor que 11 nm. A biologia molecular explica esse mecanismo de transporte pelos poros, os quais podem chegar até a ordem de milhares, quantidade que depende da fisiologia da atividade metabólica celular. Como há glicoproteínas fazendo o revestimento interno do poro, surge a denominação “complexo do poro nuclear”. É possível que os poros se conectem uns com os outros pela lâmina nuclear. As proteínas do poro são morfologicamente semelhantes a anéis com estrutura bem complexa. Há diferentes tipos destes anéis: anel citoplasmático, anel radial luminal (é o anel medial), anel nuclear (é o anel nucleoplasmático) e o anel distal. Assim, essa membrana controla o transporte de macromoléculas entre estes dois meios, ajudando também na organização da cromatina. A parte interna da membrana mantém contato direto com a lâmina nuclear de filamentos intermediários, estrutura formada pelas lâminas dos tipos A, B, e C da parte externa do nucleoplasma. Essa lâmina colabora e dá suporte à bicamada de fosfolipídios e é responsável pela sua regeneração após a mitose. Algumas de suas proteínas integrais mantêm contatos com os RNAs e até com cromossomos. O nucleoplasma é formado por grânulos de cromatina e por ribonucleoproteínas RNPs. Bioquimicamente, possui: proteínas, RNA, DNA e fosfato. Recentemente, foi descoberto que, no “núcleo” onde há o nucleoplasma, existe um retículo denominado de “retículo nucleoplasmático”, o qual, tudo leva a crer, é contínuo com o RER. Esse retículo nucleoplasmático armazena cálcio para reações químicas do núcleo. Os grânulos citados são classificados em grânulos de intercromatina e grânulos de pericromatina. É interessante registrar neste momento que, no núcleo, há os ácidos nucléicos DNA e RNAs dos seguintes tipos: RNAm, RNAr e RNAt. Também há outros tipos de RNAs, como: RNA da telomerase, RNApn ou RNAsn e RNApc (são pequenos). Há tipos especiais de RNA, como o RNA de interferência (RNAi), que impede a produção de proteínas, agindo sobre o RNAm. O nucléolo só é observado quando a célula se encontra na interfase do ciclo celular. Portanto, durante o processo da divisão celular, o nucléolo se desestrutura. Podem existir, um, dois, até três nucléolos por núcleo, dependendo da atividade metabólica e do tipo celular estudado. Em células pancreáticas exócrinas, secretoras de proteínas, o nucléolo chega a ocupar 25% do volume do núcleo. O nucléolo apresenta 96 Unidade III pequena quantidade de DNA e é o responsável pela formação dos RNAs: RNAr (um dos constituintes das subunidades maiores e menores dos ribossomos) e do RNAt (transportador de aminoácidos do citoplasma para os ribossomos). No nucléolo, são distintas quatro áreas: 1. área fibrilar pouco corada, apresenta o DNA inativo, aqui não há transcrição; 2. área da porção fibrosa, possui RNAs que estão sendo transcritos, aqui o DNA é ativo; 3. área granulosa, local que reúne as subunidades maiores e menores dos ribossomos em fase de maturação (amadurecimento); e 4. área da matriz, local da organização do nucléolo. São outras funções do nucléolo: regular eventos do ciclo celular, como a citocinese; inativar enzimas quinases; e alterar pequenas moléculas de RNAs que vão formar as subunidades do RNAr. Um dado significativo: nas células tumorais (malignas), na área da matriz (que é o local da organização de um novo nucléolo), esta se torna maior e mais numerosa. Tal situação clínica serve para diagnóstico desses tipos celulares malignos. Cromatina, quimicamente, é o DNA mais proteínas histonas. Admite‑se que há outras proteínas, porém sem descrição precisa. A cromatina forma os cromossomos durante a etapa do ciclo celular mitótico e no meiótico. Quando da etapa da interfase, não há cromossomos, estes se encontram desespiralizados e distendidos, constituindo a cromatina. Assim, o material genético da célula, o DNA, se encontra sob duas formas: cromatina (na interfase) e cromossomos (na mitose e na meiose). A cromatina denominada de heterocromatina é a forma condensada e inativa e se localiza, principalmente, na periferia do núcleo, próxima à lamela interna deste. A cromatina denominada de eucromatina é a mais dispersa no nucleoplasma e representa a forma ativa da cromatina. É nesta cromatina que ocorre o processo de transcrição, isto é, o DNA (material genético) origina o RNAm, o qual transmite ordens do DNA para a célula, determinando qual ou quais proteínas devem ser produzidas pelos ribossomos. É de 30 nm o diâmetro da cromatina e, quando se desespiraliza, possui 11 nm. Cada nucleossomo apresenta dois filamentos de DNA. Esses filamentos de DNA possuem 2 nm de diâmetro. O octâmero de proteínas histonas é representado pelas seguintes histonas: H2A, H2B, H3 e H4. Portanto, há duplicidade dessas histonas. Entre dois nucleossomos, há aproximadamente 200 pares de bases nitrogenadas. Essa descrição sugere a configuração representativa da transcrição. Para formação de nucleossomos, age o fator de organização da cromatina 1 (CAF‑1), com funções de: duplicação (replicação), reparos e transcrição(quando origina o mRNA). Cromossomos (cromossomas): durante a mitose e a meiose, fibras de cromatina se condensam e se espiralizam, formando fios mais grossos denominados de cromossomos. A duplicação do DNA é dependente de diversas enzimas (algumas aqui citadas: helicase e a DNA polimerase) e ocorre na interfase, no estágio S, antes da prófase na mitose e, também, antes da prófase I da meiose. Assim, durante a prófase, metáfase, anáfase e telófase, fala‑se em cromossomos e não em cromatina. Após a telófase, a célula volta ao seu estado de interfase do ciclo celular, onde ocorrem atividades de sínteses, como a produção do mRNA (estágio G1), pois a replicação/duplicação do DNA ocorre no estágio subsequente denominado de (S), e nova mitose ou nova meiose se inicia após o estágio G2, isto é, sempre após a duplicação do DNA. As células somáticas realizam a mitose e as gaméticas ou germinativas são provenientes da meiose. Nas células somáticas filhas sempre há 46 cromossomos ou 23 pares, enquanto nas gaméticas só há 23 cromossomos. 97 CITOLOGIA Genoma pode ser definido como o número de cromossomos existentes nas células somáticas. Assim, no genoma humano há 23 pares de cromossomos homólogos, sendo 22 pares autossomos e 1 par sexual (quando mulher XX e quando homem XY). Esses diferentes pares de cromossomos são agrupados em sete grupos de (A) até (G) pelo sistema de classificação de cromossomos de Denver. Há nos seres humanos apenas três tipos distintos de cromossomos, os metacêntricos, os submetacêntricos e os acrocêntricos. Todos os cromossomos representados pela letra (X) dos dois pares sexuais são do tipo submetacêntrico, enquanto o que é representado pela letra (Y) é do tipo acrocêntrico. Cromossomos, como já afirmado anteriormente, são estruturas que surgem quando o núcleo de uma célula se divide, cada espécie de organismo possui um número constante de cromossomos. Nos cromossomos estão os genes, portanto, os cromossomos transmitem os caracteres hereditários de cada ser e constituem unidades definidas na formação do novo ser. As células apresentam um ciclo de vida denominado de “ciclo celular”. Há dois tipos de cromatina: eucromatina (ativa – são curtos segmentos de cromonema desespiralizados) e heterocromatina (desativada – corresponde a cromonemas espiralizados). Na fase da metáfase, os cromossomos são bem visíveis e são denominados de cromossomos metafásicos. Cromátide corresponde a cada metade longitudinal de um cromossomo metafásico, é uma molécula de DNA; portanto, na metáfase, há 92 cromátides e, logo, há 96 moléculas de DNA de tamanhos diferentes, equivalentes aos tipos morfológicos dos cromossomos. Após a divisão do centrômero, as cromátides deixam de existir; portanto, na fase de metáfase há cromátides. Cromonema é o filamento de DNA desespiralado que forma a cromatina. Cromômero são pontos mais coráveis nos cromossomos e correspondem às áreas onde os cromonemas apresentam maior grau de espiralização. Centrômero é um local do cromossomo que não possui afinidades por corantes e não possui atividade genética (fato que está sendo colocado em discussão nos dias atuais). O centrômero também é utilizado, por exemplo, para a determinação do tipo de cromossomo de uma célula (cromossomos: metacêntricos; submetacêntricos e acrocêntricos (Figuras 47 e 48). Cromossomo autossomo é qualquer cromossomo, com exceção dos heterocromossomos, que não seja responsável pela determinação do sexo. Na espécie humana, nas células somáticas, há 44 cromossomos autossomos e 2 cromossomos heterocromossomos (um par – são os cromossomos sexuais). O homem é heterogamético, pois produz espermatozoides com cromossomos sexuais diferentes, isto é, 22 autossomos + X ou 22 autossomos + Y. A mulher é homogamética, pois produz 22 autossomos e apenas heterocromossomos do tipo X. Cromossomo sexual é o que determina o sexo, denominado de X (tipo submetacêntrico) na mulher e de Y (tipo acrocêntrico) no homem. O cromossomo X em mamíferos determina a formação de características sexuais femininas. Para a formação do sexo feminino é preciso o par XX. Já o cromossomo Y em mamíferos determina a formação de características sexuais masculinas. Para a formação do sexo masculino é preciso o par XY. Cromossomo filadélfia é o cromossomo derivado da translocação de um pedaço do cromossomo 9 para o cromossomo 22. A seguir, o número de cromossomos de alguns organismos animais e vegetais: • drosófila (mosca das frutas) 2n=8; • coelho 2n=44; • cobaia 2n=16; • caracol 2n=24; 98 