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Professor Doutor Layon Zafra Lemos BASES BIOLÓGICAS REITORIA Prof. Me. Gilmar de Oliveira DIREÇÃO ADMINISTRATIVA Prof. Me. Renato Valença DIREÇÃO DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Me. Daniel de Lima DIREÇÃO DE ENSINO EAD Profa. Dra. Giani Andrea Linde Colauto DIREÇÃO FINANCEIRA Eduardo Luiz Campano Santini DIREÇÃO FINANCEIRA EAD Guilherme Esquivel COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Profa. Ma. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE ENSINO Profa. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo COORDENAÇÃO ADJUNTA DE PESQUISA Profa. Ma. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE EXTENSÃO Prof. Me. Jeferson de Souza Sá COORDENAÇÃO DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal COORDENAÇÃO DE PLANEJAMENTO E PROCESSOS Prof. Me. Arthur Rosinski do Nascimento COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA EAD Profa. Ma. Sônia Maria Crivelli Mataruco COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS Luiz Fernando Freitas REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Beatriz Longen Rohling Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante Caroline da Silva Marques Eduardo Alves de Oliveira Jéssica Eugênio Azevedo Marcelino Fernando Rodrigues Santos PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO Bruna de Lima Ramos Hugo Batalhoti Morangueira Vitor Amaral Poltronieri ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz DE VÍDEO Carlos Firmino de Oliveira Carlos Henrique Moraes dos Anjos Kauê Berto Pedro Vinícius de Lima Machado Thassiane da Silva Jacinto FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP L557b Lemos, Layon Zafra Bases biológicas / Layon Zafra Lemos. Paranavaí: EduFatecie, 2021. 144 p. : il. Color. ISBN 978-65-87911-66-3 1. Citologia 2. Biologia molecular. 3. Genética. 4. histologia I. Centro Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD : 23 ed. 571.6 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 As imagens utilizadas neste material didático são oriundas dos bancos de imagens Shutterstock . 2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie. O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. https://www.shutterstock.com/pt/ 3 AUTOR Professor Dr. Layon Zafra Lemos ● Doutorado em Biotecnologia Ambiental pela UEM (Universidade Estadual de Maringá). ● Mestre em Biotecnologia Ambiental pela UEM (Universidade Estadual de Maringá). ● Especialista em Biotecnologia Aplicada à Agroindústria pela UEM (Universidade Estadual de Maringá). ● Graduado em Ciências Biológicas – Licenciatura pela UNIPAR (Universidade Paranaense). ● Professor dos cursos de graduação presencial de Biomedicina, Farmácia, Fisioterapia, Nutrição, Estética e Cosmética e Medicina Veterinária da UniFatecie ministrando as disciplinas de Bases Biológicas, Fisiologia Humana, Genética e Biologia Molecular, Patologia Geral e Imunologia. ● Na área da pesquisa científica, tem experiência em Genotoxicidade, Citotoxicidade, Mutagênese Ambiental e Histologia de brânquias expostas à Agrotóxicos, com ênfase em estudos de genotoxicidade e citotoxicidade (in vivo) utilizando peixes como modelo experimental. http://lattes.cnpq.br/3323317457593344 4 APRESENTAÇÃO DO MATERIAL Prezado (a) aluno (a), É com muita satisfação que apresento a você, a disciplina de “Bases Biológicas”, na qual o principal objetivo é proporcionar a oportunidade de adquirir conhecimentos de diferentes áreas de estudos referente às células, DNA e RNA, Técnicas de Biologia Molecular e os Tecidos que compõem o corpo humano através dos conteúdos de Biologia Celular, Genética, Biologia Molecular e Histologia. Dessa forma, na Unidade I com o tema Tópicos de Biologia Celular, iremos abordar os tipos de células que compõem os seres vivos, os constituintes dessas células, sendo a estrutura das Membranas plasmáticas, citoplasma e suas organelas citoplasmáticas, Núcleo celular e divisão celular Mitose e Meiose. Na Unidade II, Tópicos de Genética, iremos abordar a estrutura e função Molecular dos Ácidos nucleicos (DNA e RNA), Duplicação do DNA, transcrição e tradução para a formação de uma molécula de proteína, Leis Mendelianas, conceitos básicos de genética e as Heranças autossômicas dominantes e recessivas, ligadas aos cromossomos sexuais, mutações numéricas estruturais e anomalias genéticas causando possíveis síndromes genéticas em nós, seres humanos. Em seguida, na Unidade III, com o tema Tópicos de Biologia Molecular, iremos entender as principais técnicas de estudos e manipulações das moléculas de DNA e RNA. Por fim, na Unidade IV, Tópicos de Histologia Básica, iremos abordar os principais conceitos, constituintes, funções e morfologia dos tecidos Conjuntivo, Epitelial, Nervoso, Muscular, Cartilaginoso e Ósseo. Portanto, prezado (a) estudante, vamos à leitura deste livro. 5 UNIDADE 4 Tópicos de Histologia Básica Tópico de Biologia Molecular UNIDADE 3 Tópico de Genética UNIDADE 2 Tópicos de Biologia Celular UNIDADE 1 SUMÁRIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Origem e Evolução das células Procarióticas e Eucarióticas. • Bases Macromoleculares da constituição Celular. • Membrana Plasmática e Transportes de Membrana. • Citoplasma e Organelas citoplasmáticas. • Sistema de Endomembranas (Digestão e Secreção celular). • Núcleo Celular. • Divisão Celular (Mitose e Meiose). Objetivos da Aprendizagem • Compreender os processos de origem e evolução das células. • Conceituar e contextualizar as células Procarióticas e Eucarióticas. • Entender a constituição das Membranas Plasmáticas e seus mecanismos de transporte de substâncias. • Estudar a estrutura e composição do citoplasma e organelas citoplasmá- ticas. • Aprender a estrutura do núcleo celular. • Entender os mecanismos de divisão celular (Mitose e Meiose). Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE BIOLOGIA TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULARCELULAR1UNIDADEUNIDADE INTRODUÇÃO 7UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR Prezado (a) aluno (a)! Nesta unidade aprenderemos os principais conteúdosreferentes ao estudo da Biologia Celular, dedicado aos estudos das células, suas estruturas moleculares e seus principais mecanismos a nível celular, genético, fisiológico, morfológico e bioquímico. Além disso, o graduando terá um entendimento básico dos principais conteúdos necessários para o seu aprendizado, sendo auxiliados posteriormente aos conteúdos es- pecíficos de cada curso de graduação referentes às áreas da saúde, biologia e agronomia. Portanto, para entendermos os principais mecanismos da célula, esta unidade irá abordar tópicos referentes à origem e evolução delas, surgindo as primeiras células denominadas procarióticas e, após, as eucarióticas, proporcionando essa diversidade dos seres vivos. Além disso, iremos aprender as principais funções, constituições e mecanismos como, por exemplo, estudos de Membrana plasmática e seus transportes de substância através dela, diversidade de moléculas como açúcares, proteínas, lipídios e carboidratos, representando as diversas funções e também a estrutura dentro de uma célula. Outro ponto abordado será o entendimento das principais características e compo- nentes do citoplasma e suas respectivas organelas citoplasmáticas, gerando determinadas funções nessas células e, por fim, finalizamos os estudos referentes aos componentes e constituintes de um núcleo celular e suas divisões celulares. Mitose: gerando a produção de células somáticas, compondo diversos tipos de tecidos nos seres humanos e na divisão celular. Meiose: estudaremos os mecanismos de divisão celular para a produção de game- tas masculinos e femininos. Portanto, prezado (a) aluno (a), desejo a você uma boa leitura e aprendizado. ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS1 TÓPICO 8UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR De acordo com a hipótese da evolução das células, os primeiros eventos datados aproximadamente há 4,5 bilhões de anos, a superfície do Planeta Terra em sua maior parte era composta por uma enorme massa de água, sendo denominada de oceanos e lagoas. A partir da formação dessa “massa líquida” originou-se a formação do “caldo primordial”, constituído por vapor d'água, amônia, metano, hidrogênio e gás carbônico. Nesse período não havia moléculas de oxigênio livres dispersas na camada de ozônio, dificultando a for- mação dos primeiros seres vivos. Com o passar do tempo, várias condições adversas estavam acontecendo no Planeta Terra, uma delas era a exposição fortíssima da ação do calor e a liberação da radiação ultra- violeta emitida pelos raios solares. Constantes eventos de descargas elétricas e tempestades originaram as primeiras moléculas de aminoácidos (aa), monossacarídeos e nucleotídeos, através de ligações com uma molécula de carbono presente no “caldo primordial”. A partir desses mecanismos, os primeiros seres vivos formados foram chamados de organismos “Procariontes” - apresentando uma estrutura simples; “Heterótrofos” - não produziam seu próprio alimento; “Anaeróbios” – não realizavam respiração celular pot não possuir O2 na atmosfera). Após esses eventos ocorridos, os organismos Procariontes, heterotróficos e anaeróbios passaram por intensas situações evolutivas tentando adaptar-se com o meio gerando os primeiros organismos denominados de Pro- cariontes “Autotróficos” – que produzem o seu próprio alimento e armazenando energia produzida pela síntese desses alimentos gerados, ocorrendo o acúmulo e liberação de moléculas de O2 para a atmosfera, iniciando as primeiras etapas da Fotossíntese. 9UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR Conforme esses processos evolutivos foram acontecendo, surgiram as primeiras células denominadas eucarióticas, a partir de uma célula bacteriana dividindo-se e origi- nando a membrana celular e as Mitocôndrias, denominados de Teoria da Endossimbiose, produzindo 2 tipos de células eucarióticas: Animal e Vegetal. A partir da formação dessas células pode-se concluir que a célula é uma unidade básica e funcional para constituir qualquer ser vivo e pode realizar todas as suas funções genética, fisiológica, metabólica e evolutiva. 1.1 Células procarióticas Os organismos procariontes são relativamente simples em relação à composição e funcionamento dessas células, sendo os primeiros organismos formados no Planeta, como, por exemplo, as bactérias. As células procarióticas possuem estruturas celulares denominadas (Figura 1): ● Cápsula: reveste a célula do meio externo. ● Parede celular: formato e proteção das células. ● Membrana plasmática: controla o transporte de substâncias do meio extra e intra- celular. ● Citoplasma: substância gelatinosa responsável pelo formato da célula. Importante: As células procarióticas não possuem Núcleo celular e sim Material genético (DNA e RNA), disperso no citoplasma. 10UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 1 - DESENHO ESQUEMÁTICO DE CÉLULA PROCARIÓTICA Fonte: Wikipédia, 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Procarionte#/media/Ficheiro:Prokaryo- te_cell_diagram_pt.svg 1.2 Células eucarióticas As células eucarióticas são células que apresentam núcleos definidos, sendo o local de armazenamento do material genético (DNA e RNA). Além disso, possui organelas membranosas que desempenham várias funções vitais nos organismos como respiração celular, digestão e síntese de substâncias. As células eucarióticas são classificadas em células eucarióticas Animal e Vegetal que formam vários organismos como as algas, proto- zoários, plantas e animais invertebrados e vertebrados. 1.2.1. Membrana plasmática As membranas plasmáticas e/ou celulares desempenham diversas funções nas células referentes à delimitação da célula através do meio extracelular, podendo ser outras células ou até mesmo os vasos sanguíneos e o meio intracelular, sendo a região interna das células constituída pelo citoplasma. Além disso, essas membranas protegem as células contra a contaminação de diversos patógenos (bactérias e vírus), impedindo a transmissão deles nos organismos humanos. https://pt.wikipedia.org/wiki/Procarionte#/media/Ficheiro:Prokaryote_cell_diagram_pt.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Procarionte#/media/Ficheiro:Prokaryote_cell_diagram_pt.svg 11UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR A composição, morfologia e tipos de transportes de substâncias através das membranas serão abordados com mais detalhes no Tópico III desta unidade. 1.2.1.1 Citoplasma O citoplasma ou citosol está localizado entre a membrana plasmática e o núcleo celular, sendo denominado como meio intracelular das células eucarióticas. Sua constituição apresenta uma consistência de aspecto gelatinoso formado por moléculas de água, proteínas, enzimas e lipídios. Além disso, possuem organelas celulares, discutidas e apresentadas no Tópico IV desta unidade. 1.2.1.2 Núcleo O núcleo celular é típico de células eucarióticas animais e vegetais, sendo o local de armazenamento do material genético (DNA e RNA) nas células. Além disso, é responsável por controlar todas as atividades fisiológicas, metabólicas e reprodutivas dos organismos eucariontes. 1.2.1.3 Diferenças das células eucarióticas animais e vegetais Células eucarióticas vegetais além de possuírem membrana plasmática, citoplasma contendo diversas organelas citoplasmáticas e núcleo celular, destacam-se estas estruturas (Figura 2): ● Parede celular: formato e proteção desses organismos ao meio ambiente. ● Vacúolos: organelas citoplasmáticas, principais funções: regular o pH da célula, controle de entrada e saída de água nas células vegetais, armazenamento e digestão de alimentos. ● Cloroplastos: ricos em clorofila – Fotossíntese. 12UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 2 - DIFERENÇAS MORFOLÓGICAS ENTRE AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS ANIMAL E VEGETAL Fonte: Gestão Educacional, 2021. Disponível em: https://www.gestaoeducacional.com.br/celula-animal-com- ponentes-funcoes/ https://www.gestaoeducacional.com.br/celula-animal-componentes-funcoes/https://www.gestaoeducacional.com.br/celula-animal-componentes-funcoes/ BASES MACROMOLECULARES DA CONSTITUIÇÃO CELULAR2 TÓPICO 13 Os elementos químicos mais abundantes encontrados nas células são as moléculas de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. A partir dessas moléculas ocorre a formação e constituição de diversas moléculas denominadas de inorgânicas e orgânicas. Moléculas inorgânicas em sua estrutura molecular não apresentam ligações químicas com o carbono, sendo exemplos as moléculas de água e sais minerais. As moléculas orgânicas apresentam em sua estrutura molecular ligações químicas com o carbono, constituindo as moléculas de proteínas, enzimas, lipídios, carboidratos, vitaminas e os ácidos nucleicos (DNA e RNA). Essas moléculas inorgânicas e orgânicas são essenciais para a formação das estruturas das membranas celulares, citoplasma e suas respectivas organelas e o núcleo celular, auxiliando nas reações, constituições e formações de todas as atividades celulares, em nível estrutural, fisiológico, morfológico e genético. As moléculas de água são de extrema importância para a composição celular, pois auxiliam no transporte de substâncias presentes no sangue, auxilia no controle da regulação da temperatura corporal, regulação osmótica, eliminação de excretas, dentre outras funções, correspondendo aproximadamente a 70% da constituição celular nos seres humanos. Os carboidratos denominados de açúcares estão presentes nas células, gerando fonte energética e constituição estrutural das células. Podem ser classificados em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são representados pelas moléculas de glicose, frutose, galactose etc. Os dissacarídeos, como: maltose, lactose, sacarose, entre outros; e os polissacarídeos: amido, glicogênio, celulose, entre outros. UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 14UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR As moléculas de lipídios encontram-se em todas as células eucarióticas animais e vegetais, gerando fontes energéticas pelas sínteses metabólicas como reserva de energia, isolamento térmico e proteção dos órgãos. Além disso, são os principais componentes das estruturas das membranas celulares formando uma bicamada lipídica através dos fosfolipídios, sendo o próprio um tipo de lipídio. Por fim, as proteínas são moléculas formadas por aminoácidos (aa) que se ligam um a um através de ligações químicas denominadas de ligações peptídicas, formando uma estrutura proteica. Suas principais funções: auxiliar na composição estrutural dessas células produzindo colágenos e elastinas; nas membranas celulares auxiliando no transporte de nutrientes através das proteínas integrais e/ou de canais; na contração dos músculos esqueléticos através da presença de proteínas contráteis e motoras, sendo as proteínas actinas e miosinas; na formação e produção de hormônios como a insulina, entre outros exemplos que estão presentes nos organismos dos seres humanos, sendo essenciais para as funções vitais das células. MEMBRANA PLASMÁTICA E TRANSPORTES DE MEMBRANA3 TÓPICO 15 As membranas celulares e/ou plasmáticas envolvem a célula, garantindo a proteção e separação do conteúdo celular do meio externo para o meio interno. Constituída por moléculas de fosfolipídios, sendo moléculas que possuem uma cabeça polar ou hidrofóbica tendo afinidade com moléculas de água e outra estrutura chamada de cauda, formadas por cadeias de ácidos graxos (lipídios), sendo de região apolar ou hidrofóbica sem afinidade com moléculas de água (Figura 3), formando uma estrutura molecular denominada de bicamada lipídica e de permeabilidade seletiva, além de proteínas dos tipos integrais e/ou periféricas que auxiliam essas moléculas a transitarem do meio extracelular para o meio intracelular e vice-versa (Figura 4). FIGURA 3 - ESTRUTURA MOLECULAR DE UM FOSFOLIPÍDIO Fonte: Wikipédia, 2005. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Membrana_plasm%- C3%A1tica.jpg UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Membrana_plasm%C3%A1tica.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Membrana_plasm%C3%A1tica.jpg 16UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 4 - ESTRUTURA DE UMA MEMBRANA CELULAR Fonte: Wikipédia, 2008. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica#/media/ Ficheiro:Cell_membrane_detailed_diagram_pt.svg 3.1 Transportes através da membrana As membranas plasmáticas controlam a entrada e saída de solutos (partículas dissolvidas) e solventes (meio líquido) do meio extracelular para o meio intracelular e vice- -versa, através de transportes dos tipos passivo e/ou ativo (Figura 5). 3.1.1 Transporte passivo Transporte passivo ocorre por moléculas que têm afinidade com a membrana plas- mática e não necessitam de energia ATP (adenosina trifosfato) para transitarem dentro ou fora das células, podendo ocorrer dos tipos de Difusão simples, facilitada e Osmose. 3.1.1.1 Difusão Simples As moléculas se movem de um local mais concentrado para um menos concen- trado, denominando esse movimento de gradiente de concentração. Esse transporte tem como exemplo transportar na membrana moléculas de oxigênio e gás carbônico. 3.1.1.2 Difusão facilitada As moléculas são transportadas por meio da participação de proteínas integrais e/ou carreadores que facilitam o movimento espontâneo dessas moléculas sem gerar gasto de energia (ATP). Esse transporte tem como exemplo o transporte de aminoácidos e glicose. https://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica#/media/Ficheiro:Cell_membrane_detailed_diagram_pt.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica#/media/Ficheiro:Cell_membrane_detailed_diagram_pt.svg 17UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 5 - MODELO ESQUEMÁTICO DE TRANSPORTE DE MEMBRANAS: PASSIVO E ATIVO 3.1.1.3 Osmose Transporte específico para as moléculas da água. Essas moléculas transitam nas membranas do meio menos concentrado para o mais concentrado, equilibrando os dois lados da membrana plasmática, fazendo com que o meio rico em soluto seja diluído pela água (solvente) e sem gasto de energia (ATP) (Figura 6). Além disso, a osmose tem como finalidade igualar as concentrações das células gerando um equilíbrio, com isso, esse transporte apresenta 3 tipos de soluções (Figura 7). 18UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 6 - OSMOSE Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/osmose-2.htm 3.1.1.3.1 Solução hipertônica Apresenta maior pressão osmótica e concentração de soluto. 3.1.1.3.2 Solução hipotônica Apresenta menor pressão osmótica e concentração de soluto. 3.1.1.3.3 Solução isotônica A concentração de soluto e a pressão osmótica são iguais, atingindo o equilíbrio. FIGURA 7 - DIAGRAMA DE PRESSÃO OSMÓTICA NO SANGUE Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/osmose-2.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/osmose-2.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/osmose-2.htm 19UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 3.1.2 Transporte ativo O transporte ativo ocorre através da membrana plasmática com gasto de energia (ATP), através dos locais de menor concentração para os locais de maior concentração indo contra o gradiente de concentração. Esse transporte tem como exemplos íons sódio, potássio, ferro, hidrogênio, cálcio e alguns tipos específicos de açúcares e aminoácidos. Além disso, esse transporte pode ser classificado em 2 grupos, primário e secundário. 3.1.2.1 Transporte ativo primário Ocorre através da quebra de moléculas de ATP. Esse transporte tem como exemplo a “Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+), na qual esse fluxo promove o bombeamento ativamente das diferentes concentrações desses solutos dentro e fora da célula. Esse tipo de transporte através da bomba de sódio e potássio está presente em todasas células e, em especial, nas células neurais (neurônios), gerando um potencial de ação (eletroquímico) devido a essas membranas possuírem cargas negativas e positivas, transmitindo os impul- sos nervosos nos seres humanos (Figura 8). FIGURA 8 - TRANSPORTE ATIVO BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO Fonte: Estudo Prático, 2021. Disponível em: https://www.estudopratico.com.br/bomba-de-sodio-e-potassio/ 3.1.2.2 Transporte ativo secundário Esse transporte não utiliza diretamente a quebra da molécula de ATP e sim energia armazenada do sódio presente na bomba de sódio e potássio. Com isso, outros tipos de bombas dependem de proteínas transportadoras encontradas nas membranas plasmáticas. Um exemplo desse transporte é a “Bomba de Sódio e Glicose''. https://www.estudopratico.com.br/bomba-de-sodio-e-potassio/ CITOPLASMA E ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS4 TÓPICO 20 O citoplasma está localizado no interior de todas as células, no qual se encontra o núcleo e as organelas citoplasmáticas, sendo formados por estruturas denominadas de citosol e citoesqueleto. O citosol representa as regiões mais fluidas do citoplasma correspondendo a 50 – 80% do volume total da célula. Esse citosol é constituído por moléculas de água, íons, aminoácidos e carboidratos. O Citoesqueleto tem como função determinar a forma e a motilidade do citoplasma, formado por redes proteicas filamentosas através dos filamentos intermediários, microtúbulos e filamentos de actina, gerando sustentação necessária para essas células. Além disso, o citoplasma é constituído por um sistema de endomembranas constituído por diversos tipos de membranas, dividindo a célula em compartimentos funcionais e estruturais, denominados de organelas citoplasmáticas, sendo: Retículos Endoplasmáticos Liso (REL) e Rugoso (RER), Complexo de Golgi, Mitocôndrias, Lisossomos, Peroxissomos, Núcleo e Centríolos. (Figura 9). UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 21UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR ,FIGURA 9 - REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO CITOPLASMA E SUAS RESPECTIVAS ORGANELAS. (1) NUCLÉOLO ; (2) ENVOLTÓRIO NUCLEAR ; (3) RIBOSSOMOS; (4) VESÍCULAS; (5) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER); (6) COMPLEXO DE GOLGI ; (7) MICROTÚBULOS; (8) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL); (9) MITOCÔNDRIAS ; (10) VACÚOLO ; (11) CITOPLASMA; (12) LISOSSOMOS; (13) CENTRÍOLOS. Fonte: Wikipédia, 2006. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_animal#/media/Ficheiro:- Biological_cell.svg 4.1 Tipos de organelas citoplasmáticas e suas funções 4.1.1 Retículo endoplasmático Rugoso e Liso O Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) é constituído por uma estrutura rugosa, apresenta vários grânulos (ribossomos) e morfologia achatada. A sua principal função é a síntese de proteína, transportá-las para outros locais fora da célula e os ribossomos irão sintetizar as proteínas que serão utilizadas no interior da célula. O retículo endoplasmático liso (REL) é constituído por uma estrutura lisa e sua função dentro da célula é de sintetizar lipídios, a exemplo dos fosfolipídios, óleos e esteroides (incluindo os hormônios sexuais estrogênio e testosterona), promovendo a desintoxicação da célula. Além disso, ele desempenha outra função importante que é o metabolismo celular e a quebra do álcool presente no corpo de quem ingere bebida alcoólica. https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucl%C3%A9olo https://pt.wikipedia.org/wiki/Envolt%C3%B3rio_nuclear https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossomo https://pt.wikipedia.org/wiki/Ves%C3%ADcula https://pt.wikipedia.org/wiki/Ret%C3%ADculo_endoplasm%C3%A1tico https://pt.wikipedia.org/wiki/Complexo_de_Golgi https://pt.wikipedia.org/wiki/Complexo_de_Golgi https://pt.wikipedia.org/wiki/Microt%C3%BAbulo https://pt.wikipedia.org/wiki/Mitoc%C3%B4ndria https://pt.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%BAolo https://pt.wikipedia.org/wiki/Citoplasma https://pt.wikipedia.org/wiki/Lisossomo https://pt.wikipedia.org/wiki/Centr%C3%ADolos https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_animal#/media/Ficheiro:Biological_cell.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_animal#/media/Ficheiro:Biological_cell.svg https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/reticulo-endoplasmatico 22UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 4.1.2 Complexo de Golgi O Complexo de Golgi tem como função armazenar, modificar e exportar as proteínas que foram sintetizadas no Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) e realiza também a função de sintetizar carboidratos do tipo polissacarídeo, ocorrendo uma adição de um açúcar (glicosiladas) nessas moléculas de proteínas, concluindo o processo final da sua composição e sendo direcionada para o seu devido local nas células. 4.1.3 Lisossomos Os lisossomos são organelas celulares que contêm substâncias digestivas formadas no retículo endoplasmático rugoso e amadurecidas pelo complexo golgiense. Assim, sua função é digerir moléculas orgânicas como lipídios, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). 4.1.4 Peroxissomos Os peroxissomos são organelas celulares que produzem enzimas digestivas, responsáveis pela catalisação do peróxido de hidrogênio, popularmente conhecido como água oxigenada (H2O2), por ser uma substância tóxica para a célula e a sua produção em excesso é prejudicial à saúde, com isso, a organela produz a enzima catalase, tendo como função destruir essa substância. 4.1.5 Mitocôndrias As mitocôndrias possuem seu próprio DNA (se reproduzem sozinhas) e o próprio ribossomo. Sua morfologia apresenta uma membrana dupla (interna e externa), chamada de cristas mitocondriais. Elas realizam a respiração celular e produzem grande parte de energia (ATP) essenciais para manter o funcionamento das células. 4.1.6 Núcleo O núcleo é a maior organela existente em uma célula eucarionte, pois é responsável por armazenar o material genético, o DNA do ser vivo e comandar tudo que acontece dentro da célula. https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/complexo-de-golgi https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/lisossomos https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/peroxissomos https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/mitocondrias 23UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 4.1.7 Centríolos Os centríolos são organelas formadas por microtúbulos que auxiliam os cromossomos homólogos a se separarem na hora da divisão celular (mitose e meiose). Além disso, essas organelas podem gerar morfologia, sendo chamados de cílios e flagelos, auxiliando na locomoção, captura de alimento e defesa desses organismos. NÚCLEO CELULAR5 TÓPICO 24 O núcleo celular é um componente essencial para as células eucarióticas. Nessas células o núcleo corresponde a 10% do volume total e nele se encontra o DNA (ácido desoxirribonucleico). Além disso, o núcleo é delimitado pela carioteca ou envoltório nuclear, formados por duas membranas concêntricas que continuam sua delimitação até a membrana do retículo endoplasmático rugoso. O envoltório nuclear é composto por inúmeras perfurações denominadas de poros que tem a função de se comunicar no interior do núcleo ao citosol, além disso, possui duas malhas de filamentos intermediários que auxiliam na estrutura desse núcleo compondo a superfície interna desse envoltório, denominada de lâmina nuclear e o outro filamento recobre a superfície externa do núcleo (Figura 10). Apresenta também distribuído no interior do núcleo moléculas de RNAs (ácido ribonucleico), dos tipos de RNAm (mensageiro) e RNAr (ribossômico) que auxiliam as etapas de Transcrição e Tradução, sintetizando genes de proteínas para essas células. UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 25UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 10 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO NÚCLEO DA CÉLULA. (1) ENVOLTÓRIO NUCLEAR. (2) RIBOSSOMOS. (3) POROS NUCLEARES. (4) NUCLÉOLO. (5) CROMATINA. (6) NÚCLEO. (7) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO. (8) NUCLEOPLASMA Fonte: Wikipédia, 2002. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular#/me-dia/Ficheiro:Nucleus_ER.png As moléculas de DNA armazenam as informações genéticas dos seres vivos. Essa molécula é formada por nucleotídeos e sua forma corresponde a um modelo helicoidal ou dupla-hélice que será abordada com mais detalhes na Unidade II, tópico 1. São constituídas por duas fitas pareadas contendo nucleotídeos e bases nitrogenadas, proteínas e enzimas. A partir do momento que as células entram nas divisões celulares para produção de novas células-filhas idênticas a elas, ou para produção de gametas masculino (espermatozoides) e feminino (óvulos), essa molécula de DNA, com adição de proteínas histônicas e não histônicas formam a estrutura de cromatina. A cromatina compõe o material dos cromossomos, sendo formados a partir do mecanismo de condensação da cromatina, aumentando o nível máximo de compactação dessa molécula de DNA, conforme mostrado na figura 11. https://pt.wikipedia.org/wiki/Envolt%C3%B3rio_nuclear https://pt.wikipedia.org/wiki/Envolt%C3%B3rio_nuclear https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossomo https://pt.wikipedia.org/wiki/Poro_nuclear https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucl%C3%A9olo https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromatina https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo https://pt.wikipedia.org/wiki/Ret%C3%ADculo_endoplasm%C3%A1tico https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucleoplasma https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular#/media/Ficheiro:Nucleus_ER.png https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular#/media/Ficheiro:Nucleus_ER.png 26UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 11 - DIFERENTES NÍVEIS DE CONDENSAÇÃO DO DNA. (1) CADEIA DE DNA EM DUPLA HÉLICE. (2) FILAMENTO DE CROMATINA (DNA COM HISTONAS). (3) CROMATINA CONDENSADA EM INTERFASE COM CENTRÔMEROS. (4) CROMATINA CONDENSADA EM PRÓFASE. (EXISTEM AGORA DUAS CÓPIAS DA MOLÉCULA DE DNA) (5) CROMOSSOMO EM METÁFASE. Fonte: Wikipédia, 2006. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/ Ficheiro:Chromatin_chromosom.png 5.1 Cromossomos Os cromossomos são estruturas formadas por uma molécula de DNA associada a moléculas proteicas histônicas e não histônicas, permitindo que a molécula de DNA se compacte ao seu nível máximo de condensação formando os cromossomos. Sua estrutura contém regiões denominadas de Centrômero ou constrição primária, que participa da repartição das células-filhas e das duas cópias cromossômicas sendo geradas como consequência da replicação do DNA. Essa região é denominada de região centromérica, sendo permitido dividir o cromossomo em braços, os quais podem ter tamanhos diferentes a depender da posição do centrômero, permitindo classificá-los como cromossomos em metacêntrico (centrômero na posição mediana), submetacêntrico (centrômero deslocado para um dos braços do cromossomo), acrocêntrico (centrômero localizado mais próximo da extremidade) e telocêntrico (o centrômero localiza-se muito próximo da extremidade, dando a ideia de que o cromossomo possui apenas um braço), conforme mostram as Figuras 12 e 13. Por fim, cada extremidade de cada cromossomo apresenta uma região denominada de Telomérica, sendo uma região contendo pequenas repetições de nucleotídeos, garantindo a proteção dos cromossomos. https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/Ficheiro:Chromatin_chromosom.