Unidade III • minhoca 2n = 32; • porco 2n = 40; • macaco 2n= 48; • rato 2n = 44; • carneiro 2n = 54; • cavalo 2n = 64; • galo 2n = 78; • carpa 2n = 104; • borboleta 2n = 380. Nas plantas: • centeio 2n = 14; • trigo 2n = 42; • samambaia 2n = 1200. Telômero Constrição secundária Centrômero Satélite Figura 47 – Desenho da estrutura do cromossomo 99 CITOLOGIA 1 2 3 4 1. Telocêntrico 2. Acrocêntrico 3. Submetacêntrico 4. Metacêntrico Figura 48 – Desenho dos diferentes tipos morfológicos de cromossomos. Nos seres humanos só há os tipos 2, 3 e 4. O tipo de cromossomos 1 (telocêntrico) é encontrado nos bovinos Lembrete Pode‑se afirmar que cromatina está para a interfase como cromossomos para mitose e/ou meiose. Praticamente, sob o ponto de vista químico, apresentam a mesma constituição: ácido desoxirribonucleico e proteínas histonas. O genoma humano é igual a 46 cromossomos. O ácido desoxiribonucleico – DNA ou ADN – é um tipo de ácido nucleico com cadeia polinucleotídica, com duas fitas enoveladas, formando uma dupla hélice. Cada nucleotídeo é composto por uma base nitrogenada, uma pentose (açúcar – dexorribose) e por um grupo fosfato. Cada nucleotídeo fica ligado ao outro nucleotídeo por um tipo de ligação denominada de fosfodiéster, localizada entre as pentoses (açúcar). Uma fita é composta de muitos nucleotídeos. As fitas estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio – ligação dupla entre as bases adenina e timina e tripla entre guanina e citosina. Essas pontes de hidrogênio são as responsáveis pela formação da dupla hélice. São bases púricas (purinas): adenina e guanina; e pirimídicas (pirimidinas) são: citosina e timina. Neste ácido, as bases estão ligadas entre si desta maneira: A‑T ou T‑A e G‑C ou C‑G. Para a duplicação ou replicação do DNA, agem as seguintes enzimas: • Helicase – quebra as pontes de hidrogênio existentes entre adenina e timina (A‑T) e entre guanina e citosina (G‑C); portanto, a helicase abre o DNA como se fosse uma forquilha (Y). • RNAprimase (tipo de RNApolimerase) – essa enzima é dependente do DNA e produz muitos primes (primer é uma sequencia de RNA). Essa enzima (esse primer) vai se unir com outra enzima, para adicionar novos nucleotídeos nas novas cadeias (fitas) do DNA. É um tipo de coadjuvante da DNApolimerase. • DNApolimerase: se une ao primer RNA primase (RNA polimerase) e juntas adicionam novos nucleotídeos ao novo DNA, construindo o polímero de DNA. Os fragmentos de Okazaki são os de DNA (são conjuntos de nucleotídeos), e a enzima DNAligase é quem liga os fragmentos de Okazaki. Pela duplicação, que é semiconservativa, o DNA se perpetua. A duplicação ou replicação do DNA ocorre no sentido 3’ → 5’. A sequência de bases nitrogenadas é lida no sentido 5’ → 3’. As cadeias (fitas) do DNA são antiparalelas, uma apresenta o sentido 3’ → 5’, enquanto a outra fica no sentido oposto: 5’ → 3’. 100 Unidade III Algumas células não se dividem; logo, não apresentam a duplicação do DNA, caso das células nervosas, os neurônios, que são classificadas como células permanentes. Células musculares (fibras musculares) raramente fazem mitoses, exceto as fusiformes involuntárias que constituem os músculos lisos. Outras como as hepáticas, do fígado, realizam divisão uma vez por ano (DNA se duplica uma vez por ano); células sanguíneas e epiteliais, às vezes, se dividem mais de uma vez ao dia. As bactérias, que são células procarióticas, se dividema cada vinte minutos. Nas bactérias, só há um cromossomo circular, grudado na membrana plasmática. Cada célula somática possui dois metros de DNA se este fosse esticado (são 46 cromossomos, 46 moléculas de DNA). Na metáfase, há 92 cromátides; portanto, 92 moléculas de DNA (Figura 49). Figura 49 – Desenho da molécula do ácido desoxirribonucleico (DNA) É bom lembrar que a base adenina liga‑se com a timina por pontes duplas de hidrogênio, enquanto a guanina se liga com a citosina por pontes triplas de hidrogênio. Observação Duplicação e replicação são sinônimos, portanto, duplicar/replicar DNA, significa que um DNA origina dois DNAs. Tal duplicação/replicação é do tipo semiconservativa, isto é, 50% da cadeia é a antiga e 50% é a nova cadeia. Helicase e DNApolimerase são algumas enzimas envolvidas na replicação. 101 CITOLOGIA Ácido ribonucleico (RNA) é um ácido nucleico, com cadeia polinucleotídica, apenas com uma única fita. Não forma dupla hélice. O RNA é semelhante ao DNA, porém seu açúcar, uma pentose, é a ribose, a base pirimídica é a uracila e não a timina (Figura 50). Para a transcrição (produção de RNAs), agem enzimas denominadas de RNAs polimerases. Quando a RNA polimerase I age sobre o DNA do nucléolo, forma‑se o RNAr (ribossomal). Quando a RNA polimerase II age sobre o DNA do núcleo, forma‑se o RNAm (mensageiro). Só é copiada uma cadeia e/ou um pedaço do DNA, a que tem direção 3’→5’ (Figura 51). Quando a RNA polimerase III age sobre o DNA do nucléolo, forma‑se o RNAt (transportador). O O O O O H H H H H H H H HH N N O O O O O O O OH OH OHOH HOG = guanina C = citosina A = adenina U = uracila O O O C C A G U C C C C C C CC C C C C Uracila Ribose o RNA Figura 50 – Desenho da molécula do ácido ribonucleico (RNA) É bom lembrar que neste ácido nucleico não existe a timina e, em seu lugar, há a uracila. DNA RNA RNA‑polimerase Figura 51 – Desenho esquematizando o processo da transcrição, isto é, da produção do RNA mensageiro a partir do DNA 102 Unidade III Esse RNA mensageiro corresponde ao códon. Essa mensagem será levada para o ribossomo realizar a sua tradução, com resposta final, produzindo uma determinada proteína. A enzima RNA polimerase observada é a do tipo II (vide disciplina de Biologia Molecular). Sobre o RNAr ou ribossomal: esse subtipo de RNA associa‑se com proteínas e enzimas do núcleo e forma as subunidades maior e menor dos ribossomos, responsáveis pela produção das proteínas. O RNAr é produzido pela área fibrosa do nucléolo, pela ação da enzima RNApolimerase I. Essa formação de início é denominada de RNAr 45S e se constitui num “pré‑ribossomo” (possui 13.000 nucleotídeos). O núcleo (o DNA do núcleo) produz o RNAr 5S. Os ribossomos já existentes no citoplasma produzem proteínas e as enviam para a parte fibrosa do nucléolo. Agora, essas proteínas se unem ao RNAr 45S e formam uma grande partícula de RNP (ribonucleoproteína). Essa RNP dará origem às subunidades maiores e menores na área granulosa do nucléolo. São elas: RNArs 28 S, RNArs 18S, RNArs 5,8 S e RNArs 5 S. A subunidade maior do ribossomo é formada pelos RNArs: 28S, 5,8 e 5S. Este RNAr permite dois acoplamentos, um do RNAm e outro do RNAt. Há ribossomos livres no citoplasma e outros acoplados no RER, constituindo os polirribossomos. Portanto, ribossomos produzem proteínas. Ribossomos livres no citoplasma produzem proteínas que serão utilizadas pelas células, enquanto os ribossomos associados ao retículo endoplasmático rugoso (REE) formam proteínas que serão secretadas, isto é que sairão da célula (RE + ribossomos constituem o REG ou RER). Recentemente, foi descoberta uma nova organela citoplasmática denominada de proteossomo, que degrada proteínas descartáveis. Saiba mais Acesse: <http://www2.curso‑objetivo.br/vestibular/roteiro_estudos/ glosario_genetica.aspx> É provável que organismos vivos iniciaram sua evolução concomitantemente com a evolução de moléculas de RNAs, as quais foram ultrapassadas nesse mecanismo evolutivo pela molécula de DNA. As proteínas são dependentes do DNA e do RNA; portanto, as proteínas também substituíram o início – os RNAs. As proteínas produzidas pelos ribossomos são componentes catalíticos e estruturais com funções bem conhecidas, conforme o exposto: • Função estrutural ou plasmática: são proteínas que constituem células e tecidos, fornecendo elasticidade, flexibilidade, rigidez, consistência. São exemplos: colágeno, actina, miosina, queratina, fibrinogênio, albumina e muitas outras. • Função hormonal: são proteínas constituintes de hormônios. As células que produzem estas proteínas formam os órgãos endócrinos – glândulas endócrinas (hipófise, tireoide, paratireoide, ilhotas pancreáticas, suprarrenais). 