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/Ficheiro:Chromatin_chromosom.png https://brasilescola.uol.com.br/biologia/genes-cromossomos.htm 27UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 12 - CROMOSSOMO. (1) CROMATÍDEO. CADA UM DOS DOIS BRAÇOS IDÊNTICOS DUM CROMOSSOMA DEPOIS DA FASE S. (2) CENTRÔMERO. O PONTO DE LIGAÇÃO DE DOIS CROMATÍDEOS, ONDE SE LIGAM OS MICROTÚBULOS. (3) BRAÇO CURTO. (4) BRAÇO LONGO Fonte: Wikipédia, 2002. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/Ficheiro:- Chromosome.png FIGURA 13 - CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS QUANTO À POSIÇÃO DE SEUS CENTRÔMEROS Fonte: Wikipédia, 2019. Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/pt/6/6d/Tipos_de_cromossomos.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromat%C3%ADdeo https://pt.wikipedia.org/wiki/Microt%C3%BAbulo https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/Ficheiro:Chromosome.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo#/media/Ficheiro:Chromosome.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/pt/6/6d/Tipos_de_cromossomos.jpg 28UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 5.1.1 Número de cromossomos Cada organismo e suas espécies possuem um número específico de cromossomos. Nos seres humanos observa-se a presença de 46 cromossomos. Além disso, para compor e constituir um ser humano as células se dividirão em dois tipos de divisões celulares denominadas de Mitose, formando células somáticas para gerar os tecidos e órgãos, sendo consideradas células diplóides (2n=46 cromossomos), e células gamética/germinativas, irá formar células gaméticas (espermatozóide e óvulo), sendo encontrado apenas (n=23 cromossomos), denominada de células haploides. Essa redução nas células sexuais é importante para restabelecer o número de cromossomos da espécie após o processo de fecundação. Assim, as células somáticas são diploides (2 conjuntos de cromossomos homólogos, 2n=46), e as células sexuais/gaméticas são haploides (apenas 1 conjunto de cromossomos 2n=23 cromossomos). Por fim, os seres humanos possuem 46 cromossomos, denominados em 44 cromossomos autossômicos (Não diferem da morfologia em relação ao sexo) e 2 cromossomos denominados de cromossomos sexuais (Homem: XY e Mulher: XX) Figura 14. FIGURA 14 - CARIÓTIPOS HUMANOS. A) CARIÓTIPO MASCULINO DESTACADO EM CÍRCULO OS CROMOSSOMOS SEXUAIS XY. B) CARIÓTIPO FEMININO DESTACADO EM CÍRCULO OS CROMOSSOMOS SEXUAIS XX. 2N= 46 CROMOSSOMOS Fonte: Wikipédia, 2005. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Cari%C3%B3tipo#/media/ Ficheiro:Human_male_karyotype.gif, adaptado por Layon Zafra Lemos. https://pt.wikipedia.org/wiki/Cari%C3%B3tipo#/media/Ficheiro:Human_male_karyotype.gif https://pt.wikipedia.org/wiki/Cari%C3%B3tipo#/media/Ficheiro:Human_male_karyotype.gif DIVISÃO CELULAR (MITOSE E MEIOSE)6 TÓPICO 29 As células possuem a capacidade fundamental de crescer e reproduzir, gerando um processo básico denominado gênese, a partir da formação de novas células obedecendo a um padrão cíclico que começa pelo crescimento celular, produzindo um aumento quantitativo coordenado por milhares de tipos diferentes de moléculas, incluindo seu material genético. Esse padrão cíclico é denominado de Ciclo celular, ou seja, o ciclo de vida de uma célula, que se inicia na formação de divisões da célula-mãe formando duas células-filhas. Além disso, o ciclo celular pode ser considerado uma série complexa de fenômenos, irá ocorrer a duplicação do material genético da célula, distribuído para as células-filhas. Antes dessas células se dividirem é iniciada a fase chamada Interfase, sendo o período mais longo do ciclo celular e ocorrendo diversos fatores que possibilitam a divisão celular, sendo a replicação do DNA, a divisão dos centríolos e a produção de proteínas. A Interfase é subdividida em três fases: G1, S e G2. Na fase G1 ocorre o aumento de tamanho da célula e ativação do metabolismo celular para gerar energia a ela, produzir RNA e sintetizar as proteínas. Na fase S ocorre a síntese de DNA, duplicando sua quantidade de DNA. Na fase G2 a célula continua crescendo e produzindo proteínas (Figura 15). UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 30UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 15 - ESQUEMA DO CICLO CELULAR: I=INTERFASE, M=FASE MITÓTICA Fonte: Wikipédia, 2010. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular#/media/Ficheiro:- Cell_Cycle_2.svg Após a célula ter passado por todas as fases da Interfase, ela encontra-se pronta para entrar em divisão. Essa divisão celular poderá formar células-filhas idênticas à célula original pelo processo de divisão celular Mitose ou para produção de gametas masculinos e femininos pela divisão celular Meiose. 6.1Mitose A divisão celular Mitose é o período em que a célula se divide por igual o seu DNA, sendo o mesmo duplicado na interfase, produzindo em cada divisão duas células-filhas idênticas à célula original. Essa fase é denominada de divisão equacional. As principais funções da Mitose é o crescimento e regeneração das células que compõem os tecidos, além do processo de cicatrização e divisões do zigoto durante o desenvolvimento embrionário. 6.1.1 Fases da Mitose Suas fases correspondem à Prófase, Prometáfase, Metáfase, Anáfase e Telófase (Figura 16). https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular#/media/Ficheiro:Cell_Cycle_2.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular#/media/Ficheiro:Cell_Cycle_2.svg 31UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR ● Prófase: é a fase mais longa da mitose. Nela se verificam alterações no núcleo e no citoplasma celular, aumentando seu volume devido ocorrer o aumento de água para o núcleo. Esse fato faz com que o citoplasma se torne mais denso. No começo da prófase cada cromossomo se apresenta constituído por dois filamentos denominados cromátides, unidos pelo centrômero. À medida que a prófase progride, os cromossomos tornam-se curtos e aumentam sua espessura, ocorrendo a espiralação cromossômica. Enquanto os cromossomos estão se condensando, o nucléolo começa a se tornar menos evidente, desaparecendo ao final da prófase. Além disso, a modificação ocorrida no citoplasma gera a duplicação dos centríolos (auxiliará no deslocamento dos cromossomos na fase de Metáfase) indo em direção aos polos da célula. Após chegarem aos polos são envolvidos por fibras que constituem o áster. Entre os centríolos que se afastam, aparecem as fibras do fuso mitótico. Ocorrem dois tipos de fibras: as fibras contínuas, que vão de centríolos a centríolos e as cromossômicas ou cinetocóricas, que só surgirão na prometáfase. ● Prometáfase: ocorre a desintegração da carioteca. Quando isso acontece, os cromossomos caem no citoplasma e dirigem-se à região equatorial da célula, onde vão se prender às fibras do fuso por meio de centrômero. ● Metáfase: os cromossomos chegam à posição mediana da célula e condensam- se ao seu nível máximo de condensação. Nesse momento, a contagem de cromossomos e a verificação das alterações estruturais é possível. Formam a Placa Equatorial por meio do alinhamento na região equatorial da célula, além disso, nessa fase o fuso acromático se desenvolve e algumas fibrilas se conectam aos centrômeros. ● Anáfase: os centrômeros começam a se duplicar e as fibras do fuso, conecta- dos aos centrômeros, encurtam e puxam os cromossomos para os polos opostos da célula. Depois da clivagem dos centrômeros, os cromátides-irmãs se separam e originam dois cromossomos independentes. ● Telófase: nessa etapa as fibras do fuso desaparecem e a membrana celular se desenvolve em volta dos cromossomos de cada polo da célula e passa a existir dois números com informação genética igual. Além disso, os cromossomos se descondensam e têm início a citocinese (divisão do citoplasma). https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/citoplasma 32UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 16 - FASES DA DIVISÃO CELULAR MITOSE Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/mitosis-part-cell-cycle-when-replica- ted-1776505847 6.2 Meiose Diferentemente da mitose, na meiose a célula-mãe diploide (2n), com cromossomos duplos, dá origem a quatro células-filhas com metade do número de cromossomos da primeira a partir de duas divisões sucessivas, formando gametas masculinos e femininos. 6.2.1 Fases da Meiose Suas fases correspondem à Meiose I: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I e Telófase I e Meiose II: Prófase II, Metáfase II, Anáfase II e Telófase II (Figura 17). 6.2.1.1 Meiose I ● Prófase I:primeira fase, os cromossomos tornam-se mais condensados e ocorre o emparelhamento dos cromossomos homólogos. O nucléolo e a carioteca desapa- recem e os centríolos migram para os polos da célula para formar o fuso acromático. Esse período é subdividido em: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese, ocorrendo o crossing over (trocas de informações genéticas). ● Metáfase I: a membrana celular deixa de existir e forma-se um fuso. Os cromossomos pareados se alinham no plano equatorial e os centrômeros se ligam a fibras que surgem de centríolos opostos. ● Anáfase I: nesse momento os emparelhamentos se desfazem e cada cromossomo migra para um polo da célula. Os dois membros de cada bivalente se separam https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/mitosis-part-cell-cycle-when-replicated-1776505847 https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/mitosis-part-cell-cycle-when-replicated-1776505847 33UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR e se distribuem de forma independente um dos outros. Os conjuntos paterno e materno originais se separam em combinações aleatórias. ● Telófase I: dois núcleos são formados a partir da descondensação do nucléo- lo, com metade do número de cromossomos. 6.2.1.2 Meiose II ● Prófase II: os cromossomos se condensam novamente e acontece a dupli- cação dos centríolos. Também nesse momento a membrana nuclear desaparece e forma o fuso acromático. ● Metáfase II: os cromossomos se encontram na região equatorial e os centrío- los se preparam para se duplicarem. ● Anáfase II: há uma duplicação dos centrômeros e eles são divididos em duas cromátides, que formam dois que migram para as extremidades da célula. ● Telófase II: nesta última fase os cromossomos se descondensam ao chegar aos polos e formam um novo núcleo com quatro células haploides. 34UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR FIGURA 17 - FASES DA DIVISÃO CELULAR MEIOSE I E II 35UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR Cada espécie de seres vivos em particular possui um número diferente de cromossomos. Com isso, vamos observar abaixo a variedade de seres vivos e seus números diploides: Homo sapiens (Seres humanos) - 2=46 cromossomos. Avena sativa (Aveia) – 2n=42 cromossomos. Carica papaya (Mamão Papaia) – 2n=18 cromossomos. Rattus rattus (Rato branco) – 2n-42 cromossomos. Sacharum officinarum (Cana-de-açúcar) – 2n= 80 cromossomos. Drosophila melanogaster (Mosca-da-fruta) – 2n=8 cromossomos. Fonte: o autor. Por que seria importante compreender todos os constituintes e mecanismos celulares e qual seria a importância para a sua vida acadêmica e profissional? Fonte: o autor. https://pt.wikiversity.org/w/index.php?title=Esp%C3%A9cie&action=edit&redlink=1 36 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado (a) aluno (a)! Essa unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos de abordagem dos conteúdos referentes aos estudos de Biologia Celular. Podemos entender como surgiram as primeiras células denominadas de células procarióticas através da formação do caldo primordial e, a partir desse fato, a célula conseguiu se adaptar ao meio que estava inserida, desenvolvendo características evolutivas transformando-a e surgindo outro tipo de célula mais complexa denominada de células eucarióticas, proporcionando o desenvolvimento da diversidade e variabilidade genética, dos diversos organismos que temos nos dias de hoje. Além disso, aprendemos as principais funções e estruturas para constituírem as células a nível celular, metabólico, fisiológico e morfológico das membranas plasmáticas, citoplasma e características principais de cada organela citoplasmática e o núcleo celular. Aprendemos os principais tipos de transportes através das membranas, sendo alguns tipos de transportes ativo como a caso da Bomba Sódio-Potássio para auxiliar os neurônios a realizarem seus impulsos nervosos e suas sinapses químicas. Por fim, estudamos as principais característica e fases das divisões celulares Mitose e Meiose, para entendermos as divisões de células somáticas para produzirem os diversos tipos de tecidos e órgãos nos seres humanos e a produção de gametas masculinos e femininospara gerar as etapas de fecundação e, posteriormente, o zigoto gerando um novo indivíduo. Um Abraço e até a próxima unidade! UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 37 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: ● Anfipática: Molécula com a região hidrofóbica e outra hidrofílica. ● ATP: Adenosina trifosfato: molécula constituída por ribose, adenina e três grupos fosfato. É a principal fonte de energia química livre para uso imediato pelas células. ● Bomba de Íons: Proteína transmembrana que transporta íons, com gasto de energia (ATP), para dentro ou para fora da célula, membranas das organelas possui bombas de íons. ● Bomba de Sódio (Na+): Trata-se de uma bomba de sódio e potássio. ATPase trans- membrana encontrada na membrana plasmática das células animais, que transporta 3 íons de sódio para fora e 2 íons de potássio para dentro da célula, por cada molécula de ATP hidrolisada. ● Ciclo celular: Período que compreende as modificações ocorridas em uma célula, des- de a sua formação até sua própria divisão em duas células-filhas, divide-se em interfase e mitose. ● Citocinese: Na mitose a divisão do citoplasma que se segue à divisão do núcleo tem início na anáfase e termina após a telófase. Nas células dos animais é produzida pela contração de um anel citoplasmático que contém actina e miosina. ● Citossol: O mesmo que matriz citoplasmática, inclui todos os componentes do citoplas- ma que preenchem o espaço entre as organelas e inclusões. ● Cromátide: Uma cópia do cromossomo que ainda se acha presa, pelo centrômero à outra cópia, os filamentos de DNA recebem essa designação nos cromossomos das células em divisão. ● Cromatina: Todo material intranuclear com exceção dos nucléolos, que se cora de forma intensa, principalmente pelos corantes básicos. A cromatina é constituída principalmente pelos cromossomos da célula que não está em divisão. ● Cromossomos sexuais: Os cromossomos que determinam o sexo (XX ou XY, na es- pécie humana). UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR 38 ● Crossing over: O mesmo que recombinação genética, é o rearranjo de genes que mu- dam de posição durante a meiose, como resultado da ruptura e reunião de segmentos dos cromossomos homólogos (um materno e outro paterno). ● Diploide: Célula que contém os dois conjuntos de cromossomos homólogos (um pater- no e o outro materno), contendo uma duplicata de cada gene. ● Envoltório nuclear: Membrana dupla visível no microscópio eletrônico, que separa o núcleo do citoplasma. Este envoltório só existe em células eucarióticas. ● Haploide: Célula que contém apenas um conjunto de cromossomos como as células de linhagem sexual (óvulos e espermatozoides). ● Mosaico fluido: Nome do modelo proposto para as membranas plasmáticas. As membranas são constituídas por uma bicamada lipídica, fluida, onde se inserem as proteínas. ● Neurotransmissores: Molécula produzida nas sinapses do sistema nervoso que trans- mitem os impulsos nervosos. Fonte: Alberts et al., 2017; De Robertis e Hib, 2015; Junqueira e Carneiro, 2005. UNIDADE 1 TÓPICOS DE BIOLOGIA CELULAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Estrutura e função Molecular dos Ácidos nucleicos (DNA e RNA). • Mecanismos da Duplicação do DNA. • Mecanismos de Transcrição. • Mecanismos de Tradução e Síntese Proteica. • Leis Mendelianas. • Heranças Autossômicas (Dominante e Recessiva). • Herança ligada aos Cromossomos Sexuais. • Mutações Numéricas, Estruturais e Anomalias Genéticas. Objetivos da Aprendizagem • Compreender as principais funções e constituintes dos Ácidos nucleicos. • Entender os mecanismos de duplicação da molécula de DNA. • Estudar os principais mecanismos de Transcrição e tradução de uma molécula de proteína. • Aprender sobre as principais conclusões das Leis Mendelianas. • Compreender como ocorre uma herança autossômica dominante e recessiva e seus exemplos. • Entender quais são as possíveis heranças ligadas aos cromossomos sexuais nos seres humanos. • Estudar sobre os principais eventos gerando mutações numéricas, estruturais. • Aprender as principais anomalias genéticas nos seres humanos. Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICO DE TÓPICO DE GENÉTICAGENÉTICA2UNIDADEUNIDADE INTRODUÇÃO 40UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Prezado (a) aluno (a)! Nesta unidade aprenderemos os principais conteúdos referentes aos estudos de Genética, dedicados aos estudos da hereditariedade através da molécula de DNA e RNA, mecanismos para a produção de proteínas através das etapas de Duplicação do DNA, Transcrição dos códons e Tradução de uma determinada proteína. Além disso, aprenderemos as principais conclusões das Leis Mendelianas, também aplicadas nos dias de hoje e contribuindo para estabelecer possíveis diagnósticos de doenças hereditárias a nível de heranças autossômicas dominantes e recessivas, heranças ligadas aos cromossomos sexuais e mutações nos cromossomos, podendo aumentar ou diminuir a quantidade de cromossomos dos seres humanos, apresentando organismos afetados causados por diversas síndromes abordadas nos últimos tópicos desta Unidade. Portanto, prezado (a) aluno (a), desejo a você uma boa leitura e aprendizado. 41 ESTRUTURA E FUNÇÃO MOLECULAR DOS ÁCIDOS NUCLEICOS (DNA E RNA)1 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Os geneticistas James Watson e Francis Crick descobriram a estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico) em 1953. Esse modelo da estrutura do DNA foi revolucionário e propuseram a definição de gene em termos químicos, abriram o caminho para a compreensão da ação gênica e da hereditariedade a nível molecular. A história começa no século XX, quando o resultado de vários experimentos levou esses cientistas a concluírem que o DNA é o material genético e não outra molécula biológica como um carboidrato, proteína ou um lipídio. Esse modelo da dupla hélice, proposto por Watson e Crick, foi realizado com base nos resultados de outros experimentos através de outros pesquisadores. Watson e Crick se basearam nas descobertas anteriores referentes à composição química do DNA e proporções de suas bases nitrogenadas, e as imagens de difração de raios-x revelaram que DNA é uma hélice de dimensões parecidas, concluindo que a molécula de DNA é composta por dupla hélice e por duas cromátides de nucleotídeos ligados que se enrolam uma a outra fita, formando estrutura de dupla hélice. 42UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 1.1 Estrutura do DNA A molécula do DNA é constituída por 3 blocos estruturais básicos compondo três tipos de componentes químicos, sendo: (1) fosfato – um radical de ácido fosfórico, (2) açúcar que apresenta moléculas formadas por 5 átomos de carbono denominado de pentose e (3) Bases nitrogenadas – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G). As bases Adenina (A) e Guanina (G) possuem uma estrutura química de dois anéis característicos de um tipo de substância chamada de purina. As outras duas bases, Citosina (C) e Timina (T), têm uma estrutura com um só anel chamada de pirimidina e seu pareamento sempre será: Adenina (A) pareia com Timina (T) e Citocina(C) pareia com Guanina (G) \ A-T e C-G. Assim, esses componentes químicos do DNA são dispostos em grupos chamados de nucleotídeos, cada um composto de um grupo fosfato, uma molécula de desoxirribose e qualquer uma das quatro bases nitrogenadas ligadas por ligações fosfodiéster. Além disso, os dois filamentos de nucleotídeos são mantidos juntos em dupla hélice por pontes de hidrogênio entre as bases de cada filamento, formando uma estrutura espiralada/ dupla hélice e seus átomos de carbono dos grupamentos de açúcares, numerados de 1’ a 5’ por uma ligação fosfodiéster, conectando o átomo do carbono 5’ de uma desoxirribose ao átomo do carbono 3’ da desoxirribose adjacente. Assim, cada ligação açúcar-fosfato é dita como tendo uma extremidade 5’ para 3’, conforme mostrado na figura 1. FIGURA 1 - ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE DNA Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/dna.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/dna.htm 43UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 1.2 Estrutura do RNA O RNA (Ácido Ribonucleico) também é denominado como ácido nucleico, mas apresenta algumas características que diferem do DNA. O RNA geralmente possui apenas 1 cadeia de nucleotídeos unifilamentares e não em dupla hélice como o DNA, permitindo que essa molécula seja mais flexível e possa formar uma variedade maior de formas moleculares tridimensionais e complexas. Em sua estrutura química possui o açúcar (pentose), sendo ribose em seus nucleotídeos contendo um grupo hidroxila (OH) ligado ao átomo de carbono 2’, enquanto o açúcar do DNA possui apenas 1 átomo de hidrogênio no carbono 2’. Com isso, o filamento do RNA é formado de um grupo fosfato de açúcar com uma base covalentemente ligada ao carbono 1 em cada ribose. Assim, as ligações químicas açúcar-fosfato no RNA também permanecerão na direção de 5’ para 3’. Seus nucleotídeos são formados pelas bases nitrogenadas: Adenina (A), Guanina (G), Citocina (C) e Uracila (U) que estão presentes no lugar da Timina (T). Assim, o pareamento das bases nitrogenadas do RNA será: Adenina (A) pareia com Uracila (U) e Citocina (C) pareia com Guanina (G) \ A-U e C-G, conforme apresentado na Figura 2. FIGURA 2 - COMPARAÇÃO DE UM RNA E DNA Fonte: Wikipédia, 2021. Disponível em: https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ribonucleico#/media/ Archivo:Difference_DNA_RNA-ES.svg https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ribonucleico#/media/Archivo:Difference_DNA_RNA-ES.svg https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ribonucleico#/media/Archivo:Difference_DNA_RNA-ES.svg 44UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 1.2.1 Tipos de RNA Os RNas podem apresentar alguns tipos de formato e função dentro de uma célula, sendo: ●RNA mensageiro (RNAm): responsável por levar a informação do DNA do núcleo até o citoplasma, onde a proteína será produzida. Como o RNA é uma cópia fiel de uma das fitas de DNA, é a partir dessa informação que o RNA mensageiro irá de- terminar quais são os aminoácidos necessários para a formação de determinada proteína, pois ele possui as trincas (códons) de bases nitrogenadas que definem cada aminoácido. ●RNA transportador (RNAt): é produzido a partir de uma fita do DNA. Esse RNA é assim chamado porque ele é o responsável por transportar os aminoácidos (aa) que serão utilizados na formação das proteínas até os ribossomos, onde ocorrerá a síntese das proteínas. ●RNA ribossômico (RNAr), faz parte da constituição dos ribossomos (organela citoplasmática). É nos ribossomos que a sequência de bases do RNA mensageiro é interpretada e a proteína é, de fato, sintetizada. 45 MECANISMOS DA DUPLICAÇÃO DO DNA2 TÓPICO De acordo com Watson e Crick (1953), o mecanismo das cópias do DNA se refere a replicação semiconservativa. É possível comparar a estrutura da molécula de DNA com um zíper, demonstrando a deselicoidização dos dois filamentos que irá expor as bases nitrogenadas em cada filamento. Com essas bases nitrogenadas expostas, tem o potencial para ocorrer o pareamento dos nucleotídeos livre, pareando corretamente a sua base complementar. Cada um dos filamentos de DNA irá agir como um molde, para dirigir a montagem das bases complementares, para reestruturar uma dupla hélice idêntica ao filamento original. Com isso, a replicação semiconservativa ocorre pelo processo de que as duplas hélices de cada molécula-filha de DNA terão um filamento da molécula original de DNA e um filamento recém-sintetizado, conforme demonstra a figura 3. UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 46UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 3 - REPRESENTAÇÃO DO MODELO DE REPLICAÇÃO DO DNA. FITAS AZUL-ESCURO (FITA MOLDE), FITAS AZUL-CLARO (FITA-FILHA). Fonte: Wikipédia, 2005. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Replica%C3%A7%C3%A3o_do_ ADN#/media/Ficheiro:Dna-split.png 2.1 Etapas da Replicação do DNA Nesta etapa ocorrerá a replicação da molécula de DNA, sendo duplicada. Esse processo de replicação é mediado por ação de algumas enzimas denominadas de helicases, responsáveis por desenrolar a dupla hélice de DNA e separar as cadeias de nucleotídeos, gerando pontos de origens de replicação. Essas enzimas atuam no processo de ligação do DNA, formando “bolhas” de replicação. Em células eucarióticas, o início da replicação pode-se iniciar em diversos pontos da molécula do DNA, apresentando-se diversas bolhas formadas que irão fundir-se posteriormente, fazendo com que a replicação ocorra de forma mais rápida, ocorrendo a replicação nos dois sentidos da fita de DNA. Além disso, enzimas como as helicases movem-se sobre as fitas de DNA, rompendo as pontes de hidrogênio, separando duas fitas de DNA e apresentando uma forma de Y chamada de forquilha de replicação. Para evitar que as cadeias de pontes de hidrogênio liguem-se novamente, proteínas ligantes ao DNA de cadeia simples, chamada de SSB, ligam-se às cadeias simples deixando https://pt.wikipedia.org/wiki/Replica%C3%A7%C3%A3o_do_ADN#/media/Ficheiro:Dna-split.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Replica%C3%A7%C3%A3o_do_ADN#/media/Ficheiro:Dna-split.png https://www.biologianet.com/biologia-celular/enzimas.htm 47UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA as bases nitrogenadas livres para ocorrer a formação de uma nova cadeia denominada de cadeia complementar. Essa cadeia complementar iniciará uma cadeia de RNA, sintetizada por meio da ação da enzima primase e o iniciador completado é então pareado com a fita molde, iniciando a nova cadeia de DNA. Assim, o início da formação da nova cadeia de DNA ocorrerá da extremidade 3' para 5’. Enzimas, denominadas de DNA-polimerases, iniciam a ligação dos nucleotídeos livres no núcleo ao RNA iniciador e, em seguida, adicionam os nucleotídeos complementares aos da fita-molde. Esses nucleotídeos só poderão ser adicionados na extremidade 3' da nova fita de DNA que está sendo sintetizada. Assim, a nova fita poderá ser aumentada apenas no sentido do lado do carbono da pentose ligado ao fosfato (carbono 5') em direção ao carbono 3' da pentose (5'→3'). À medida que a forquilha de replicação vai sendo aberta, a adição de nucleotídeos em uma das fitas dá-se de forma contínua, essa fita é denominada de fita líder ou fita molde. No entanto, para que a outra fita seja alongada nesse sentido, a adição de nucleotídeos ocorrerá em sentido oposto ao da progressão da forquilha por meio de fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki. Essa fita é denominada de fita descontínua e, diferentemente da fita líder que necessita apenas de um nucleotídeo iniciador, cada fragmento dela deverá ser iniciado separadamente. Ao fim, a enzima DNA ligase liga-se aos fragmentos de Okazaki, formando uma fita única de DNA. Tem-se agora duas moléculas de DNA, exatamente iguais em relação à sequência de nucleotídeos, sendo que essas moléculas são constituídas por uma fita antiga, pertencente à molécula original e uma fita nova (Figura 4). 48UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICAFIGURA 4 - ETAPAS DA DUPLICAÇÃO DO DNA Fonte: Wikipédia, 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fragmento_de_Okazaki#/media/ Ficheiro:DNA_replication_en.svg 49 MECANISMOS DE TRANSCRIÇÃO3 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA A partir da finalização do mecanismo de duplicação da molécula de DNA, as primeiras etapas de transferência de informações dos genes para os produtos gênicos ocorrem dentro de uma sequência de DNA no genoma de qualquer organismo. Sendo essa sequência codificada à informação que especifica cada um dos produtos gênicos que um organismo poderá gerar. Além disso, essas sequências de DNA também contêm informações específicas, sintetizadas em uma molécula intermediária que é a cópia de um gene distinto, através de uma sequência de DNA como guia, sendo essa molécula formada denominada de RNA (ácido ribonucleico). A transcrição é realizada por enzimas chamadas de RNA polimerases, que se ligam aos nucleotídeos para produzir uma cadeia de RNA. Além disso, nos organismos eucariontes, as moléculas de RNA devem ser processadas após a transcrição: sendo emendadas por uma estrutura denominada de cap 5' e uma estrutura denominada de cauda poli A, adicionadas em suas extremidades e controlando separadamente para cada gene em seu genoma. Assim, os mecanismos de transcrição ocorrerão em três estágios: iniciação, alongamento e término (Figura 5 e 6). 3.1 Iniciação A RNA polimerase liga-se a uma sequência de DNA chamada de promotor, encontrada próximo ao início de um gene. Cada gene possui sua própria região promotora. Uma vez ligada, a RNA polimerase separa as fitas de DNA, provendo o molde de cadeia simples, de um só filamento, necessário para a transcrição. 50UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 3.2 Alongamento Filamento de DNA (fita molde) age como molde para a RNA polimerase. Conforme ela "lê" esse molde, uma base por vez, a polimerase constrói uma molécula de RNA feita de nucleotídeos complementares, formando uma cadeia que cresce na direção 5’ para 3’. O transcrito de RNA carrega a mesma informação que o filamento não molde (codificador) de DNA, apresentando assim a base Uracila (U) em vez de Timina (T), por ser um filamento de RNA. 3.3 Término Sequências chamadas de finalizadores sinalizam que o transcrito de RNA está completo. Uma vez transcritos, os finalizadores liberam o transcrito da RNA polimerase, formando um mecanismo de término envolvendo a formação de um grampo na molécula deste RNA. Assim, nos organismos eucariontes, o transcrito de um gene codificador de uma proteína é chamado de pré-RNAm e devem ter suas pontas modificadas pela adição de um cap 5' (no começo) e uma cauda poli A 3' (no final). Além disso, em muitos organismos eucariontes os pré-RNAms sofrem uma etapa denominada de splicing. Nesse processo, partes do pré-RNAm (chamadas íntrons) são cortadas fora e as peças remanescentes (chamadas éxons) são unidas novamente para continuar e iniciar a próxima etapa denominada de Tradução para ser sintetizadas as proteínas. FIGURA 5 - MECANISMO DE TRANSCRIÇÃO Fonte: Wikipédia, 2009. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Transcri%C3%A7%C3%A3o_(gen%C3%A9tica)#/media/Ficheiro:DNA_transcription.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Transcri%C3%A7%C3%A3o_(gen%C3%A9tica)#/media/Ficheiro:DNA_transcription.svg 51UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 6 - ETAPAS DA TRANSCRIÇÃO Fonte: Wikipedia, 2015. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN-polimerase#/media/Ficheiro:Esquema_da_transcri%C3%A7%C3%A3o_ pela_RNA_pol_de_c%C3%A9lulas_eucari%C3%B3ticas_e_procari%C3%B3ticas,_com_as_fases_de_ini- cia%C3%A7%C3%A3o,_alongamento_e_termina%C3%A7%C3%A3o2.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN-polimerase#/media/Ficheiro:Esquema_da_transcri%C3%A7%C3%A3o_pela_RNA_pol_de_c%C3%A9lulas_eucari%C3%B3ticas_e_procari%C3%B3ticas,_com_as_fases_de_inicia%C3%A7%C3%A3o,_alongamento_e_termina%C3%A7%C3%A3o2.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN-polimerase#/media/Ficheiro:Esquema_da_transcri%C3%A7%C3%A3o_pela_RNA_pol_de_c%C3%A9lulas_eucari%C3%B3ticas_e_procari%C3%B3ticas,_com_as_fases_de_inicia%C3%A7%C3%A3o,_alongamento_e_termina%C3%A7%C3%A3o2.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN-polimerase#/media/Ficheiro:Esquema_da_transcri%C3%A7%C3%A3o_pela_RNA_pol_de_c%C3%A9lulas_eucari%C3%B3ticas_e_procari%C3%B3ticas,_com_as_fases_de_inicia%C3%A7%C3%A3o,_alongamento_e_termina%C3%A7%C3%A3o2.jpg 52 MECANISMOS DE TRADUÇÃO E SÍNTESE PROTEICA4 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Os mecanismos estudados nos tópicos anteriores mostraram que o DNA é copiado de geração a geração e o RNA é sintetizado a partir de regiões específicas do DNA. Assim, após ocorrer os eventos de Replicação e Transcrição, a última etapa dos eventos será a Tradução que irá sintetizar uma proteína, sendo essencial para a manutenção e o crescimento celular das células procarióticas e eucarióticas. Esse processo é realizado por estruturas denominadas de Ribossomos e apresentam três sítios de ligação (Figura 7): ● O sítio P, em que a molécula de RNAt (RNA transportador) está ligada à cadeia polipeptídica que está sendo formada; ● O sítio A, em que está presente o RNAt que carrega o próximo aminoácido a ser adicionado; ● O sítio E, em que o RNAt, após deixar o aminoácido que será adicionado, sai do ribossomo. 53UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 7 - ESTRUTURA E MORFOLOGIA DE UM RIBOSSOMO Fonte:Wikipédia, 2011. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossoma#/media/Ficheiro:Ribosome_mRNA_translation_pt.svg O código genético é a organização responsável pela ordem dos nucleotídeos que formam o DNA e a sequência dos aminoácidos que compõem as proteínas constituindo os códons. Cada códon é representado por uma sequência de três nucleotídeos que transporta a mensagem codificadora de uma proteína, determinando o sequenciamento dos aminoácidos que a formam. Além disso, o código genético (Figura 8) é formado por quatro bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracila (U). A combinação dessas bases faz com que seja determinado o aminoácido necessário para formação de uma proteína. Assim, a sequência de bases no ácido desoxirribonucleico (DNA) e no ácido ribonucleico (RNA) é capaz de fornecer a informação da sequência necessária para criar os aminoácidos e agrupá-los na sequência correta nas proteínas. https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossoma#/media/Ficheiro:Ribosome_mRNA_translation_pt.svg 54UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 8 - CÓDIGO GENÉTICO DESIGNA OS AMINOÁCIDOS ESPECIFICADOS POR CADA CÓDON. (U: URACILA), (C: CITOCINA), (A: ADENINA) E (G: GUANINA) Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico6.php O RNAm (RNA mensageiro) contará com sequência de nucleotídeos (códons) traduzida em uma sequência de aminoácidos, que dará origem a um polipeptídeo (proteína). Essa tradução é realizada pelo RNAt (RNA transportador), o qual traduz cada série de códons (trincas de nucleotídeos) presentes no RNAm em um aminoácido. Além disso, o RNAt apresenta uma trinca de nucleotídeos (anticódon) em uma de suas extremidades e um aminoácido correspondente na outra extremidade. O RNAt transportará então o aminoácido específico até os ribossomos, estruturas celulares nas quais ocorre a síntese de proteínas, pareando seu anticódon ao códon complementar do RNAm. Com isso, a tradução ocorre em três etapas, sendo: iniciação da tradução, alonga- mento da cadeia polipeptídica e término da tradução (Figura 9). 4.1 Iniciação União das duas subunidades do ribossomo com o RNAm e RNAt, este trazendo o primeiro aminoácido da cadeia polipeptídica. https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico6.php https://www.biologianet.com/biologia-celular/aminoacidos.htm 55UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 4.2 Alongamento Os demais aminoácidos que compõem a cadeia polipeptídica são adicionados. O anticódon do RNAt pareia-secom o RNAm no sítio A. O RNAr (RNA ribossômico) catalisa a formação da ligação peptídica entre o novo aminoácido e a cadeia em formação. O polipeptídio é separado do RNAt presente no sítio P e ligado ao aminoácido do RNAt do sítio A. O RNAt presente no sítio P é deslocado ao sítio e é retirado, em seguida, do ribossomo, enquanto o RNAt do sítio A é deslocado ao sítio P. O RNAm também é deslocado no ribossomo e leva ao sítio A o próximo códon a ser traduzido, dando sequência ao processo até a identificação do códon de término. 4.3. Término Após a identificação do códon de término, uma proteína chamada de fator de término, liga-se a esse códon induzindo a ligação de uma molécula de água na porção final da cadeia, fazendo com que ocorra a quebra da ligação entre o peptídeo e o RNAt presente no sítio P. O peptídeo formado é então liberado através do túnel de término presente na subunidade maior do ribossomo. Após esse processo, as cadeias polipeptídicas formadas podem passar por diferentes processos de transformação, de modo a tornar essas proteínas funcionais. FIGURA 9 - ETAPAS DA TRADUÇÃO E SÍNTESE PROTEICA Fonte: Wikipédia, 2011. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossoma#/media/Ficheiro:Ribosome_mRNA_translation_pt.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossoma#/media/Ficheiro:Ribosome_mRNA_translation_pt.svg 56 LEIS MENDELIANAS5 TÓPICO As Leis Mendelianas apresentaram a primeira análise da Herança monogênica como uma via para a descoberta do gene. Assim, essa lei é denominada pelo seu criador Gregor Johann Mendel, monge agostiniano. Em seus experimentos utilizou as ervilhas como modelo experimental, a fim de compreender as características da hereditariedade entre os anos de 1856 e 1863. Com isso, seus resultados obtidos nesses experimentos foram fundamentais para o avanço da genética, sendo uma área da biologia que estuda os processos de transmissão das características genéticas de um indivíduo para seus descendentes. Assim, hoje em dia, essa área é de fundamental importância para estudos relacionados à prevenção e tratamento de diversas doenças e também para os estudos da hereditariedade de diversos organismos através de seus descendentes. Com base nas Leis de Mendel, é possível conceituar alguns termos fundamentais para a Genética Moderna, utilizados nos dias de hoje, conforme apresentados na tabela 1. UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/genetica 57UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA TABELA 1 - PRINCIPAIS CONCEITOS DE TERMOS MAIS UTILIZADOS NA GENÉTICA Conceitos Características Alelo Forma alternativa de um gene e afeta a mesma característica de forma diferente. Células diploides As células diploides são formadas por dois cromossomos (2n). Células haploides As haploides são formadas por um cromossomo (n). Cromossomos Arranjo linear de ponta a ponta de genes e DNA. Hereditariedade Transmissão de características dos pais para os seus descendentes, através da reprodução. Gametas Células sexuais. Nos humanos existem os espermatozoides (masculino) e os óvulos (feminino). Gene Fragmento de DNA responsável pela codificação e determinação das características do indivíduo. Genótipo Constituição genética do indivíduo. Fenótipo Características bioquímicas, fisiológicas e morfológicas notáveis visualmente no indivíduo. Homozigoto Refere-se ao estado de levar um par de alelos idênticos em um locus. Heterozigoto Um organismo individual tendo um par de genes heterozigotos (#). Dominância Descreve um alelo que se expressa da mesma maneira tanto em uma única cópia (heterozigoto), como em uma cópia dupla (homozigoto). Recessivo Refere-se a um alelo ou fenótipo expresso apenas quando há duas cópias do alelo recessivo (homozigoto). O O alelo recessivo não é expresso no fenótipo heterozigoto. Fonte: o autor Mendel utilizou as ervilhas-de-cheiro (Pisum sativum) em seus experimentos, uma planta de fácil cultivo, com ciclo reprodutivo curto que produz muitas sementes (Figura 10). Além disso, sua metodologia consistia no cruzamento de ervilhas de linhagem pura (Plantas que após seis gerações mantinham suas características). Após a seleção dessas linhagens puras foi realizada a polinização cruzada, sendo extraído o pólen de uma ervilha com características para as sementes amarelas e colocado esse pólen em outra ervilha com características de sementes verdes, conforme é demonstrado o cruzamento dessas linhagens puras (Figura 11). Os primeiros descendentes foram denominados de geração de filhos primários (F1), que em seguida foram autofecundadas originando a geração de filhos secundários (F2). 58UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Após obter esses resultados nos cruzamentos, Mendel analisou algumas características da geração parental (P) de todos os descendentes e classificou: Cor das sementes era determinada por dois fatores: Um fator para gerar sementes amarelas de caráter DOMINANTE; Outro fator para gerar sementes verdes de caráter RECESSIVO. Assim, Mendel (1857) descreveu sua 1ª Lei denominada de Lei da Segregação dos Fatores ou Monoibridismo, concluindo que “Todas as características de um indivíduo são determinadas por genes que separam, durante a formação dos gametas, sendo que, assim, pai e mãe transmitem apenas um gene para seus descendentes”. FIGURA 10 - ERVILHAS E AS CARACTERÍSTICAS ESTUDADAS POR GREGOR MENDEL EM SEUS EXPERIMENTOS GENÉTICOS Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/primeira-lei-mendel.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/primeira-lei-mendel.htm 59UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 11 - CRUZAMENTOS DA PRIMEIRA LEI DE MENDEL Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/leismendel2.php Após esses cruzamentos e seus respectivos resultados na 1ª Lei, Mendel continuou seus experimentos a partir do cruzamento de ervilhas de linhagens puras, sendo de características de sementes amarelas e lisas (fator dominante) e ervilhas de características com sementes verdes e rugosas (fator recessivo). Assim, como ele esperava, a geração F1 foi composta por sementes amarelas e lisas. Em seguida, as ervilhas da geração F1 foram autofecundadas e na geração F2 obteve nesses cruzamentos diferentes fenótipos, sendo: (9) sementes amarelas e lisas; (3) sementes verdes e lisas; (3) sementes amarelas e rugosas e apenas (1) semente verde e rugosa, conforme é apresentado na Figura 12. Com isso, Mendel (1865) concluiu sua 2ª Lei denominada de Lei da Segregação Independente dos Genes ou Diibridismo sendo descrita como: “As diferenças de uma característica são herdadas independentemente das diferenças em outras características”. Assim, Mendel (1865) concluiu que os fatores de características diferentes eram segregados de modo independente, dando origem aos indivíduos de características não relacionadas. Uma semente amarela não será necessariamente lisa, bem como a verde não será necessariamente rugosa. https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/leismendel2.php 60UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 12 - CRUZAMENTOS DA SEGUNDA LEI DE MENDEL. GENÓTIPOS E FENÓTIPOS CRUZADOS SENDO: (V): DOMINANTE (COR AMARELA); ®: DOMINANTE (FORMA LISA); (VV): RECESSIVO (COR VERDE) E (RR): RECESSIVO (FORMA RUGOSA) Fonte: Toda Matéria, 2021. Disponível em:https://www.todamateria.com.br/leis-de-mendel/ https://www.todamateria.com.br/leis-de-mendel/ 61 HERANÇAS AUTOSSÔMICAS (DOMINANTE E RECESSIVA)6 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA As reproduções humanas podem fornecer muitos exemplos de heranças monogênicas, apresentando diversos distúrbios a nível de cromossomos autossômicos (em Humanos são 44 cromossomos autossômicos apresentados em ambos os sexos e 2 cromossomos sexuais, “homem XY e mulheres XX” / 2n=46). Esses distúrbios são apresentados através de Heredogramas (Representações que permitem a observação da relaçãode parentesco entre os indivíduos e, consequentemente, os padrões de herança) (Figura 13), sendo os resultados interpretados de acordo com as Leis de Mendel (segregação dos cromossomos homólogos) na proporção de 3:1 (75%) e 1:1 (50%). Assim, as doenças genéticas são determinadas por um único gene (doenças mendelianas), determinado sua expressão através de um traço (fenótipo), requerendo apenas uma cópia do gene (um alelo), sendo denominado de traço Dominante. Se a expressão for através de um traço requerendo 2 cópias de um gene (2 alelos), esse traço é denominado Recessivo. 62UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 13 - HEREDOGRAMA E AS DIFERENTES FAMÍLIAS REPRESENTADAS Fonte:Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/interpretacao-heredogra- mas.htm 6.1 Distúrbios autossômicos dominantes O fenótipo afetado nesse distúrbio corresponde à expressão de um traço autossômico dominante, apresentando apenas um alelo anormal, tanto nos alelos heterozigotos e/ou homozigotos afetados. Um exemplo desse distúrbio seria a herança monogênica pseudo- acondroplasia (tipo de nanismo). Humanos apresentando estatura normal são genotipicamente (d/d), e o fenótipo nanismo correspondente pode ser (D/d ou D/D). O genótipo D/D são tidos como produzindo efeitos letais, assim todos os indivíduos com nanismo são heterozigotos. Em uma análise de um heredograma, os principais indícios desse distúrbio autossômico dominante com herança mendeliana apresentam fenótipos em uma geração de pais e mães afetados transmitindo-os para seus filhos e filhas. Outro exemplo desse distúrbio é a Doença de Huntington, uma doença herdada apresentando um fenótipo dominante determinado por apenas um único alelo. Seu fenótipo corresponde à degeneração neural, levando a convulsões e morte prematura. Assim, os heredogramas apresentados nos distúrbios mendelianos autossômicos dominantes mostram afetados homens e mulheres em cada geração, transmitindo essa condição em proporção igual de seus filhos e filhas. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/interpretacao-heredogramas.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/interpretacao-heredogramas.htm 63UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 6.2 Distúrbios autossômicos recessivos O fenótipo desse distúrbio corresponde a um alelo recessivo afetado. Um exemplo em humanos é a Doença humana Fenilcetonúria, herdada de modo mendeliano simples como um fenótipo recessivo, com a PKU determinada pelo alelo p e sua condição normal é determinada por P. Assim, os que apresentam essa doença são de fenótipos p/p e pessoas que não apresentam a doença possuem fenótipos P/P ou P/p. Outro exemplo de distúrbios autossômicos recessivos é a doença Albinismo humano. O fenótipo albino é causado por duas doses de um gene variante incomum, alelo a/a. A variante normal A determina a etapa na síntese química do pigmento escuro melanina nas células da pele, cabelos e retina. Assim, nos indivíduos com fenótipos a/a essa etapa não é funcional, e a produção de melanina na pele é bloqueada. Os heredogramas apresentados nos distúrbios autossômicos recessivos são revelados pelo surgimento na prole masculina e feminina de genitores não afetados. 64 HERANÇA LIGADA AOS CROMOSSOMOS SEXUAIS7 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Os seres humanos possuem 46 cromossomos (2n=46), sendo 44 cromossomos autossômicos e 2 cromossomos sexuais – Homem XY e mulher XX (Figura 14). Os homens diferenciam-se das mulheres por apresentarem um cromossomo X e outro Y. Diferentemente do X, o Y apresenta poucas regiões homólogas, o que faz com que certas características sejam completamente influenciadas pelo sexo, apresentando distúrbios dominantes e recessivo ligados ao X. FIGURA 14 - A CARIÓTIPO HUMANO (PARES CROMOSSÔMICOS 1 À 22 – CROMOSSOMOS AUTOSSÔMICOS) – CROMOSSOMOS SEXUAIS XY- MASCULINO / XX - FEMININO https://brasilescola.uol.com.br/biologia/genes-cromossomos.htm 65UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 7.1 Distúrbios dominantes ligados ao X Padrões da herança dos distúrbios dominantes ligados ao X corresponde às características de homens afetados que transmitem a condição para todas as suas filhas, mas nenhum filho é afetado. Assim, um exemplo desse distúrbio é a Hipofosfatemia, um tipo de raquitismo resistente à vitamina D e também algumas formas de Hipertricose causando excesso de pelos no corpo e na face, correspondendo e apresentando herança dominante ligada ao X. 7.2 Distúrbios recessivos ligados ao X Os traços recessivos ligados ao X estão no cromossomo X. Assim, quase todos os indivíduos afetados são homens, devido à maioria das mulheres ter uma cópia normal do gene envolvido (serem heterozigotas), quase todos os indivíduos afetados são homens, mu- lheres heterozigotas são, em geral, fenotipicamente normais, mas como portadoras podem transmitir o traço para metade de seus filhos, metade dos filhos de uma mulher portadora são afetados e metade das filhas são portadoras, um homem afetado nunca transmite o traço a seus filhos, todas as filhas de homens afetados são portadoras, nenhuma filha de mulher portadora apresenta o traço, mas metade é portadora. 7.2.1 Hemofilia Essa doença é causada pelo distúrbio recessivo ligado ao cromossomo X, causando uma desordem no mecanismo da produção da coagulação sanguínea, sendo sua manifestação exclusivamente do sexo masculino. A hemofilia pode ser desencadeada por 2 tipos: tipo A, mais frequente e está relacionada com a deficiência no fator VIII da coagulação sanguínea ou pelo tipo B relacionado pela deficiência do fator IX. Portadores de hemofilia do sexo masculino apresentam uma mutação no cromossomo X e passa o gene para as suas filhas (portadora do gene da Hemofilia) e não para seus filhos. Essa filha porta o gene da hemofilia, mas não desenvolve manifestações fenotípicas devido seu outro cromossomo X ser herdado de sua mãe. Assim, essa filha é denominada de portadora de Hemofilia. Abaixo são apresentados os possíveis genótipos e fenótipos dos portadores de Hemofilia: ● Genótipo: XhY, XhXh / Fenótipo: Hemofílico. ● Genótipo: XHXh / Fenótipo: Portador de Hemofilia. ● Genótipo: XHY, XHXH / Fenótipo: Indivíduos normais. 66UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 7.2.2 Daltonismo É uma doença que afeta diretamente a percepção das cores. Em um de seus ti- pos, a doença manifesta-se na incapacidade de diferenciar o vermelho, verde, azul e seus derivados. Isso porque o daltonismo afeta células localizadas na retina, responsáveis por percebermos cada uma dessas cores. Assim, apresenta os alelos D e d para determinar o daltonismo. Abaixo são apresentados os possíveis genótipos e fenótipos dos portadores de Daltonismo. ● Genótipo: XdY, XdXd / Fenótipo: Daltônicos. ● Genótipo: XDXd / Fenótipo: Portador de Daltonismo. ● Genótipo: XDY, XDXD / Fenótipo: Indivíduos normais. 67 MUTAÇÕES NUMÉRICAS, ESTRUTURAIS E ANOMALIAS GENÉTICAS8 TÓPICO UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA As mutações gênicas são uma fonte importante na mudança da sequência dos genes. Além disso, em uma escala maior poderá alterar a estrutura dos cromossomos ou até mesmo mudanças no número de cópias dos cromossomos em uma célula, denominado de mutações cromossômicas. Além disso, muitas mutações que ocorrem nos cromossomos (perda ou ganho de cromossomos/mudanças na estrutura dos cromossomos) podem desencadear distúrbios genéticos de dois tipos: mudanças em conjuntos cromossômicos inteiros, resultando uma condição chamada de Euploidia e/ou mudanças em partes de conjuntos cromossômicos, resultando em uma condição chamada de Aneuploidia. 8.1 Euploidia As euploidias são alterações que causam modificação em todo o genoma, provocando um aumento ou diminuição de um conjunto de cromossomos haploides. Nas euploidias, portanto, a célula humana apresenta um número de cromossomos múltiplos de 23, podendo ser n, 3n, 4n, 5n etc (Figura15). 68UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 15 - ESQUEMA DEMONSTRANDO MECANISMOS PARA GERAR UMA CÉLULA TETRAPLÓIDE Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em : https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoale- los6.php Essas alterações cromossômicas numéricas, ao contrário das aneuploidias, são incompatíveis com a vida. Geralmente, nesses casos, ocorrem abortos espontâneos, o bebê nasce morto ou morre logo após o nascimento. As Euploidias podem ser dos tipos: ● Monoploidia ou haploidia: ocorre a perda de um conjunto de cromossomos, ou seja, um indivíduo com 46 cromossomos apresentaria apenas 23. ● Poliploidia: ocorre um aumento dos conjuntos cromossômicos, podendo ser o indivíduo 3n (triploidia), 4n (tetraploidia), 5n (pentaploidia), 6n (hexaploidia) e assim sucessivamente. A triploidia (3n) é uma das aberrações cromossômicas que mais causam aborto no primeiro trimestre. Portanto, essas euploidias podem ser formadas e geradas a partir da não disjunção mitótica e/ou meiótica, ocorrendo uma desordenada migração dos cromossomos na Anáfase, dificultando sua segregação cromossômica corretamente. Além disso, essas euploidias poderão ocorrer por meio de divisões mitóticas incorretas com a divisão do zigoto após https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos6.php https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos6.php 69UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA a replicação de seus cromossomos e posterior divisões mitóticas normais que levam ao surgimento de um embrião com euploidia, podendo ocorrer na etapa de fecundação de um óvulo por mais de um espermatozoide denominado de dispermia. 8.2 Aneuploidia As aneuploidias são causadas por várias mutações nos cromossomos alterando o número de cromossomos de uma determinada espécie, podendo ocorrer adição ou perda de um cromossomo ou mais, alterando o equilíbrio gênico desaas células. Essas aneuploidias são causadas em sua maioria pela não disjunção nas divisões Meiose e/ou Mitose, ocorrendo a segregação irregular dos cromossomos e/ou cromátides (Figura 16). 70UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 16 - ESQUEMA DEMONSTRANDO UMA NÃO-DISJUNÇÃO MEIÓTICA Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoale- los6.php Assim, as segregações cromossômicas irregulares acontecem devido à falha da separação dos cromossomos homólogos/cromátides-irmãs indo em direção para os polos opostos (fase de Anáfase), ocasionando diversos tipos de aneuploidias, sendo: ● Monossomia: 2n – 1 (perda de 1 cromossomo); ● Nulissomia: 2n - 2 (perda de 2 cromossomos do mesmo par); ● Polissomia: 2n + 3, 2n + 4, 2n +5 (gerando-se uma trissômica, tetrassomia, pentassomia). 8.2.1 Exemplos de aneuploidias 8.2.1.2 monossomias Essas aneuploidias ocorrem pela identificação da condição cromossômica que esse indivíduo portará, sendo seu cariótipo 2n – 1, apresentando apenas uma cópia do cromossomo específico (ausência de um cromossomo), gerando um aspecto deletério e morrendo no útero, mas alguns são viáveis e conseguem sobreviver. Esses portadores que conseguem sobreviver desenvolvem a SÍNDROME DE TURNER (X0). Apresentam em seus cariótipos 44 cromossomos autossômicos e 1 cromossomo sexual com a ausência de https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos6.php https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos6.php https://www.infoescola.com/doencas/sindrome-de-turner/ 71UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 1 cromossomo X. Suas principais características são: portador do sexo feminino, inférteis, de baixa estatura, pescoço achatado, tórax em escudo (Figuras 17 e 18). FIGURA 17 - CARIÓTIPO HUMANO PORTADOR DE SÍNDROME DE TURNER (X0) APRESENTANDO 44 CROMOSSOMOS AUTOSSÔMICOS E NO PAR SEXUAL AUSÊNCIA DE UM CROMOSSOMO X. Fonte: Wikipedia, 2006. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/ Ficheiro:45,X.jpg Modificada por Layon Zafra Lemos. https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/Ficheiro:45,X.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/Ficheiro:45,X.jpg 72UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 18 - PORTADORA DA SÍNDROME DE TURNER, ANTES DA CIRURGIA DE RETIRADA DO EXCESSO DE PELE DO PESCOÇO (ACIMA) E DEPOIS DA CIRURGIA (ABAIXO). Fonte: Wikipedia, 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/ Ficheiro:Neck_of_girl_with_Turner_Syndrome_(before_and_after).jpg 8.2.1.3 polissomias As polissomias ocorrem a partir do aumento do número de cromosso- mos autossômicos ou cromossomos sexuais, sendo a mais comum denominada de Trissomias (2n+1): Indivíduo apresenta um cromossomo a mais que o normal em um determinado par, ou seja, apresenta três cromossomos de um mesmo tipo. Síndrome de Down (47, XX + 21 ou 47, XY +21): o indivíduo apresenta em seu cariótipo 47 cromossomos, no par 21 (autossômico) apresenta um cromossomo a mais desencadeando uma trissomia do par 21 (Figura 19). Suas principais características são: surgimento de prega palpebral, a língua fissurada e a prega transversal contínua na palma da mão, atraso no seu desenvolvimento e problemas cardíacos. https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/Ficheiro:Neck_of_girl_with_Turner_Syndrome_(before_and_after).jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Turner#/media/Ficheiro:Neck_of_girl_with_Turner_Syndrome_(before_and_after).jpg 73UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 19 - CARIÓTIPO DE UM PORTADOR DA SÍNDROME DE DOWN, DESTACADO POR UM CÍRCULO VERMELHO NO PAR 21 A TRISSOMIA Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/doencas/sindrome-de-down.htm Síndrome de Klinefelter (47, XXY): é uma trissomia de cromossomos sexuais, apresentando três cromossomos sexuais (XXY), sendo o cariótipo normal (XY) (Figura 20). Sua principais características são: o portador é do sexo masculino, órgãos genitais pouco desenvolvidos, não produz espermatozoides, pode apresentar crescimento das mamas e possue diminuição do nível intelectual (Figura 21). https://brasilescola.uol.com.br/doencas/sindrome-de-down.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/sindrome-klinefelter.htm 74UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA FIGURA 20 - CARIÓTIPO: 47 XXY, RELATIVO À SÍNDROME DE KLINEFELTER Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/sindrome-de-klinefelter. htm FIGURA 21 - FENÓTIPO DE UM PORTADOR DA SÍNDROME DE KLINEFELTER Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/ genesnaoalelos7.php https://brasilescola.uol.com.br/biologia/sindrome-de-klinefelter.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/sindrome-de-klinefelter.htm https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos7.php https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos7.php 75UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA Por que a Genética é tão importante em nossas vidas? E o que ela pode contribuir para a saúde humana? Fonte: o autor. Outros exemplos de aneuploidias: Trissomias autossômicas: Trissomia do 18 (causada por uma cópia a mais do cromossomo 18), Síndrome de Edwards. Trissomia do 13 (causada pela existência de um cromossomo 13 a mais que provoca incapacidade intelectual grave e anomalias físicas) - Síndrome de Patau. Aneuploidia dos cromossomos sexuais: Trissomia do X (XXX): alteração numérica dos cromossomos ocorrendo em mulheres que possuem um cromossomo X a mais, ou seja, possuem (47 XXX) no lugar de (46 XX). Muitas vezes as portadoras dessa síndrome são chamadas de super fêmeas. Síndrome do 47 (XYY) é a presença de dois cromossomos Y e um cromossomo X em um fenótipo masculino ocorrendo cerca de 1/1000 meninos nascidos vivos. Fonte: o autor. 76 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado (a) aluno (a)! Essa unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos de abordagem dos conteúdosde Genética, entendendo as principais conclusões das Leis Mendelianas. Estudamos também as principais características de cada doença genética causadas por erros na segregação dos cromossomos autossômicos e sexuais: Nanismo, Hemofilia, Daltonismo, Albinismo, Euploidias e Aneuploidias com a Síndrome de Down, Turner, Patau, Klinefelter, entre outras, finalizando o aprendizado dos principais tópicos referentes aos conteúdos de Genética. Um Abraço e até a próxima unidade! UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA 77 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: Ácido nucleico: Uma cadeia de bases nucleotídicas. Alelo: Uma forma diferente de um gene em um locus. Aneuploidia: Uma constituição cromossômica que não é múltipla de 23. Autossomo: Um dos cromossomos numerados de 1 a 22. Cariótipo: A constituição cromossômica de uma pessoa. Também usado para descre- ver uma foto de cromossomos de uma pessoa. Cromátide: Um dos dois filamentos de um cromossomo após a síntese de DNA, que forma um novo cromossomo-filho após a mitose. Cromatina: O material do qual são feitos os cromossomos. Consiste em DNA e proteí- nas histonas. Cromossomo: Estrutura na qual o DNA é embalado no núcleo celular. Cromossomos sexuais: Os cromossomos X e Y. Crossing-over: Troca de material entre cromossomos homólogos ne meiose I. Diploide: Possuindo 46 cromossomos na espécie humana. Haplóide: Possuidor de um único conjunto de 23 cromossomos. Íntron: Uma região de um gene que não é expressa e que separa os éxons. Mutação: Mudança na estrutura ou sequência normal de um gene. Semiconservativa: A replicação do DNA na qual a molécula-filha consiste em um filamento parental e um filamento novo. Fonte: Griffiths et al., 2016; Nussbaum et al., 2008. UNIDADE 2 TÓPICOS DE GENÉTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Enzimas de restrição e Eletroforese em gel. • Técnicas de Southern, Northern e Western blots. • PCR (Reação da Polimerase em Cadeia). • Sequenciamento gênico. • Clonagem e vetores de clonagem. Objetivos da Aprendizagem • Compreender os conceitos e aplicabilidade das enzimas de restrição. • Entender o processo da técnica de Eletroforese em gel. • Compreender os conceitos e suas aplicabilidades nas técnicas de Southern, Northern e Western blots. • Aprender como ocorrem as etapas de uma Reação da Polimerase em Cadeia-PCR. • Estudar os mecanismos de sequenciamento gênico e suas aplicabilidades. • Compreender e conceituar Clonagem e seus vetores. Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE TÓPICOS DE BIOLOGIA BIOLOGIA MOLECULARMOLECULAR UNIDADEUNIDADE3 79 INTRODUÇÃO UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR Prezado (a) aluno (a)! Nesta unidade aprenderemos os principais conteúdos referentes aos estudos da Biologia Molecular, dedicado às principais técnicas moleculares para a obtenção de moléculas de DNA e RNA de um determinado organismo. Além disso, iremos aprender as principais técnicas de uma extração de uma molécula de DNA, sequenciamento gênico e suas aplicabilidades, PCR (Reação da Polimerase em Cadeia), clonagem e seus vetores de clonagem e as principais técnicas moleculares para testes diagnósticos moleculares detectando algumas doenças humanas a nível gênico, cromossômico, exames de paternidade, entre outros. Portanto, prezado (a) aluno (a), desejo a você uma boa leitura e aprendizado. ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E ELETROFORESE EM GEL1 TÓPICO Com o advento dos estudos das moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico), foi possível criar e desenvolver novas tecnologias denominadas de Tecnologia do DNA recombinante, a partir do início da década de 1970. Essa tecnologia proporcionou e auxiliou diversos pesquisadores na área de estudos em Biologia Molecular, proporcionando uma nova maneira de analisar, manipular e explorar essas moléculas, através de isolamento, quantidade e modificações de um determinado gene que constitui uma célula e/ou organismos. A manipulação do DNA e RNA in vitro depende inicialmente da disponibilidade de enzimas específicas que possam cortar, ligar e replicar o DNA ou transcrever de forma reversa o RNA. Essas enzimas específicas são chamadas de Enzimas de restrição, que cortam as moléculas de DNA em fragmentos específicos podendo ser manipulados. 1.1 Enzimas de restrição Essas enzimas podem ser chamadas de Endonucleases de restrição e são en- contradas em uma grande variedade de organismos procariotos (bactérias), como espécies produtoras de enzimas, por exemplo: Eco para Escherichia coli, sua principal função é desempenhar seu papel biológico clivando as moléculas de DNA exógenas. As endonucleases reconhecem uma sequência de bases específicas na dupla hélice do DNA cortando ambas as fitas da hélice em lugares determinados para o seu corte, cortam as ligações entre o grupo hidroxilo 3’ de um nucleotídeo e o grupo fosfato 5’ do nucleotídeo adjacente. As extremidades das cadeias seccionadas – extremidades 80UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 81UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR coesivas – quando contactam com outras resultantes da ação da mesma enzima podem emparelhar por complementaridade. Em fragmentos específicos facilitando a manipulação de um determinado gene e são indispensáveis na análise da estrutura dos cromossomos, no isolamento de genes e na criação de moléculas novas de DNA que podem ser clonadas. 1.2 DNA-ligase Para clonar um determinado segmento de DNA são utilizadas enzimas de restrição, aquelas que geram fragmentos com extremidades de fita simples complementares de até quatro nucleotídeos de comprimento chamadas de extremidades coesivas, explicadas no tópico anterior. Esses fragmentos de DNA contendo essas extremidades complementares são unidas pela DNA-ligase que catalisa a formação de uma ligação fosfodiéster entre as duas moléculas de DNA (Figura 1). A DNA-ligase requer um grupamento hidroxílico livre na extremidade 3’ do DNA e um grupamento fosfato na extremidade 5’ da outra cadeia do nucleotídeo. Essa enzima é ativada pela adenilação de um resíduo de lisina no sítio ativo, sendo o grupamento fosfato da extremidade 5’ do DNA-alvo, sofrendo um ataque nucleofílico do grupamento hidroxí- lico livre da extremidade 3’ do DNA, ocorrendo a formação de uma ligação fosfodiéster e liberando AMP (monofosfato de adenosina é um nucleotídeo usado como monômero da RNA. Consiste em um éster de ácido fosfórico com o nucleosídeo adenosina. É um composto de baixa energia, diferentemente de seus compostos di e trifosfatados ADP e ATP respectivamente). 82UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR FIGURA 1 - ESQUEMA DEMONSTRANDO O PAPEL DA DNA-LIGASE Fonte: Wikipedia, 2007, Adaptado por Layon Zafra Lemos, 2021. Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/Ligation_(molecular_biology)#/media/File:Ligation.svg 1.3 DNA-polimerases São enzimas que sintetizam uma nova fita de DNA complementar a uma fita-molde de DNA ou RNA. A maioria dos tipos de DNA-polimerases atuam no processo de replicação do DNA e sua principal função é funcionar somente se o molde da fita possuir umaregião de fita dupla que irá atuar como iniciador para o processo de polimerização. 