103 CITOLOGIA • Função de defesa: são as proteínas denominadas de imunoglobulinas – IgG, IgM, IgE. São produzidas por células denominadas de plasmócitos e constituem um dos dois mecanismos de defesa do ser humano, o mecanismo de defesa de base humoral, pois as imunoglobulinas são os anticorpos (proteínas de defesa). • Função enzimática: catalisam várias reações biológicas, são exemplos: amilase salivar, lípases, fosfatases. • Função de transporte de gases: por exemplo, a hemoglobina (Hb) existente nos glóbulos vermelhos/ hemácias/eritrócitos (oxiemoglobina e carboxiemoglobina). • Função de fixação de gases: por exemplo, a mioglobina existente nas células musculares. Sobre o RNAm: transporta o código genético do núcleo para o citoplasma, isto é, do núcleo para os ribossomos. O RNAm ou mRNA possui códigos – “cópia da sequência de bases nitrogenadas do DNA” – (códons), com a respectiva alteração A – U e G – C, atuando como “molde, como intermediário ” para a produção de proteínas por parte dos ribossomos (RNAr). Pode‑se afirmar que o RNAm será traduzido em proteínas. Quem codifica é o DNA. O RNAm transporta essa codificação. O RNAm transporta de uma só vez uma série de códons, os quais correspondem a determinados tipos de aminoácidos. O RNAm apresenta: • Código de partida ou de iniciação para a síntese de proteínas: é a sequência AUG. • Códigos de parada da síntese de proteínas: são as sequências: UAA, UAG e UGA. Sua formação é dependente da RNA polimerase II, a qual precisa identificar no DNA, um local específico denominado de promotor central (PC) ou região gene promotor (região do DNA rica em timina). Localizado o PC ou a RGP, a RNApolimerase II age no DNA, neste local e desespiraliza o DNA, isto é, separa as duas cadeias, expondo os nucleotídeos e, portanto, as trincas, os códons (atenção: não confundir com a helicase no processo da duplicação e/ou replicação do DNA, a qual também separa as duas cadeias). A RNA polimerase II usa apenas uma das fitas como molde, permitindo a montagem e a polimerização das bases complementares do RNAm. Os nucleotídeos usados para a produção do RNAm se encontram no nucleoplasma. Esse processo é repetido em sequência, ocorrendo assim a formação e o crescimento do RNAm. À medida que vai crescendo e se formando o RNAm, o local inicial da separação do DNA agora vai novamente se unindo, restabelecendo sua forma original de dupla hélice. Concluindo, o RNAm se forma quando entra em ação a RNAase tipo II, a qual reconhece o ponto de partida AUG e só termina quando reconhece o ponto de finalização, que pode ser: UAA, UAG e UGA, se desprendendo do DNA. Esses pontos ficam no DNA e este não possui uracila. O ponto é complementar; assim, no DNA, o ponto de partida possui TAC. O RNAm agora fica no nucleoplasma e é denominado de RNAm precursor. Esse RNAm precursor (é considerado um transcrito primário) possui partes que vão codificar proteínas (os éxons) e partes que não vão codificar proteínas (os íntrons). Os éxons devem ficar unidos no RNAm, e os íntrons devem sair do RNAm. Para separar essas partes de RNA ativa e não ativa (éxons de íntrons) e unir os éxons, agem proteínas conhecidas por ribonucleoproteínas hnRPNs ou hnRNA. Há também104 Unidade III outras ribonucleoproteínas denominadas de snRPNs. Essas RPNs atuam como “tesoura e cola” na fita única do RNAm precursor. O conjunto de transcritos primários de RNAm formam o RNAhn (heterogêneo nuclear). Em termos comparativos, o RNAm precursor é maior que o RNAm. Este último só possui os éxons. Essas RPNs também se soltam do RNAm e voltam para o nucleoplasma. Os íntrons de RNA devem atuar sob a forma reguladora (futuras pesquisas vão elucidar os íntrons). Transcrição: quando o DNA origina RNAm. Só ocorre na interfase, nunca na mitose ou na meiose. É produzido, no sentido, a partir de 5’ para 3’. O RNAm não apresenta tamanho fixo. A expressão gênica começa com a produção do RNAm, tem sua continuidade com a tradução do RNAm e termina com a produção da proteína. Quando o RNAm se dobra, recebe o nome de microRNA. Ao sair do núcleo, o microRNA no citoplasma sofre ação de uma enzima que o picota em pequenos fragmentos. Esses fragmentos se dirigem ao ribossomo e grudam no RNAm, interrompendo a síntese (produção) de proteínas (NATURE, 2005). Sobre o RNAt – transportador ou de transferência: transporta ou transfere os aminoácidos ativados do citoplasma para os ribossomos. Sua formação é dependente da enzima RNApolimerase III, quando esta age sobre o DNA do nucléolo. É um tipo de ácido pequeno, possui apenas 80 nucleotídeos. Possui forma de trevo por apresentar‑se dobrado sobre si mesmo. Há, em alguns locais deste RNA, o pareamento de bases nitrogenadas. Esse RNAt possui duas partes distintas: uma é a extremidade 5’, que possui o anticódon, a qual reconhece o códon do RNAm. A outra extremidade é a 3’, que possui o aminoácido (conjunto de três bases nitrogenadas). Pode‑se afirmar que esse tipo de RNA é aminoacilado – junto dele há aminoácidos. O RNAt transfere o aminoácido ativado ao complexo: (RNAr) = ribossomo + RNAm. Cada aminoácido transferido vai se incorporando numa cadeia de aminoácidos, cadeia polipeptídica, constituindo a proteína. Há 31 tipos diferentes de RNAt. O RNAt se prende no ribossomo: na realidade há dois locais no ribossomo que prendem o RNAt. Um deles prende a molécula do RNAt à qual está ligado o peptídio em formação; o outro local prende a molécula de RNAt à qual está ligado o aminoácido a ser acrescentado. A seleção do RNAt para o segundo local fica assegurada pelo códon do RNAm, o qual se apresenta neste segundo local. Aminoácidos – trincas de nucleotídeos: o código genético é o mesmo em todos os organismos e é detalhado pelas trincas de bases no quadro a seguir. O cruzamento entre as bases constitui 64 trincas, conforme o quadro a seguir. Destas 64 trincas, 3 trincas não codificam aminoácidos, pois correspondem a trincas de finalizações. No total, há 20 aminoácidos. Há trincas diferentes que determinam o mesmo tipo de aminoácido. Há trincas de inicialização para a síntese de proteínas (trinca de inicialização ou ponto de partida): • Só possui este códon – AUG*. • Finalização de trincas. 105 CITOLOGIA • Locais que o RNAm precursor se solta do DNA**. • O triptofano também apresenta um único códon (vide quadro 3). Quadro 3 – UCAG Terceira base do códon **U **C **A **G *U UUU‑fenilalanina UUC‑fenilalanina UUA‑leucina UUG‑leucina UCU‑serina UCC‑serina UCA‑serina UCG‑serina UAU‑tirosina UAC‑tirosina UAA‑finalização UAG‑finalização UGU‑cisteína UGC‑cisteína UGA‑finalização UGG‑triptofano** UCAG C CUU‑leucina CUC‑leucina CUA‑leucina CUG‑leucina CCU‑prolina CCC‑prolina CCA‑prolina CCG‑prolina CAU‑histidina CAC‑histidina CAA‑glutamina CAG‑glutamina CGU‑arginina CGC‑arginina CGA‑arginina CGG‑arginina UCAG A AAU‑isoleucina AUC‑isoleucina AUA‑isolecina AUG‑metionina* ACU‑tireonina ACC‑tireonina ACA‑tireonina ACG‑tireonina AAU‑asparagina AAC‑asparagina AAA‑lisina AAG‑lisina AGU‑serina AGC‑serina AGA‑arginina AGG‑arginina UCAG G GUU‑valina GUC‑valina GUA‑valina GUG‑valina GCU‑alanina GCC‑alanina GCA‑alanina GCG‑alanina GAU‑aspartato GAC‑aspartato GAA‑glutamato GAC‑glutamato GGU‑glicina GGC‑glicina GGA‑glicina GGG‑glicina UCAG *Primeira base do códon **Segunda base do códon São conceitos importantes: 1. Como são 64 trincas, deveriam existir 64 aminoácidos. Como são 20 os aminoácidos, conclui‑se que trincas (conjuntos de bases nitrogenadas) diferentes codificam o mesmo tipo de aminoácido. 2. Códons de trincas de nucleotídeos são traduzidos em aminoácidos. 3. O DNA mitocondrial possui seu próprio genoma, seus próprios códons. Em fungos também há diferenças no genoma. 4. Adenina + ribose = nucleosídeo + fosfato = nucleotídeo. AUG (metionina) é um nucleotídeo, o ATP (trifosfato de adenosina) também é um nucleotídeo. 5. Na síntese de proteínas, há duas etapas: a transcrição, que ocorre no núcleo, e a tradução, que ocorre no citoplasma, no RNAr (ribossomo). 6. Ligações peptídicas ocorrem entre os aminoácidos. É a ligação entre o átomo de nitrogênio –NH2 com o átomo de carbono do ácido carboxílico, com liberação de uma molécula de água. 7. No processo de iniciação da síntese, agem proteínas “fatores de inciação – IF”, que causam dois processos: um na extremidade 5’ do RNAm, e o outro na subunidade menor do ribossomo. Essa etapa só termina com a formação do ribossomo. Neste preciso momento, há no ribossomo os dois 106 Unidade III primeiros códons do RNAm, um no sítio P, que é o códon de iniciação (AUG‑metionina), e outro no sítio A, que é o códon que o segue. 8. No processo do alongamento, o códon de iniciação AUG se solta do sítio P, o códon do sítio A passa para o P e um segundo códon chega ao sítio A, e assim sucessivamente (o códon de iniciação não é o primeiro, é de iniciação, o primeiro códon é o que esta no sítio A). A chegada do segundo códon no sítio A inicia o alongamento na formação da proteína, que já é um dipeptídio. Uma proteína é um polipeptídeo. A passagem dos códons pelo ribossomo é denominada de translocação e depende de proteínas – de fatores EF‑2. A união entre os aminoácidos na estruturação da proteína ocorre por ligações peptídicas. 9. Em relação ao processo da terminação, a síntese termina quando o ribossomo atinge um dos códons de terminação (UAA, UGA, UAG). É o sítio A que atinge o códon de terminação. Exemplo: No RNAm, no sentido 5’ → 3’, há quatro códons assim determinados: 5’_______________________3’ AAG UGC CUG GCG Portanto, haverá quatro RNAts. Cada RNAt vai transferir, transportar numa extremidade o anticódon. O aminoácido correspondente vai na extremidade 3’, ficando livre a extremidade 5’. • Primeiro RNAt = UUC – aa = fenilalanina. • Segundo RNAt= ACG – aa = tireonina. • Terceiro RNAt= GAC – aa = glutamato. • Quarto RNAt= CGC – aa = arginina. É bom lembrar que o RNAt (o anticódon) é uma molécula intermediária entre os códons do RNAm e aminoácidos. O RNAt se liga especificamente a um determinado aminoácido. Cada RNAt carrega o nome do aminoácido que transfere (que transporta). São exemplos: a leucinil‑RNAt, para o aminoácido RNAt da leucina, e lisinil – RNAt, para o aminoácido RNAt da lisina. O RNAt unido ao aminoácido compatível com ele é denominado de aminoacil – RNAt, em que “AA” corresponde à sigla do aminoácido. Exemplo: leucinil‑RNAtLeu e lisinil – RNAtLys. Alguns RNAt são capazes de reconhecer mais de um códon. Isto acontece porque os anticódons do RNAt podem ter a primeira base adaptável, isto é, que pode unir‑se a uma base não complementar localizada na terceira posição do códon. Há uma base denominada por (I) = inosina, que é encontrada na primeira posição do anticódon em vários RNAt e é capaz de parear com qualquer base, exceto com G, localizada na terceira posição do códon. São algumas exceções necessárias desta descrição básica. O RNAt possui forma de trevo com quatro folhas. A extremidade 3’ é a aceptora do aminoácidos, enquanto a 5’ possui o anticódon. O braço da esquerda do “trevo” é denominado de D, e o da direita, de braço T. Há também outro braço entre o T e o anticódon, denominado de braço variável. 