1.3.1 DNA-polimerase I A enzima DNA-polimerase I liga-se a uma curta região de fita simples de DNA de fita dupla e auxilia na sintetização de uma fita complementar nova degradando a fita existente à medida que ela prossegue na polimerização, gerando uma dupla função nessa molécula, apresentando uma polimerização e degradação da molécula de DNA. 1.3.2 DNA-polimerases termoestáveis Corresponde a um tipo de enzima DNA-polimerase I denominada de Taq-DNA-po- limerase, extraída de uma bactéria Thermus aquaticus. Esse organismo procarioto vive em fontes termais, apresentando essa enzima termoestável resistente à desnaturação pelo calor, adequada para utilização em metodologias como a PCR, que envolve etapas de aquecimento superiores a 90 °C. https://en.wikipedia.org/wiki/Ligation_(molecular_biology)#/media/File:Ligation.svg 83UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 1.3.3 Transcriptases reversas Essas transcriptases reversas são exemplos de DNA-polimerases de RNA, sendo dependentes e envolvidos na replicação de vários tipos de vírus que contêm em seu genoma RNA. Assim, essa transcrição reversa utiliza a molécula de RNA como molde para sintetizar uma fita de DNA complementar (cDNA), auxiliando na construção de bibliotecas de cDNA a partir de diversas populações específicas de RNAm (RNA mensageiro). 1.4 Eletroforese em gel A eletroforese é um método habitualmente usado para separar e também purificar macromoléculas, principalmente ácidos nucleicos e proteínas. Essas macromoléculas são submetidas a um campo elétrico, na qual migram para um polo positivo ou negativo de acordo com a sua carga. A taxa de migração dessas macromoléculas depende dos fatores referentes a sua forma e razão carga/massa, através do peso molecular determinado na qual as moléculas de menor peso migram mais rápido que as de maior peso, formando as bandas características que serão visualizadas posteriormente (Figura 2). 84UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR FIGURA 2 - EQUIPAMENTO DE ELETROFORESE EM GEL – A) CUBA HORIZONTAL DE ELETRO- FORESE, B) FONTE DE ELETROFORESE Fonte: Wikipédia, 2021, Adaptada por Layon Zafra Lemos, 2021. Disponível em: https://upload.wikimedia. org/wikipedia/commons/a/a6/Gel_electrophoresis_apparatus.JPG Quando a eletroforese é realizada em um gel constituído por agarose e poliacrilamida, as moléculas de tamanhos de peso molecular diferentes migram através de redes de poros formadas no gel, apresentando velocidades diferentes em direção aos polos com cargas positivas. Géis contendo moléculas de poliacrilamida são utilizados para separar fragmentos contendo até 1.000 pb (pares de bases) e uma característica importante é o alto poder de resolução, os géis contendo moléculas de agarose formando poros porosos são utilizados para fragmentos de tamanhos maiores contendo até 20 kb (Kilo (quilo) pares de bases). Portanto, a maneira mais fácil de visualizar e analisar esses géis é corá-los o DNA da amostra utilizando o corante Brometo de etídio adicionado no gel. Assim, essa molécula de DNA corada irá ligar-se ao corante e quando esse gel for revelado submetido à luz ultravioleta (UV), essa molécula de DNA irá fluorescer e apresentar uma cor avermelhada mostrando a quantidade de DNA dessa amostra. Contudo, o brometo de etídeo é altamente mutagênico para as células animais. Por essas razões, para minimizar impactos mutagênicos, hoje em dia em diversos laboratórios que trabalham com extração de DNA estão utilizando rotineiramente o corante Sybr green, sendo o DNA apresentando a coloração verde ou azul facilitando a análise do DNA e minimizando os agentes mutagênicos para esses pesquisadores (Figura 3). https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Gel_electrophoresis_apparatus.JPG https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Gel_electrophoresis_apparatus.JPG 85UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR FIGURA 3 - ESQUEMA DAS ETAPAS DE UMA ELETROFORESE EM GEL Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/eletroforese.php https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/eletroforese.php TÉCNICAS DE SOUTHERN, NORTHERN E WESTERN BLOTS2 TÓPICO 86UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR As técnicas de análises de DNA e RNA permitem correções e manipulações dessas moléculas através do advento dessas técnicas. Assim, esses métodos se baseiam na Hibridização de ácidos nucleicos, essas moléculas possuem capacidade das cadeias de DNA e RNA formarem moléculas de fita dupla estáveis através de pareamento de bases complementares. Essas técnicas são utilizadas para identificar e determinar uma localização de sequências específicas dos ácidos nucleicos, utilizando uma Sonda constituída por sequências específicas de um determinado gene de interesse pareando-as com a fita complementar de um ácido nucleico através da técnica de hibridização auxiliados por altas de temperaturas e baixas concentrações de sais presentes nessas moléculas. Assim, esse fragmento formado servirá como a sequência específica constituindo essa sonda que irá hibridar e pode ser marcado por diversas técnicas como a denominada de Nick translation que consiste em clivar uma das fitas da molécula de DNA de fita dupla através do auxílio da DNA-polimerase que fica fixada em vários segmentos de DNA de fita simples, ocorrendo o pareamento dessas sequências específicas com a sonda formada. 2.1 Southern blot Essa técnica é uma das técnicas de hibridização mais importante para detectar sequências específicas de DNA. Assim, o DNA é digerido por enzimas de restrição (estudadas no tópico 1 desta unidade) produzindo fragmentos separados por eletroforese em gel de agarose e sendo visualizados com luz UV corados e fotografados. Esses fragmentos de 87UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR DNA são desnaturados in situ através da imersão do gel em uma solução de hidróxido de sódio e transferido por capilaridade para uma membrana de náilon, exatamente na mesma posição inicial do gel de agarose. Por fim, o padrão de hibridização pode ser comparado com a região do gel original apresentando poucas bandas, contendo sequências de DNA de interesse e permite a identificação de fragmentos de DNA com sequência idêntica ou similar à sonda utilizada e/ou poderá auxiliar no posicionamento relativo de diferentes fragmentos dentro de um segmento maior de DNA, auxiliando os estudos de mapeamento do DNA de uma determinada espécie em geral.Além disso, essa técnica também é utilizada na identificação de polimorfismos que determinam a alteração do padrão de clivagem obtidos a partir de uma determinada região do DNA que sofreu mutações pontuais em sítios de restrição. Esse polimorfismo do comprimento do fragmento de restrição é denominado de RFLP. Os padrões de RFLP são determinados e obtidos por uma sonda de região de DNA repetitivo, essa técnica é bastante útil na medicina forense auxiliando na identificação de suspeitos ou em testes de paternidade (Figura 4). FIGURA 4 - ANÁLISE E HERANÇA DE FRAGMENTOS DE RFLP ALÉLICAS Fonte: Wikipédia, 2008. Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_fragment_length_polymor- phism#/media/File:RFLP_genotyping.gif https://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_fragment_length_polymorphism#/media/File:RFLP_genotyping.gif https://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_fragment_length_polymorphism#/media/File:RFLP_genotyping.gif 88UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 2.2 Northern Blot Técnica usada na pesquisa em biologia molecular para estudar a expressão gênica, ou seja, verificar se um determinado gene de um genoma é ou não transcrito em RNA e quantificar isso. Essa técnica tem tal nome devido à similaridade de seu procedimento com o Southern blot (batizada pelo biólogo britânico Edwin Southern; com a diferença chavede que, em vez de DNA, a substância analisada por eletroforese com uma sonda hibridizadora é RNA), (Figura 5). 89UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR FIGURA 5 - DIAGRAMA DE FLUXO QUE DESCREVE O PROCEDIMENTO GERAL PARA DETECÇÃO DE RNA POR NORTHERN BLOTTING Fonte: Wikipédia, 2016. Disponível em:https://en.wikipedia.org/wiki/Northern_blot 2.3 Western blots Método em biologia molecular e bioquímica para detectar proteínas em um homogenato (células bem trituradas) ou um extrato de um tecido biológico. Essa técnica usa eletroforese em gel para separar as proteínas desnaturadas por massa. Além disso, sua aplicabilidade da saúde humana é para determinar o tamanho e quantidade de proteína em determinada amostra, auxilia no diagnóstico de doenças detectando anticorpos contra vírus ou bactérias no soro, auxilia no teste confirmatório para o HIV, detectando anticorpos anti-HIV no soro do paciente e poderá detectar doenças como hepatite B e herpes. https://en.wikipedia.org/wiki/Northern_blot PCR (REAÇÃO DA POLIMERASE EM CADEIA)3 TÓPICO 90UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR Com o surgimento de novas técnicas em biologia molecular, surgiu a técnica a partir do seu desenvolvimento denominada de Reação em cadeia da polimerase sendo uma técnica de amplificação de segmentos de DNA. A PCR é uma técnica considerada sim- ples, pela qual moléculas de DNA são amplificadas milhares ou milhões de vezes de uma forma bem rápida. Todo esse procedimento é realizado in vitro aumentando a quantidade da amostra extraída do DNA de qualquer indivíduo. Sua aplicabilidade está relacionada às pesquisas básicas, além disso, nos testes de identificação genética, na medicina forense, no diagnóstico de diversas doenças infecciosas e também utilizada na indústria controlando a qualidade industrial. A técnica de PCR (Reação da polimerase em cadeia) é baseada na capacidade da enzima DNA polimerase sintetizar uma nova fita de DNA complementar a uma fita molde. Com essa técnica, uma pequena quantidade de fragmento de DNA pode ser clonada em milhões de cópias, facilitando a sua detecção, que pode ocorrer através da utilização de corantes e outras técnicas de visualização. 3.1 Etapas de uma PCR Inicialmente, necessita-se de uma amostra de DNA de qualquer indivíduo para ser extraído. 1. Primers (iniciadores): são pequenos trechos de DNA que iniciam a reação de PCR, sendo desenhados para se ligar a uma região de DNA desejada. 91UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 2. Bases nucleotídicas (dNTPs), sendo as bases de DNA (Adenina, Citocina, Guanina e Timina) para serem pareadas na fita de DNA produzindo uma nova fita de DNA. 3. Enzima Taq polimerase que auxilia no pareamento das bases nitrogenadas do DNA produzindo um novo filamento. 4. Solução-tampão são reagentes que auxiliam nas condições adequadas necessárias para a reação. Além disso, a reação de PCR envolve um processo de aquecimento e resfriamento conhecido como ciclo térmico, atualmente é realizado por máquinas (termocicladores) apresentando três passos, Desnaturação, Anelamento e Extensão (Figura 6): ● Desnaturação: a fita dupla de DNA molde é aquecida e separada em duas fitas simples. A temperatura pode variar entre 94 – 98 °C por aproximadamente 20-30 segundos. ● Anelamento ou Hibridização: a temperatura da reação é reduzida entre 50 e 65 °C por 20 – 40 segundos para que ocorra o anelamento dos primers à fita simples de DNA molde. Durante esse passo, a temperatura é extremamente importante, pois se estiver muito elevada, o primer não se anela. Se estiver muito baixa, o primer pode se ligar imperfeitamente. ● Extensão ou Polimerização: a temperatura é aumentada e a nova cadeia de DNA é feita pela enzima Taq polimerase. A temperatura durante esse passo varia depen- dendo da polimerase utilizada. 92UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR FIGURA 6 - ESQUEMA REPRESENTATIVO DA TÉCNICA DE PCR Fonte: Bruces, ALBERTS; JOHSON, Alexander; LEWIS, Julian; ROBERTS, Keith; WALTER, Peter, and RAFF, Martin. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição. ArtMed, 2011. p. 545. Assim, esses três estágios são repetidos por 20 – 40 vezes, dobrando o número de cópias de DNA a cada vez (amplificação exponencial). Uma reação de PCR completa pode ser realizada em poucas horas ou até mesmo em menos de uma hora, a depender do protocolo e do termociclador escolhidos. Com o tempo, os cientistas foram aprimorando e desenvolvendo novas técnicas a partir da PCR convencional, como a (RT-PCR ou PCR com Transcriptase Reversa), sendo uma técnica que utiliza a enzima transcriptase reversa, uma enzima capaz de sintetizar DNA a partir de RNA, contribuindo com a identificação, estudos e melhor entendimento de vírus de RNA, como o HIV ou vírus da Dengue e, por fim, outro exemplo da técnica é a RT-PCR sendo uma PCR quantitativa em tempo real (Real-time PCR ou qPCR), sendo a reação que combina com a metodologia de PCR convencional com mecanismo de detecção e quantificação por fluorescência, sendo possível que os processos de amplificação, detecção e quantificação de DNA sejam feitos em uma única etapa tornando a obtenção de resultados mais rápida e mais precisa, diminuindo o risco de contaminação da amostra de DNA. SEQUENCIAMENTO GÊNICO4 TÓPICO 93UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR O sequenciamento de DNA é uma série de métodos da biologia molecular que tem como finalidade determinar a ordem das bases nitrogenadas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) da molécula de DNA, sua montagem do genoma é feito através da união de um grande número de sequências de DNA unidas para criar uma representação do cromossomo original do DNA em estudo. 4.1 Método Sanger O método mais utilizado nos dias de hoje para sequenciar um genoma de qualquer espécie é o método descrito e desenvolvido por Frederick Sanger, em 1977, sendo uma técnica que utiliza a DNA-polimerase I de Escherichia coli para sintetizar cópias complementares do DNA de fita simples a ser sequenciado, constituído por uma adição de nucleotídeos modificados, chamados didesoxiribonucleotídeos (ddNTP’s), que não possuem o grupo OH livre do carbono 3’ da pentose e impedem o crescimento de um fragmento de DNA em replicação pela DNA polimerase após sua adição. Quando os ddNTP’s tentam se ligar com a fita de DNA, com a ausência do OH, o próximo nucleotídeo não tem onde se ligar e a replicação para, assim, é possível obter fitas do mesmo DNA com número de resíduos diferentes. Além disso, o método envolve a produção de muitas cópias de DNA e tem como componentes o DNA molde a ser sequenciado e a presença da enzima DNA polimerase, um par de oligonucleotídeos iniciadores (primer, senso e antisenso) e os quatro nucleotídeos do DNA ou desoxirribonucleosídeos trifosfatados (dATP, dTTP, dCTP, dGTP- https://pt.wikipedia.org/wiki/Biologia_molecular https://pt.wikipedia.org/wiki/Biologia_molecular https://pt.wikipedia.org/wiki/Bases_nitrogenadas https://pt.wikipedia.org/wiki/Bases_nitrogenadas https://pt.wikipedia.org/wiki/Adenina https://pt.wikipedia.org/wiki/Guanina https://pt.wikipedia.org/wiki/Citosina https://pt.wikipedia.org/wiki/Timina https://pt.wikipedia.org/wiki/DNA https://pt.wikipedia.org/wiki/Genoma https://pt.wikipedia.org/wiki/Sequ%C3%AAncia_de_DNA https://pt.wikipedia.org/wiki/Sequ%C3%AAncia_de_DNA https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo https://pt.wikipedia.org/wiki/Primer 94UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR Adenina, Timina, Citosina e Guanina). Assim, como característica peculiar do Método de Sanger são adicionados à mistura de reagentes versões de terminadores de cadeia, os didesoxinucleosídeos trifosfatados (ddTNPs) para os quatro nucleotídeos de cadeia existente, cada um marcado com um corante de uma cor diferente. 4.2 Automação do método de Sanger Os avanços técnicos na biologia molecular possibilitaram automatizar o sequenciamento, trazendo melhoriaspara o método de Sanger, os equipamentos são capazes de misturar os reagentes, aplicá-los, fazer correr e ler a ordem das bases de nucleotídeos a partir de um gel, utilizando nucleotídeos terminadores de cadeia, marcados com agentes fluorescentes de cores diferentes, facilitando o processo, as quatro reações de síntese podem ser realizadas no mesmo tubo e os produtos podem ser separados em uma única canaleta de gel por eletroforese capilar. Um detector lê e grava a cor do marcador fluorescente em cada banda à medida que ela passa determinado a sequência, ela mesma podendo ser analisada. 4.3 Sequenciamento de Nova Geração (NGS) Com a necessidade de obter informações genéticas, o avanço da tecnologia e outras demandas impulsionaram o desenvolvimento de novas metodologias de sequenciamento com melhor qualidade, menor custo, maior rapidez e maior capacidade de geração de informações. Esses novos métodos pertencem ao grupo de Sequenciamento de Nova Geração (NGS, do inglês Next-Generation Sequencing), podendo ser dos tipos de segunda, terceira ou quarta geração. 