107 CITOLOGIAAlgumas considerações finais relacionadas com processos de síntese de proteínas: 1. Caso da anemia falciforme. Quando os indivíduos são normais, o DNA é normal, isto é, há uma sequência de bases assim representadas: G‑C, A‑T e G‑C. A trinca de bases que será copiada pelo RNAm é a CTC, isto é, citosina, timina e citosina, promovendo a captação do aminoácido: ácido glutâmico. Já no DNA siclêmico, existente num indivíduo com anemia falciforme, o DNA possui uma sequência anormal, isto é, há uma trinca de bases assim representadas: G‑C, T‑A e G‑C. A trinca de bases que será copiada pelo RNAm é a CAC, isto é, citosina, adenina e citosina, promovendo a captação do aminoácido valina no lugar de ácido glutâmico. É uma mutação que acarreta problemas graves de oxigenação no organismo. 2. Todas as células somáticas de um indivíduo apresentam a mesma informação genética codificada no DNA. Porém, diferentes tipos de células (caso do melanócito, produtor de melanina e da célula beta do pâncreas, produtora de insulina) expressam diferentes combinações de genes. O material genético pode ser expresso de várias formas, é o processo da diferenciação celular, em que, num genoma de uma determinada célula, genes estão “ligados”, e outros, “desligados”. Na célula melanócito, genes estão ligados para fabricação da melanina e desligados para a fabricação da insulina; já nas células basófilas do pâncreas, genes estão ligados para a fabricação da insulina e desligados para a fabricação da melanina. 3. O gene possui uma sequência de DNA, sequência de terminação, que não deve ser confundida com o códon de terminação do RNAm. 4. Ligação fosfodiéster é a ligação entre os nucleotídeos. Neste tipo de ligação, um grupo fosfato liga o C5’ da ribose de um nucleotídeo ao C3’ da ribose do outro nucleotídeo, promovendo assim sempre a polarização do RNA, que fica com um fosfato no local 5’ e uma hidroxila na extremidade 3’. Nestas ligações, atuam as enzimas RNA polimerase. 5. O RNAm só sai do núcleo levando os códons, quando todos os íntrons foram retirados. 6. Tais processos são muito importantes à ação dos RNAhn, também conhecidos ribonucleoproteínas nucleares – RNPpn. Atuam como “tesoura e cola” na preparação do RNAm. As RNPpn ou RNAhn apresentam‑se ricas em uridinas e proteínas. Há muitas RNPpn, algumas são denominadas de U1, U2, U4, U5 e U6. Quando esta ação não ocorrer perfeitamente, isto é, de conexão e junção dos éxons, podem surgir doenças, como é o caso do lúpus eritematoso, o qual é causado pela produção de proteínas (anticorpos) contra várias proteínas das RNPpn da citada conexão e junção. 7. Os fungos, ao serem invadidos por bactérias, produzem substâncias denominadas de antibióticos, as quais os defendem do processo da infecção. Os antibióticos agem da seguinte maneira: atuam nos ribossomos das bactérias; portanto, no processo de síntese proteica das bactérias, levando‑as à morte. O ser humano é tratado com antibióticos (vide tipos já descritos de antibióticos no assunto “ribossomos”). É bom apenas lembrar: a puromicina (tipo de antibiótico) interrompe a síntese da proteína, ocupando o sítio A do ribossomo. Esta citada ocupação pela puromicina não permite o acomplamento do aminoacil‑RNAtAA; assim, puromicina ligada à proteína paralisa a síntese. 108 Unidade III Seu uso nos humanos é bem restrita, pois, além de agir na bactéria (organismo procarionte), age também sobre as células eucarióticas humanas. Praticamente, os antibióticos atuam fracamente nos ribossomos das células eucarióticas, agem mais acentuadamente nos ribossomos mitocondriais (reforçando a origem procariótica das mitocôndrias). Na difteria, a toxina diftérica sofre endocitose pela célula e anula proteínas EF‑2 do processo de alongamento, a toxina diftérica ribosila o EF‑2, promovendo a morte da célula, devido à ausência das proteínas. 8. No núcleo das células há “organelas” ou compartimentos que desfazem proteínas: um destes compartimentos (organela) é denominado de Fand ou Fands. Não possui envoltório, isto é, não possui membrana. Os Fands apresentam proteínas denominadas de ubiquitinas que, em conjunto com outras proteínas, desfazem proteínas que não servem mais ao organismo (lembra um processo de desmontagem). Também há os clastossomas, com função semelhante aos Fands. O papel das proteínas ubiquitinas é de marcar quem deve ser destruído. As ubiquitinas são feitas nos ribossomos citoplasmáticos. Também há ubiquitinas no citoplasma. Os proteossomos ou proteossomas, existentes no citoplasma, que fazem a mesma função dos Fands, só entram em ação após quatro ubiquitinas se aderirem na proteína a ser destruída. As ubiquitinas também controlam os genes e a própria célula. Por exemplo, proteínas conhecidas como “fatores de transcrição suicida”, que regulam a atividade dos genes, só funcionam depois de ganharem ubiquitinas. Trata‑se de uma forma de assegurar que os fatores de transcrição terão vida curta e serão destruídos depois de cumprirem seu papel apenas uma vez. Exemplo de aplicação A proteína P‑53 possui função importantíssima no controle do DNA. Alterações graves no DNA são detectáveis por ela, num determinado momento do ciclo celular. Pesquise para saber qual é esse momento, como também porque, nos ciclos mitóticos relacionados com a produção de células filhas com 2n cromossomos, o problema da falha do controle da P‑53 é menos grave quando ocorre o mesmo problema com as células filhas portadoras de n cromossomos. 8 MITOSE E MEIOSE Após o estudo do núcleo e dos ciclos celulares, o estudante deverá descrever os ciclos celulares de células somáticas e das células germinativas (gaméticas), além de dominar os fundamentos básicos da Citogenética e interpretar mecanismos de replicação, transcrição, tradução, formação dos cromossomos, permutação cromossômica, células diploides e haploides, e o mecanismo da diferenciação celular. 109 CITOLOGIA Prófase Anáfase Metáfase Telófase Figura 52 – Observar as principais fases do ciclo celular mitótico. Nesta figura, só são observadas fases da mitose (não se encontra representada a interfase, a qual, com as fases demonstradas, constitui o ciclo mitótico) Figura 53 – Diagrama do ciclo celular mitótico. Observe que o maior tempo é o da interfase. No estágio (G1) ocorre, por exemplo, processos de sínteses; já no (S), a duplicação do DNA. O (G2) precede a mitose 110 Unidade III G1 S G2 M G1 S 2C Quantidade de DNA por núcleo Interfase Mitose Interfase Tempo C Figura 54 – Gráfico demonstrativo da quantidade de DNA no ciclo celular mitótico Mitose Meiose 1 Célula Cromossomos originais Cromossomos duplicados 2 células quaisquer 4 células sexuais Divisão celular Figura 55 – Esquema da comparação entre os processos de mitose, que ocorre na formação de células somáticas (células diploides), e da meiose, que ocorre na formação das células gaméticas/germinativas (células haploides) O ciclo celular mitótico, por exemplo, é o responsável pelo crescimento dos organismos multicelulares, aí ocorre a replicação (duplicação) do DNA com a perfeita formação das células que constituem o organismo. Primeiro, neste ciclo, há um período em que as células realizam suas funções, como o crescimento e sínteses (produzem, por exemplo, proteínas, membranas – estágio G1). Ainda neste período, num determinado momento, após ação de enzimas, o DNA sofre replicação/duplicação, no estágio S (o genoma fica duplicado). Após o estágio S, a célula entra no último estágio da interfase, denominado de G2, no qual, em células 111 CITOLOGIA animais, ocorre a formação de dois centrossomos. Cada centrossomo apresenta dois centríolos formados por microtúbulos. Estamos descrevendo algo que ocorre na interfase, posteriormente a este período e após essas duplicações, a célula não realiza suas “atividades‑padrão”, e apenas uma única atividade passa a ser feita, a reprodução celular (divisão celular), denominada de mitose. Durante a replicação,as células eucarióticas passam por uma série ordenada de eventos cíclicos. O tempo que vai de uma divisão celular até a próxima é denominado ciclo celular, o qual apresenta duas etapas principais, a interfase e a mitose. A interfase apresenta três estágios distintos: G1, S e G2, enquanto, na mitose há quatro ou cinco fases: prófase, (prometáfase), metáfase, anáfase e telófase (Figuras 54 e 55). Todo o mecanismo do ciclo celular é controlado, é dirigido por “mecanismos enzimáticos”, um conjunto de proteínas que interagem, conhecidas como quinases, dependentes de ciclina (Cdks). Um membro importante dessa família de proteínas é a cdc2 (também chamada de Cdk1). Há também outras proteínas. A célula é induzida a progredir ao longo da G1 por fatores de crescimento (mitógenos), atuando por meio de receptores que transmitem os sinais para prosseguir em direção à fase S. São produzidas ciclinas do tipo D (D1, D2 e D3), as quais se associam às Cdks e as ativam. Outras proteínas podem induzir a interrupção de G1. Se essas proteínas forem inativadas por mutações, a proliferação celular torna‑se descontrolada, como em muitas formas de câncer. A detecção do dano do DNA e subsequente interrupção do ciclo celular, devido à ativação da p53, são importantes mecanismos para impedir que a célula entre na fase S. No início da fase G1, o cdc2 é inativado, sendo ativado no final de G1 por associação com ciclinas G1, tal como a ciclina E. Assim que a célula passar pelo ponto de restrição G1, a ciclina E é degradada, e a célula entra na fase S. Isso é iniciado, entre muitas outras atividades, pela ligação da ciclina A à Cdk2 e pela fosforilação da proteína RB (proteína retinoblastoma). A célula passa pelo ponto de controle da mitose somente se não houver nenhum dano. O cdc2 (Cdk1) é ativado pela associação com ciclinas mitóticas A e B para formar o fator promotor de mitoses. Durante a mitose, as ciclinas A e B são degradas, formando‑se um complexo promotor da anáfase. Conclui‑se que as células podem prosseguir para o próximo estágio – fase do ciclo celular – somente quando um controle por “feedback” (autocontrole) assegurar a integridade do genoma. O genoma humano é representado por 46 cromossomos. Outros dados sobre mitose: Walter Flemming, em 1879, introduziu o termo cromatina, estruturas do núcleo coradas por corantes básicos; foi também quem visualizou estruturas filamentosas em células em divisão e introduziu o termo mitose. Em 1884, Strasburger criou os termos prófase, metáfase, anáfase e telófase para os diferentes estágios da divisão celular. Uma mitose formará duas células filhas, geneticamente idênticas. Na interfase, cromossomos interfásicos são chamados de cromatina, essas estruturas cromossômicas individuais são invisíveis. Células que não se dividem ficam no estágio Go. No estágio G1, o qual é muito variável no tempo, a célula faz transcrições: DNA origina os códons – mRNA ou RNAm; logo há atividades por partes dos ribossomos e do RER, além de outras atividades realizadas pelo REL, Golgi, Lisossomos. Já no estágio S, o qual leva cerca de 8 horas, ocorre a replicação do DNA e, finalmente, o estágio G2, que precede a mitose, possui um tempo médio de 4 horas. A mitose em células eucarióticas, em média, leva uma hora (sessenta minutos). Na prófase, a cromatina converte‑se em filamentos alongados, a cromatina já sofreu sua duplicação no estágio S da interfase; portanto, esses filamentos são agora denominados de cromossomos, 112 Unidade III os quais, no início da prófase, se encontram fixados na membrana do núcleo e já possuem estrutura dupla. No final da prófase, se contraem, tornando‑se mais grossos e mais curtos (condensação cromossômica), e a membrana do núcleo desaparece. Na metáfase, torna‑se visível o fuso mitótico a partir dos centríolos. Cromossomos se dispõem no centro da célula, “na placa equatorial da célula”, mas os cromossomos homólogos não ficam pareados. No final da metáfase, durante a transição para anáfase, os cromossomos dividem‑se pela região do centrômero. Na anáfase, as duas cromátides de cada cromossomo migram para polos opostos, iniciando‑se a derradeira fase, que é a telófase (telo=terminal). Na telófase, surge a membrana do núcleo, o nucléolo, a cromatina e ocorre a divisão do citoplasma (citocinese). Cromossomos metafásicos: foi Waldeyer em 1888 que criou o termo cromossomo para designar as estruturas filamentosas coradas e visíveis durante a mitose. Cromossomo metafásico consiste em duas cromátides (cromátides‑irmãs), tendo, em seu centro, o centrômero, que as prende juntas. Dependendo da localização do centrômero, os cromossomos são denominados de: metacêntrico (telômero central), submetacêntrico (telômero afastado do centro), acrocêntrico (telômero excênctrico) e telocêntrico (telômero é terminal, este tipo de cromossomo não é encontrado em seres humanos). A divisão mitótica (mitose), quando dividida em cinco fases (prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase), possui eventos que tradicionalmente são descritos no final da prófase e que passam a ser descritos na prometáfase (ocorre a fragmentação da membrana do núcleo, cromossomos mais condensados, cromátides com cinetócoro no centrômero e presença de “microtúbulos do cinetócoro”, os responsáveis pela movimentação cromossômica). É bom lembrar que, na anáfase, ocorre o encurtamento desses microtúbulos, os quais são os responsáveis pela distribuição equitativa dos cromossomos nas células filhas. Como numa célula somática humana há 46 cromossomos, após a replicação do DNA no estágio S da interfase, esta célula passará a ter 92 moléculas de DNA. Na metáfase, cada cromossomo possui dois braços (duas cromátides/dois DNAs) unidos pelo centrômero, os quais, nesta fase, ficam posicionados numa linha imaginária central na célula, tendo seus cinetocoros distintos para cada “microtúbulo do cinetocoro”. São os cromossomos metafásicos. A citocinese (divisão do citoplasma) completa a mitose. Na citocinese, componentes do citoesqueleto formam o sulco da clivagem. Assim, num ciclo mitótico há interfase (com seus estágios G1, S e G2) mais quatro ou cinco fases. O período mais longo de todo o ciclo é a interfase (a fase mais longa é a metáfase), enquanto o mais curto é a anáfase (Figuras 56, 57 e 58). Figura 56 – Cromossomos metafásicos 113 CITOLOGIA A melhor observação ao nível da microscopia óptica ocorre na fase da metáfase. Aqui nesta fase, os cromossomos apresentam‑se bem visíveis e duplicados, daí a denominação de cromossomos metafásicos. Observe seus braços (as cromátides constituídas por DNA). A A A A aA a A A a a a a B B B B Bb b b b B B b b a b Figura 57 – Esquema da representação da prófase I da meiose. Observe cromossomos de origem paterna e materna, respectivamente, em azul e alaranjado, realizando o processo da permutação (troca), o “crossing‑over” Multiplicação Crescimento Maturação Espermiogênese Espermatogônias... (2n) Espermatócito I... (2n) Espermatócitos II... (2n) Espermátides... (n) Espermatozoides... (n) Figura 58 – Esquema do processo da espermatogênese que ocorre nos túbulos seminíferos do testículo. Observe células em formação diploides e finalmente as definitivas haploides 114 Unidade III Multiplicação ...Ovogônias (2n) ...Ovócito I (2n) ...Ovócito II (n) ...Ovótide (n) ou ...Óvulo (n) 1º glóbulo polar 2º gl. polar 1º gl. polar dividido Crescimento Maturação Figura 59 – Esquema do processo da ovulogênese que ocorre nos ovários É bom lembrar que uma menina, ao nascer, possui todas as futuras células gaméticas ainda no ciclo celular meiótico, na metáfase II. Para terminar tal ciclo, há necessidade do processo da fecundação. Na ovulação, ocorre a eliminação da célula denominada de oócito ou ovócito de 2ª ordem. Óvulo é o nome dado quando da presença do espermatozoide dentro do óocito. 1 2 A B C D E F G 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y Figura 60– Demonstração de um cariótipo normal do sexo masculino, segundo a classificação de Denver (1960) 115 CITOLOGIA No grupo A, existem seis cromossomos, sendo o par 1 do tipo metacêntrico, o par 2 do tipo submetacêntrico e o par 3 do tipo metacêntrico. No grupo B, existem quatro cromossomos, sendo ambos do tipo submetacêntrico. É bom lembrar que tal classificação é baseada na ordem de tamanho decrescente dos cromossomos. No grupo C, todos os cromossomos são do tipo submetacêntricos; portanto, o par 6 possui tamanho maior que o par 12, e assim sucessivamente (vide disciplina Genética). Lembrete Não confunda cromossomos metafásicos com cromossomos metacêntricos, estes se constituem em um tipo morfológico de cromossomo metafásico, pois os outros dois tipos de cromossomos metafásicos dos seres humanos são: submetacêntricos e acrocêntricos. A meiose é a divisão reducional ou de maturação. Foi Strasburger, em 1884, quem introduziu o termo meiose. A meiose difere fundamentalmente da mitose em relação aos aspectos citológicos e genéticos. Em primeiro lugar, os cromossomos homólogos pareiam‑se. Em segundo lugar, ocorrem trocas, permutações entre os cromossomos homólogos (crossing‑over), resultando em segmentos cromossômicos com novas constituições, isto é, com novas recombinações genéticas. Em terceiro lugar, o complemento cromossômico é reduzido à metade durante a primeira divisão celular, que é a divisão I da meiose (Figura 59). Assim, as células filhas resultantes na divisão II serão haploides (divisão reducional). Uma meiose completa consiste em duas divisões celulares: meiose I e meiose II (divisão I e II). A meiose começa com a replicação dos cromossomos (do DNA) na interfase. No fim da interfase, os cromossomos já se constituem como estruturas filamentosas. No início da prófase I, os cromossomos estão duplicados e realizam uma série de processos importantíssimos, como o pareamento dos cromossomos homólogos, o qual permite uma troca entre segmentos dos cromossomos (permutação ou crossing‑over), possível pela justaposição das cromátides de cromossomos homólogos (recombinação genética). Essa troca ocorre pouco antes da célula entrar em metáfase I. Assim, na prófase I há diversos estágios: • estágio leptóteno: cromossomos são estruturas filamentosas – fios finos; • estágio zigóteno (cromossomos são estruturas filamentosas pareadas): cada cromossomo possui sua cromátide, isto é, sua molécula de DNA, como são homólogos, surge a denominação de “cromossomos bivalentes”. Antes do próximo estágio, que é o paquíteno, os cromossomos homólogos se aproximam bastante um do outro e formam um complexo sinaptonêmico, que consiste em duas cromátides 1 e 2 de origem materna e 3 e 4 de origem paterna. Esse complexo inicia a formação do quisasma e é pré‑requisito para o crossing‑over e a subsequente recombinação; • estágio paquíteno: cromossomos mais espessos e mais curtos; • estágio diplóteno: cada um dos cromossomos do par de homólogos começa a se separar, a partir da região do centrômero, mas há ainda pontos de contato, os quiasmas (local que ocorreu o crossing‑over); 116 Unidade III • estágio diacinese: cromossomos estão bastante separados (segregação), embora ainda ligados em suas extremidades distais (etapa da terminalização). Ao final da diacienese, a membrana do núcleo desaparece, e a célula entra em metáfase I, depois em anáfase I e, finalmente, em telófase I. É de suma importância compreender o que ocorre com o genoma na meiose; assim, se há 46 cromossomos no início do processo, isto é, na interfase, e nela ocorre a duplicação/replicação, logo o genoma após o estágio S passa a ter 96 cromossomos, número que permanece nas fases prófase I, metáfase I e anáfase I. Como na telófase I surgem duas células, cada uma destas células terá agora 46 cromossomos. Em resumo: na interfase havia um núcleo com 2n cromossomos, onde n é igual a 23 cromossomos. Como houve a replicação, esta célula passou a ter uma quantidade igual a 4n, permanecendo tal situação de 4n, na prófase I, metáfase I e anáfase I. Na telófase I, como surgirão duas células filhas, cada célula possui 2n cromossomos, o equivalente, nos seres humanos, a 46 cromossomos. Após o término da telófase II, estas células, fisiologicamente (possuem tal controle funcional para realizarem tal atividade), entram novamente em prófase, sem passar pelo período da interfase. Portanto, nesta prófase, estas duas células possuem 2n cromossomos (46 cromossomos em cada uma delas). Como já havia a denominação prófase I e esta possuía 4n cromossomos, esta prófase II possui apenas a metade, isto é 2n. Da prófase II, a célula passa para a metáfase II, e posteriormente para anáfase II, ambas com 2n cromossomos. Após a anáfase II, cada célula chega em telófase II, originando duas células haploides, isto é, com 23 cromossomos (são células filhas haploides com n cromossomos). Como haviam duas células em telófase I, na telófase II haverá quatro células haploides. Ou seja, uma célula diploide (2n) replica e origina uma célula (4n). Esta célula entra numa divisão denominada de I, produz duas células filhas, cada uma delas com 2n cromossomos. Essas células filhas entram numa divisão II, sem realizar o processo da replicação, e originam células filhas haploides com n cromossomos. Na meiose II (divisão II), ocorre a divisão longitudinal dos cromossomos homólogos (cromátides) e posterior divisão celular. Cada célula filha contém “um cromossomo” de cada par de homólogos, sendo, portanto, haploide. Devido à recombinação que ocorreu na prófase I, os cromossomos da célula haploide resultante diferem daqueles da célula original. Assim, diferentemente da mitose, os cromossomos das células filhas não são geneticamente idênticos àqueles da célula de origem. Em cada cromossomo, podem ser identificados segmentos recombinantes e não recombinantes. A distribuição dos cromossomos durante a meiose explica a segregação (separação ou divisão dos cromossomos) de características, de acordo com as leis de Mendel. A recombinação é o evento mais notável da meiose. Ocasionalmente, a recombinação pode ocorrer na mitose (recombinação mitótica) durante o reparo do DNA. Observe as figuras 60 e 61, que demonstram processos da gametogênese, enquanto a Figura 62, um “esboço” de cariótipo humano, o qual será desenvolvido pela disciplina Genética. Observação Órgãos, como os testículos nos homens e ovários nas mulheres, possuem muitas células somáticas. Nestes órgãos, ocorre a gametogênese masculina e feminina, denominadas, respectivamente, de espermatogênese e de ovulogênese. 117 CITOLOGIA A descrição a seguir reúne um conjunto de apontamentos sobre o núcleo da célula, seus componentes, história de descobertas, cujo intuito é aumentar a cultura do estudante junto da ciência Citologia. A identificação dos ácidos nucleicos e a correta descrição da molécula do DNA inaugura a ciência denominada de Genética Molecular. Em 1869, o bioquímico suíço Friedtich Mieschner aventou pela primeira vez que todos os núcleos celulares provavelmente possuíram uma química específica. Em anos subsequentes, ele descobriu várias substâncias do núcleo, as quais separou em proteínas e moléculas ácidas – daí o termo “ácidos nucleicos”. Um químico natural da Rússia, Phoebus A. T. Levene, também foi um dos pioneiros no estudo de ácidos nucleicos. Em 1909, Levene identificou corretamente a ribose como açúcar de um dos dois tipos de ácido nucleico, o ácido ribonucleico e certos componentes do outro ácido nucleico, o ácido desoxirribonucleico. Ele e muitos de seus colegas estavam convencidos de que, com ácidos nucleicos e proteínas no núcleo, as complexas e abundantes moléculas de proteínas armazenavam todas as informações genéticas nos cromossomos. A teoria de Levene sobre o propósito do DNA – meramente manter unidas as moléculas de proteína – revelou‑se incorreta. O trabalho que levou à correção dessa suposição equivocada teve início em 1928 com o bacteriologistainglês Fredrick Griffith. Outro bacteriologista, Oswald T. Avery, juntamente com seus colegas, percebeu a importância do trabalho de Griffith e passou dez anos tentando identificar o agente que era a essência da transformação genética na bactéria. Finalmente, em 1944, Avery e seus colaboradores publicaram os resultados de suas extensas pesquisas, os quais mostraram claramente que era DNA, e não a proteína ou RNA, que permitia o transporte das informações hereditárias. Esse trabalho inaugurou a ciência da Genética Molecular. O bioquímico natural da Áustria Erwin Chargaff determinou as proporções dos quatro compostos presentes no DNA: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Em 1950, ele determinou as quantidades proporcionais exatas das bases de DNA em cada molécula: guanina, citosina e adenina igual à timina. Portanto, a quantidade de guanina e adenina combinadas é igual à citosina e timina combinadas. Alfred D. Hershey, na década de 1940 e no início da década seguinte, corroborou a conclusão do grupo de Avery de que o DNA, e não a proteína, é o material genético. Os ácidos nucleicos apresentam‑se em dois tipos: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico). As bases são as mesmas em ambas as moléculas, com exceção do uracil/uracila, que substitui a timina no RNA. Em relação à descoberta da hélice dupla de DNA, feita pelos norte‑americanos Crick e Watson: as duas cadeias helicoidais antiparalelas ficam com a “coluna vertebral” de açúcar e fosfato na parte externa, e as bases (adenina, timina, guanina e citosina), no interior. Devido aos ângulos em que as substâncias químicas do DNA se ligam umas às outras, todas as moléculas de DNA consistem em duas faixas paralelas espiraladas, como corrimão de uma escada em espiral – daí o nome que imediatamente se celebrizou com a descoberta de Crick‑Watson na hélice dupla. Compreendendo o DNA: as proteínas compõem‑se unicamente de aminoácidos. Os aminoácidos organizam‑se ao redor das quatro ligações do átomo de carbono. Ou seja, o carbono tem valência 4, o que significa que ele possui quatro elétrons sem par na casca externa, e isso lhe permite fazer essas ligações e o torna o átomo e o elemento químico mas importante da biologia. Embora existam apenas vinte tipos de aminoácidos, longas repetições de sequências múltiplas permitem dezenas de milhares de combinações de aminoácidos para formar uma grande variedade de proteínas. De fato, existem cerca de 50 mil tipos diferentes de proteínas em nosso corpo. Os mesmos vinte aminoácidos, em 50 118 Unidade III mil combinações diferentes, estão ligados aos outros em longas cadeias, constituindo proteínas, com diferentes tipos de estruturas. As proteínas não são simplesmente substâncias benéficas que obtemos da carne e de outros alimentos. São moléculas complexas que apresentam um conjunto extraordinário de propriedades e funções, sendo componentes de elementos estruturais, como o colágeno, hormônios, transportadores de oxigênio e anticorpos, além de serem enzimas essenciais e catalisadoras na própria molécula de DNA. Saiba mais Acesse: <http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/biotecno.htm>. <http://dna2Z.com/DNA‑o‑gram/>. Leia: FREY, P. M. Easy isolation/extraction protocol for isolating tomato DNA. [s.d.]. Disponível em: <http://ucbiotech.org/edu/edu_aids/TomatoDNA. html>. Acesso em: 9 abr. 2014. O gene é uma região do DNA que controla uma característica hereditária específica, como cor do cabelo, altura, forma de nariz e milhares de outros traços. A sequência específica das bases que compõem o gene geralmente corresponde a uma única proteína ou RNA complementar. No DNA, o comprimento de cada filamento é 600 mil vezes maior do que a largura. Quando célula, núcleo e cromossomo dividem‑se, cada filamento serve de gabarito para a formação de um novo filamento correspondente em cada um das novas células, graças à estrutura e ao emparelhamento das bases descobertos por Crick e Watson. Isso explica a segunda característica fundamental do DNA, aquela que geralmente associamos à hélice dupla: a capacidade de replicar‑se. Em outras palavras, quando o DNA duplica‑se no interior de cada célula que está sofrendo uma divisão celular, sua capacidade de controlar as funções das células e do corpo dirigindo a produção de proteínas também se duplica. Isso nos leva de volta à principal função do DNA: produzir proteínas. Como os precisos genes evoluíram de modo a ficar protegidos no núcleo da célula, é necessário que se produzam cópias ativas dos genes que possam sair do núcleo e dirigir a produção de proteínas em outras partes da célula. Assim, é preciso uma espécie de “projeto” do gene. Esse projeto é feito pelo outro ácido nucleico, o RNA, que se compõe de A, C, G e uracil, em vez de timina. A RNA‑polimerase é a enzima específica capaz de dividir o DNA no meio dos “degraus”. Ou seja, ela “abre o zíper” das bases bem no meio – em suas ligações 119 CITOLOGIA de hidrogênio – e transforma a hélice dupla em duas hélices simples com “meios degraus” expostos, rompendo as ligações entre os dois filamentos que unem A com T e C com G. Como os aminoácidos têm de unir‑se lado a lado para formar proteínas, as sequências desses códons de três letras ao longo dos filamentos de DNA determinam as proteínas que são exclusivas a cada um de nós. Uma ou mais sequências específicas de três bases representadas por três letras resultam na criação de cada um dos vinte aminoácidos. Os aminoácidos se combinam em uma ordem específica para formar os 50 mil tipos de proteínas do corpo humano. Cada uma dessas combinações de códons é um gene. Todos os 100 mil genes humanos estão configurados nos 46 cromossomos humanos que se localizam em cada núcleo de cada célula. Eles se enovelam nessa forma reconhecível durante a divisão celular. Ao formar esses códigos, a RNA‑polimerase desloca‑se ao longo da molécula de DNA, abrindo‑a como um zíper e permitindo que as moléculas de RNA, que se encontram soltas no núcleo, juntem‑se e se emparelhem ao longo dos agora expostos pontos onde estão A, C, G e T dos filamentos originais de DNA. De fato, o RNA forma uma transcrição exata do DNA. Essa cópia denomina‑se RNA mensageiro. Quando RNA‑polimerase chega ao “sinal de parada” que existe na extremidade de cada gene, desprende‑se juntamente com o recém‑produzido RNA mensageiro, o qual sai do núcleo e segue para um dos muitos ribossomos na célula. O ribossomo lê a mensagem do RNA e, de acordo com a sequência específica de bases no códon, reúne uma série de aminoácidos provenientes das reservas que flutuam soltas pela célula. Essa ação cria, da “estaca zero”, uma proteína específica “escrita” na linguagem codificada originalmente pela sequência de bases de três letras existente no DNA que permaneceu no núcleo da célula. Cada uma dessas novas proteínas reflete uma pequena porção dos longos filamentos de DNA que contêm todos os códigos de três letras para as milhares de proteínas diferentes. Do mesmo modo como a RNA‑polimerase se deslocou ao longo dos pares de bases G‑C e A‑T, expostos do DNA para criar o RNA mensageiro, o ribossomo desloca‑se ao longo do RNA mensageiro para criar uma proteína. Passo a passo, cada proteína vital formada em nosso corpo é produzida dessa maneira. Neste exato momento, milhares de ribossomos em cada célula de seu corpo estão efetuando milhões de reações que estão fazendo os aminoácidos relacionados unirem‑se, formando cerca de duas mil novas moléculas de proteína a cada segundo. Cada proteína, ao sair do ribossomo e emergir da célula, apresenta uma forma específica, dobrada e retorcida, determinada pela ligação química dos aminoácidos dos quais ela é feita. Essa forma e a composição química permitem aos 50 mil tipos diferentes de proteínas executarem suas funções específicas no corpo. Como os ácidos nucleicos dirigem a produção de proteínas e a sequência de proteínas é única em cada pessoa, é o DNA que, em ultima análise, controla todasas características hereditárias. As sequências codificadoras que causam a formação de pelos em um camundongo são semelhantes, mas não idênticas, às sequências formadoras de cabelos em uma cabeça humana. Analogamente, as sequências codificadoras que fazem com que os cabelos se formem em duas cabeças humanas têm mais semelhança entre si do que com as sequências formadoras dos pelos do camundongo, porém não são idênticas. Essa é a chave para compreender o material hereditário e a função do DNA, e a razão de os biólogos moleculares referirem‑se à frase “DNA produz RNA, que produz proteínas” como o “dogma central”. A descoberta de Crick e Watson foi o ponto culminante de oitenta anos de pesquisas realizadas por numerosos cientistas. 120 Unidade III O conhecimento da estrutura leva à leitura do código. O trabalho de Crick e Watson permitiu que de imediato se percebesse a possibilidade de ler e interpretar o plano genético de qualquer organismo, incluindo seres humanos. Quando as pesquisas do bioquímico Fredrick Sanger nos permitiram iniciar o sequenciamento do RNA, na década de 1960, tornou‑se teoricamente possível entender toda a enorme quantidade de informações contidas no DNA, e não apenas exemplos isolados. Isso levou a que nos interessássemos realmente em conhecer a relação entre cada gene e cada características física, inclusive doenças de cunho genético. Em 1975, Walter Gilbert foi o primeiro a aplicar um tratamento químico específico ao DNA para dividi‑lo em fragmentos e reconhecer a utilidade que isso poderia ter na leitura do texto. Por meio de novo método, Sanger tornou teoricamente possível determinar todo o “texto” que governa a hereditariedade de qualquer organismo vivo, inclusive o humano. Começa o projeto genoma. Em dezembro de 1989, cientistas do MIT descobrem um gene que acreditam ser crucial para o desenvolvimento das defesas imunológicas humanas, denominado gene “RAG‑1”. A descoberta lança uma nova luz sobre as complexidades do sistema imunológico, o qual é vital para todos os aspectos da saúde e do desenvolvimento humano. Em agosto de 1991, um esforço de pesquisa de um conjunto de cientistas da Faculdade de Medicina Johns Hopkins, do Instituto do Câncer de Tóquio e da Universidade de Utah identifica o gene que origina o câncer do cólon. Esse gene é denominado APC. Essa descoberta permitirá aos médicos detectar um tumor no cólon no estágio mais incipiente possível. Em março de 1993, pesquisadores anunciaram que a doença de Huntington resulta de inexplicadas “gagueiras genéticas”, expansões no tamanho de um gene específico no cromossomo 4, que acrescentam filamentos extra do aminoácido glutamina à proteína que o gene normalmente codifica. Em agosto de 1993, pesquisadores do Centro Medico da Universidade de Duke anunciam que as pessoas nascidas com uma variante de um gene chamado APOe têm maior propensão a desenvolver o mal de Alzheimer por volta dos 70 anos de idade do que as pessoas que apresentam outras versões do mesmo gene. Em junho de 1995, uma equipe da Universidade de Toronto anuncia que um gene do cromossomo 14 é responsável por até 80% dos casos familiares do mal de Alzheimer. Em agosto de 1995, pesquisadores do Centro de Ciência da Saúde da Universidade de Texas informam que o gene BRCA1 tem um papel fundamental no câncer de mama. Em dezembro de 1995: cientistas britânicos anunciam a descoberta de um segundo gene associado ao câncer de mama, o BRCA2. Fevereiro de 1996: cientistas identificam o gene que codifica uma variedade de proteínas da superfície celular que se deslocam para o cérebro e ajudam a regular o peso corporal; lançam hipótese de que a obesidade resulta de mutação nesse gene receptor. Março de 1996: pesquisadores da Universidade de Ciências da Saúde do Oregon informam que células sadias do fígado transplantadas para fígados doentes produzem a enzima FAH, ausente nesses organismos doentes. É uma nova esperança para a terapia genética direcionada para o fígado, que poderá reduzir a necessidade de transplantes desse órgão. Março de 1996: pesquisadores de cinco grandes centros médicos anunciam ter encontrado um gene que aumenta o risco de doença renal e outros distúrbios associados ao lúpus. A versão defeituosa desse gene codifica uma proteína que é menos eficiente em sua função imunológica do que uma versão normal do gene. Abril de 1996: biólogos moleculares anunciam ter encontrado o gene humano causador dos sintomas de envelhecimento e da modificação da participação desse no surgimento de doenças cardíacas, câncer e osteoropose. Periodicamente, pesquisadores do Projeto Genoma publicam um “mapa” do genoma humano. Eles identificaram a localização física de mais de 15 mil dos 30 mil “marcos” ao longo dos filamentos de material de DNA que formam nossos cromossomos. 121 CITOLOGIA O projeto gera esperanças, medo e controvérsia: o projeto genoma originalmente foi concebido e continua a ser motivado principalmente pela esperança de curar ou reduzir essas doenças. Mas o projeto humano não deixa de enfrentar oposição. O código genético hoje é compreendido a tal ponto que remodelar o genoma humano e dirigir suas instruções é algo exequível no futuro próximo. Muitas pessoas observam um grande potencial na aplicação desse conhecimento à cura de doenças e à melhora da condição humana, enquanto outras se opõem violentamente a essa engenharia e terapia genética com argumentos éticos e científicos. De fato, em outubro de 1993, Robert Stillmas, especialista em fecundidade do Centro Medico da Universidade George Washington, clonou embriões humanos usando métodos que são comuns na reprodução controlada de gado e outros animais. Esse foi um experimento de laboratório, e não foi realizado com uma gravidez, mas de fato indicou a possibilidade de gêmeos idênticos serem formidáveis questões éticas e legais. Exemplo de aplicação Deixe uma cebola sobre um recipiente com água (de modo que a parte com raízes toque a água) durante alguns dias, para que as raízes se desenvolvam. Depois disso, retire as raízes e coloque‑as em solução de álcool acético onde devem permanecer, para fixação, durante 15 minutos. Passe‑as, em seguida, para uma solução de HCl normal e álcool 95%, misturados em partes iguais, onde ficarão 10 minutos; decorrido esse tempo, passe as raízes para uma solução de álcool acético 3:1, onde devem ficar 5 minutos. Com o uso de uma lupa, retire as coifas e corte cerca de 2mm as pontas, colocando‑as em uma lâmina com orceína acética. Ainda com o auxílio da lupa, dissocie o material, cubra com a lamínula e, comprimindo esta com o polegar, proceda ao esmagamento do material. Observe ao microscópio, iniciando a observação com o menor aumento; passe para aumentos maiores (até 400X) e observe os aspectos morfológicos dos cromossomos, caracterizando: interfase, prófase, metáfase, anáfase e telófase. Descreva essas diferenças observadas. Atlas de Citologia Figura 61 122 Unidade III Figura 62 Figuras 61 e 62 – material fígado, corado pela técnica do H&E, aumento 100x. Observe em róseo o citoplasma das células hepáticas (dos hepatócitos) e os núcleos representados por pontos roxos. A hematoxilina cora o núcleo, enquanto a eosina, o citoplasma. Na Figura 62, os espaços claros correspondem aos capilares sanguíneos do tipo sinusoide. As células hepáticas observadas são eucarióticas. Figura 63 Figura 64 123 CITOLOGIA Figuras 63 e 64 – material mesotélio nitratado, corado pela técnica de impregnação argêntica. Aumentos, respectivamente, de 100X e 400X. Observe contornos irregulares delimitando espaços claros. Esses contornos são depósitos de sais de prata que se precipitaram sobre a membrana plasmática, enquanto os espaços claros correspondem ao meio intracelular não evidenciado pela técnica. Figura 65 Figura 66 Figuras 65 e 66 – material traqueia, corado, respectivamente, pelo tricrômico de Masson com aldeído fucsina e por H&E. Aumento de 400X. Observe os cílios na porção mais superficialdas células. Na Figura 65, a coloração bem avermelhada corresponde às células epiteliais da mucosa traqueal. Notam‑se, ainda, pontos roxos neste epitélio, os quais correspondem ao muco presente no interior de células caliciformes aí presentes. Estas células estão representadas pela técnica do H&E (Figura 66) na forma de imagens claras, intercaladas no epitélio da traqueia. Abaixo do epitélio, há representações do tecido conjuntivo. 124 Unidade III Figura 67 Figura 67 – material pele grossa, corado por hematoxilina férrica. Aumento 400x. Observe células epiteliais da epiderme em corte transversal. Pontos escuros correspondem aos núcleos circundados pelo citoplasma. Os espaços claros entre as células são especializações da membrana plasmática relacionadas com adesão, são filamentos intermediários de queratina. As expansões citoplasmáticas destas células epidérmicas denominadas de queratinócitos apresentam os filamentos de queratina que se inserem nos desmossomos, antigamente denominados de “tonofibrilas”. Figura 68 Figura 68 – material epidídimo, corado por H&E. Aumento 400X. Observe um túbulo epididimário seccionado transversalmente. No seu interior, há espermatozoides. Observe que a porção mais interna da parede deste túbulo possui prolongamentos. Esses prolongamentos são os estereocílios. 125 CITOLOGIA Figura 69 Figura 69 – material testículo, corado por H&E. Aumento 400X. Observe alguns núcleos em roxo de células que estão realizando o processo meiótico, isto é, o processo da produção de espermatozoides (espermatogênese). Os fios róseos observados na porção central deste túbulo seminífero são os flagelos, os quais possuem internamente os microtúbulos. Apenas os espermatozoides terão (n) cromossomos, são células haploides. Figura 70 Figura 70 – material é o esfregaço de espermatozoides, corado por azul de metileno. Aumento 400X. Observe pontos escuros que correspondem à cabeça dos espermatozoides. Suas caudas (flagelo) ficam nestas áreas claras. A porção da cauda que fica próxima à cabeça é denominada de peça intermediária e possui inúmeras mitocôndrias, após essa porção, localiza‑se a peça principal e finalmente a peça final. O comprimento de um espermatozoide é de aproximadamente 65 micrômetros. 126 Unidade III Figura 71 Figura 71 – material testículo, corado pela técnica de Feulgen. Aumento 400X. Observe túbulos seminíferos contendo em seus interiores os espermatozoides. O DNA pela técnica de Feulgen aparece na coloração púrpura. Aqui, foram utilizados outros corantes junto do Feulgen, por isso, há uma tonalidade esverdeada nas áreas onde ocorre o DNA. Figura 72 Figura 72 – material corresponde à cultura de linfócitos, corado por orceína acética. Aumento 1000X. Observe cromossomos metafásicos bem juntos e no centro do campo, após três células dispostas na forma de um triângulo. 127 CITOLOGIA Figura 73 Figura 74 Figuras 73 e 74 – material é a raiz de cebola, corado pela hematoxilina férrica. Aumento, respectivamente, 100X e 400X. Observe figuras do ciclo celular mitótico. Figura 75 128 Unidade III Figura 76 Figuras 75 e 76 – material pâncreas, corado, respectivamente, por H&E e por Gallocianina. Aumento 400X. Observe na Figura 75, eosinofilia (acidofilia) celular, correspondendo às áreas avermelhadas dentro das células acinosas pancreáticas (essa coloração avermelhada corresponde à inclusão de proteínas que constituem o suco pancreático, denominadas de zimógeno ou zimogênio). Também nesta Figura, se observam áreas escuras, as quais correspondem à basofilia celular, isto é, são áreas intracelulares ricas em RER, os responsáveis pela síntese destas proteínas. Círculos claros correspondem aos núcleos. Na lâmina 76, o corante utilizado foi único e apenas revelou a basofilia celular (RER); portanto, o corante gallocianina é alcalino (é uma base). Figura 77 Figura 78 Figura 79 Figura 80 129 CITOLOGIA Figuras 77, 78, 79 e 80 – material epidídimo, corado pela técnica de Aoyama (tipo de impregnação argêntica). Aumentos de 100X e 400X. Observe os túbulos epididimários, contendo espermatozoides em seus interiores, e, na Figura 78, as manchas escuras no polo apical das células destes túbulos correspondem ao complexo de Golgi. Figura 81 Figura 81 – material é fígado por H&E (vide Figuras 81 e 82). Aqui foi novamente introduzida para comparar com a imagem da Figura 82. Na Figura 81 a técnica é citológica/histológica e não revela as mitocôndrias, enquanto na Figura 82 é citoquímica/histoquímica e revela as mitocôndrias. Figura 82 Figura 82 – material fígado, corado pela técnica de Polak (tipo de impregnação argêntica – uso de sais de prata). Aumento 400X. Observe grânulos escuros mergulhados num fundo amarelado. Cada grânulo corresponde a uma mitocôndria observada na microscopia óptica por técnica citoquímica. 130 Unidade III Figura 83 Figura 84 Figuras 83 e 84 – material rim, corado pela técnica de Gomori. É uma técnica citoquímica. Aumentos, respectivamente, 100X e 400X. Observe que há manchas escuras. Essas manchas correspondem à imagem da enzima denominada de fosfatase alcalina, existente no interior dos lisossomos. Observe ainda que há células sem estes tipos de enzimas (células que constituem as áreas claras: são células da porção medular do rim). 131 CITOLOGIA Figura 85 Figura 85 – material vesícula biliar, corada pela técnica do H&E. Aumento 400x. Observe aspecto morfológico do núcleo de células epiteliais colunares (são os pontos roxos mais superficiais no interior das células). O citoplasma encontra‑se corado em róseo. Observe ainda que as células epiteliais distribuem‑se de forma justaposta. Os núcleos observados logo abaixo, pertencem às células do tecido conjuntivo. Note que estas células não ficam justapostas. Figura 86 Figura 86 – material esôfago, corado por H&E. Aumento 400X. Observe aspecto morfológico de núcleos constituindo o epitélio estratificado deste órgão. Na porção mais superficial deste epitélio, os núcleos são achatados e caracterizam células morfologicamente do tipo pavimentosas. Abaixo desta porção há diferentes tipos morfológicos de núcleos. 132 Unidade III Figura 87 Figura 88 Figuras 87 e 88 – material pele, corado por H&E. Aumento de 400X. Na Figura 87 a pele é a da palma da mão (pele grossa/espessa), enquanto a da Figura 88 é do antebraço (pele fina/delgada). Em ambas, observa‑se na porção mais superficial a queratina na coloração róseo avermelhada. Na Figura 88, nas camadas mais inferiores da epiderme, observa‑se uma tonalidade marrom amarelada, a qual corresponde à inclusão endógena de melanina. Figura 89 133 CITOLOGIA Figura 90 Figuras 89 e 90 – material hipoderme da palma da mão, corado por H&E. Aumentos 100X e 400X. Observe células adiposas (adipócitos/lipócitos) constituintes do tecido adiposo. Áreas claras correspondem à imagem negativa de lipídios. Os fios róseos espessos são representações de fibras colágenas formadas pela proteína colágeno, enquanto os fios róseos bem finos correspondem ao citoplasma que ocupa posição periférica nestas células (é devido ao armazenamento dos lipídios). Os núcleos estão corados em roxo pela hematoxilina. Figura 91 Figura 91 – material língua, corada pela técnica de hematoxlina férrica. Aumento 400X. Observe faixas com distribuição perpendicular. Cada uma destas faixas assim denominadas são representações de fibras musculares (células musculares). Os pontos escuros ocupando posições periféricas nestas fibras são os núcleos. Estas fibras apresentam muitos núcleos (são verdadeiros sincícios). É possível também observar nas fibras dispostas verticalmente estrias claras (bandas I) e escuras (bandas A). 134 Unidade III Figura 92 Figura 92 – material língua, corada pela técnica de Hematoxilina Férrica. Aumento 400X. Observe várias fibras musculares dispostas horizontalmente. Os pontos escuros correspondem aos núcleos. Observe “traços” verticais nestas fibras, são as
Compartilhar