4.3.1 Sequenciamento de segunda geração A DNA polimerase irá adicionar nucleotídeos em uma fita de DNA complementar a uma fita molde. A identificação da ordem de quais nucleotídeos estão sendo incorporados permite o conhecimento da sequência da molécula em questão. A reação de adição de um nucleotídeo à molécula de DNA naturalmente causa liberação de H+ e, consequentemente, uma alteração no pH e na condutividade. Se o segmento de DNA possui determinado nucleotídeo em sua sequência, nessa posição, ele será incorporado e a mudança de pH será detectada, do contrário, não ocorrerá reação de incorporação e nenhuma alteração é detectada. Assim, é possível saber qual nucleotídeo foi adicionado. Ciclos de fornecimento de A, T, C e G são constantemente repetidos até que todos os segmentos tenham suas fitas complementares formadas e a sequência obtida. 95UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 4.3.2 Sequenciamento de terceira geração Uma única molécula de DNA de fita simples é submetida à replicação por DNA polimerase imobilizada em um micro poço. Durante a replicação, são utilizados nucleotídeos marcados com fluoróforos de diferentes cores. À medida que os nucleotídeos vão sendo incorporados, os fluoróforos são liberados, causando emissão de luz em um comprimento de onda específico. A luz é detectada, e como a adição de cada nucleotídeo resulta em uma fluorescência diferente, é possível identificar a ordem de adição dos nucleotídeos e, portanto, obter a sequência da molécula de DNA. 4.3.3 Sequenciamento de quarta geração O sequenciamento é realizado em um dispositivo portátil e pequeno, que contém uma entrada USB que permite o carregamento dos dados a qualquer momento. Não há incorporação de nucleotídeos nessa metodologia e a sua praticidade permite que sequenciamentos sejam realizados de maneira rápida em qualquer ambiente sem a necessidade de muitos recursos. Nessa metodologia, uma única fita da molécula de DNA é induzida a passar por um nanoporo presente em uma membrana. A cada base nucleotídica constituinte da molécula que passa pelo poro, é detectada uma alteração na amperagem, característica de cada base, permitindo o sequenciamento. CLONAGEM E VETORES DE CLONAGEM5 TÓPICO 96UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR A clonagem molecular é uma técnica da engenharia genética conhecida também por DNA recombinante, clonagem gênica ou manipulação gênica. Essa tecnologia permite pegar um “pedaço” do DNA e combiná-lo com outro, produzindo muitas cópias de diferentes combinações genéticas. Entretanto, clonar significa fazer uma cópia geneticamente exata, seja de um organismo completo ou até mesmo de um pequeno fragmento de DNA. É aqui que entra a clonagem molecular usada amplamente na ciência, medicina, agricultura e indústria. O principal resultado das aplicações da tecnologia do DNA recombinante é o isolamento e propagação de moléculas idênticas de um determinado indivíduo. Assim é determinado a Clonagem molecular envolvendo uma molécula de DNA recombinante formada pela ligação de um inserto de DNA, originado pela clivagem do DNA de interesse de uma determinada espécie e uma outra molécula de DNA denominada de vetor (veículo de clonagem). Esse vetor tem o papel de transportar um inserto de DNA para o interior da célula hospedeira, onde poderá ser replicado e/ou a molécula de uma DNA recombinante (inserto e vetor unidos) é introduzida no interior de uma célula, sendo uma hospedeira apropriada. Portanto, esse processo de introdução do DNA em uma célula é denominado de transformação, sendo a célula hospedeira contendo uma única molécula de DNA recombinante, dividindo-se e gerando uma colônia de células, sendo chamadas de transformantes ou células transformadas. 97UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 5.1 Etapas da clonagem molecular Ocorre através do método que permite fazer várias cópias idênticas (clones) de um pedaço específico de DNA, através dos principais passos sendo: 5.1.1 Isolamento do fragmento de DNA de interesse Para que se tenha o DNA recombinante, de duas origens diferentes, é necessário utilizar as enzimas de restrição. Essas enzimas reconhecem a sequência alvo específica e cortam seletivamente o fragmento que será utilizado. 5.1.2. União do gene ao vetor: DNA recombinante O fragmento é colocado em um vetor, que é uma molécula de DNA na qual um gene é inserido para construir a molécula de DNA recombinante. Geralmente os plasmídeos (moléculas de DNA circulares existentes naturalmente nas bactérias) são usados como vetores para clonar fragmentos de DNA. Eles são projetados para permitir a inserção de um DNA exógeno, têm origens de replicação e são capazes de se replicar independentemente do cromossomo bacteriano, assim, o fragmento do gene alvo se une ao vetor, através da DNA ligase, formando o plasmídeo recombinante contendo o gene de interesse. A DNA ligase é a responsável por selar as lacunas do eixo do DNA, funcionando como uma “cola”. 5.1.3 Etapa de Transformação Após o processo de união do gene com um vetor ocorre a próxima etapa denominada de Transformação. Nessa etapa, a molécula de DNA recombinante produzida é introduzida em um organismo hospedeiro, podendo então ser replicada. Esse processo é conhecido como transformação, no qual as células bacterianas captam o DNA do ambiente externo. As células hospedeiras copiam o DNA do vetor junto ao próprio DNA, criando múltiplas cópias do DNA inserido. Alguns exemplos de células hospedeiras são as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis e a levedura Saccharomyces cerevisiae. Assim, esse procedimento gera uma mistura de construções recombinantes. Algumas células contêm o gene clonado de interesse, ao passo que outras podem conter outros genes do DNA original. 5.1.4 Seleção dos clones recombinantes A próxima etapa corresponde à seleção dos clones recombinantes, sendo selecionadas apenas as células de interesse. O vetor possui um marcador selecionável que permite a identificação de moléculas recombinantes. Um marcador de antibiótico é frequentemente usado, assim uma célula hospedeira sem o vetor morre quando exposta a 98UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR um determinado antibiótico, enquanto o hospedeiro com o vetor sobrevive e se multiplica, porque é resistente. 5.1.5 Multiplicação ou expressão do gene Assim, essa etapa é finalizada pela multiplicação ou expressão do gene que, após as células com o plasmídeo recombinante serem identificadas, podem crescer em grande escala, replicando o fragmento de DNA. Nesse momento damos às bactérias um sinal químico que as instrui a produzir a proteína alvo. Por fim, a proteína de interesse é purificada, separada dos demais conteúdos das células, garantindo que não haja nenhuma impureza, restando apenas o produto final. 99UNIDADE3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 5.2 Tipos de clonagem Clonagem reprodutiva: o núcleo de uma célula somática (célula não sexual) de um doador é transmitido para um óvulo receptor, do qual o núcleo foi removido. Esse óvulo é estimulado quimicamente, dando início ao processo de divisão celular e de formação do embrião que é, então, implantado no útero do receptor. O embrião gerado será, portanto, um clone do doador, tendo o mesmo material genético. Exemplo: processo utilizado na clonagem da ovelha Dolly. Clonagem terapêutica: técnica que permite a criação de células-tronco embrionárias. Essas células são muito importantes para estudos sobre tratamentos de doenças: doenças degenerativas do sistema nervoso ou de regeneração de tecidos danificados por acidentes. Embora os embriões utilizados não passem de 64 células e, portanto, não apresentam sistema nervoso nem nenhum outro tipo de tecido, essa técnica ainda gera polêmica, tanto pelo fato da utilização de embriões humanos quanto pela imagem mítica existente acerca da clonagem humana. 5.3 Aplicabilidade da clonagem de DNA recombinante TABELA 1 - PRINCIPAIS APLICABILIDADES DA CLONAGEM Insulina Primeira proteína humana produzida comercialmente utilizando bactérias modificadas por engenharia genética. Plantas com inseticidas Um uso pioneiro e economicamente importante é a engenharia genética de plantas que produzem seus próprios inseticidas. A bactéria Bacillus thuringiensis produz naturalmente uma proteína, conhecida como toxina Bt, letal para muitos insetos. Essa toxina é particularmente atraente como inseticida porque é específica para alguns insetos, degradada rapidamente no ambiente e não tóxica para os humanos e outros animais. Produção de leite A somatotrofina bovina recombinante é amplamente usada nos Estados Unidos para aumentar a produção de leite no gado leiteiro. Terapia genética Em algumas desordens genéticas, os pacientes não possuem a forma funcional de um gene particular. A terapia genética tenta fornecer uma cópia normal do gene para as células do corpo do paciente. É utilizada no tratamento da fibrose cística. Hormônio de crescimento hu- mano A administração deste hormônio durante a infância possibilita a correção da baixa estatura em casos correlacionados com a ausência ou pequena produção do hormônio do crescimento (GH). Anticoagulantes Ativadores de plasminogênio tecidual ativam a plasmina, enzima que dissolve os trombos. Usado no tratamento de derrames, prevenção de coágulos sanguíneos e ataques cardíacos. Fonte: Kasvi, 2021, adaptado por Layon Zafra Lemos, 2021. Disponível em: https://kasvi.com.br/clonagem-molecular-dna-recombinante/ 100UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR Clonagem reprodutiva: Ovelha Dolly Dolly é o primeiro mamífero a ser clonado. O procedimento foi realizado a partir de células adultas contendo núcleo de uma célula das glândulas mamárias de uma ovelha da raça Finn Dorset (cabeça branca), sendo transferido para um oócito com núcleo removido de uma fêmea da raça Scottish Blackface (cabeça preta). Outra ovelha de cabeça preta gerou Dolly, que nasceu idêntica ao primeiro animal. Em janeiro de 2002 a ovelha foi diagnosticada com uma forma rara de artrite, uma doença que não é comum em indivíduos da mesma espécie com essa idade. Esse fato levanta, até o presente, questões quanto aos processos de envelhecimento de mamíferos clonados. Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ovelha-dolly.htm Como as técnicas de Biologia Molecular podem auxiliar nos diversos diagnósticos para determinar uma doença nos seres humanos? Fonte: o autor. 101 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado (a) aluno (a)! Essa unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos referentes à Biologia Molecular, elencando suas principais técnicas moleculares e entendendo todas as etapas dessas técnicas sendo, atualmente, uma excelente ferramenta biotecnológica em diversos ramos da pesquisa científica, executando e auxiliando na compreensão de diversos tipos de diagnósticos em doenças causadas nos seres humanos a nível genético, metabólico e bioquímico. Além disso, com o aprendizado dessas técnicas podemos entender melhor como é realizado um teste de paternidade, exames genéticos a nível gênico e cromossômico, na elaboração de vacinas, fármacos, entre outros. Um Abraço e até a próxima unidade! UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 102 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: Anelamento: ligação de um oligonucleotídeo a uma molécula de DNA de fita simples por pareamento entre as bases complementares. Anticódon: sequência de três nucleotídeos presente no RNAt complementar que interage com o códon pelo pareamento de bases. Biblioteca de cDNA: coleção de cDNAs clonados produzidos a partir de uma população inteira de RNAm. Clonagem: produção de muitas cópias idênticas de uma molécula de DNA por replicação em um vetor apropriado. Pode ser de clonagem gênica ou clonagem molecular. Clone: uma população de células ou organismos idênticos. Na clonagem molecular um clone contém moléculas de DNA recombinantes idênticas. Códon: sequência de três nucleotídeos das moléculas de RNAm ou de região codificadora do gene correspondente que codifica um determinado aminoácido. Cópias gênicas: duas ou mais cópias idênticas de um mesmo gene em um genoma. Depurinação: resultado da perda de uma base nitrogenada (purina), de um nucleotídeo na cadeia de DNA, criando um sítio abásico. DNA complementar (cDNA): cópia de DNA sintetizado a partir de moldes de RNA em uma reação catalisada pela enzima transcriptase reversa. Elementos de transposição (transposons): segmento de DNA que se move de uma posição para outra no genoma. Eletroforese em gel de agarose: procedimento experimental no qual um campo elétrico é utilizado para movimentar moléculas de DNA ou RNA, negativamente carregadas por uma matriz de agarrose gelificada do polo negativo para o polo positivo. Enzima: proteína que catalisa uma reação química em um sistema biológico. Enzima de restrição (endonuclease de restrição): tipo de enzima que cliva moléculas de DNA de fita dupla dentro ou perto de uma sequência nucleotídica específica que frequentemente está presente em múltiplas cópias em um mesmo genoma. Genoma: toda informação genética de um organismo. UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR 103 Hibridização: processo que utiliza a capacidade de pareamento de bases entre uma sonda de DNA de fita simples e moléculas de DNA de fita simples ou de RNA imobilizadas em um suporte físico. PCR em tempo real: método de PCR para medir o aumento na quantidade de DNA, à medida que o DNA é amplificado. Plasmídeo: molécula de DNA de fita dupla extracromossômica que replica de forma autônoma em uma célula hospedeira. Estes plasmídeos ocorrem naturalmente em muitas bactérias e podem ser manipulados para servirem como vetores de clonagem. Sonda de hibridização: molécula de ácido nucleico marcada que pode ser utilizada para identificar moléculas complementares ou homólogas pela formação de moléculas híbridas por pareamento de bases estáveis. Transcriptase reversa: enzimas com função de DNA-polimerase RNA-dependente, codificadas por genes de retrovírus ou de retrotransposons. O processo daa síntese mediado por transcriptases reversas é o inverso do processo de transcrição normal, no qual RNA é sintetizado a partir de um molde de DNA. Vetor de clonagem: molécula de DNA de fita capaz de replicação autônoma em uma célula hospedeira e na qual um ou mais fragmentos de DNA podem ser inseridos para formar uma molécula de DNA recombinante para clonagem molecular. Fonte: Bruces et al., 2011; Zaha et al., 2014; Watson et al., 2006. UNIDADE 3 TÓPICOS DE BIOLOGIA MOLECULAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Introdução ao estudo de Histologia Básica. • Tecido Conjuntivo. • Tecido Epitelial. • Tecido Nervoso. • Tecido Muscular. • Tecido Cartilaginoso. • Tecido Ósseo. Objetivos da Aprendizagem • Compreender os conceitos básicos da Histologia. • Entender os principais constituintes do Tecido Conjuntivo. • Estudar os principais constituintes e funções do Tecido Epitelial. • Aprender sobre os principais constituintes e funções do Tecido Nervoso. • Compreender os principais constituintes e os tipos do Tecido Muscular. • Entender os principais constituintes do Tecido Cartilaginoso. • Estudar os principais constituintes e funções do Tecido Ósseo. Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE TÓPICOS DE HISTOLOGIA HISTOLOGIA BÁSICABÁSICA UNIDADEUNIDADE4 105 INTRODUÇÃO UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA Prezado (a) aluno (a)! Nessa unidade aprenderemos os principais conteúdos referentes aos estudos da Histologia, um ramo da Biologia dedicada aos estudos das principais características e funções dos tecidos que compõem os seres humanos, sendo os tecidos: conjuntivo, epitelial, nervoso, muscular, cartilaginoso e ósseo. Além disso, aprenderemos as principais etapas para confeccionar lâminas histológicas que auxiliam nos estudos desses tecidos e também para análise da morfologia do tecido, podendo apresentar uma determinada doença, auxiliando nos diagnósticos de doenças humanas. Portanto, prezado (a) aluno (a), desejo a você uma boa leitura e aprendizado. INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE HISTOLOGIA BÁSICA1 TÓPICO 106UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA A HISTOLOGIA é um ramo da Biologia, seu principal enfoque é o estudo das células e dos tecidos do corpo e como essas estruturas se organizam para constituir os órgãos. Para as análises desses tecidos são feitos cortes muito finos, que passam por um processo de fixação e coloração usando corantes como a eosina, hematoxilina, azul de metileno, entre outros, que destacam as estruturas celulares, os cortes são colocados em lâminas de vidro e levados ao microscópio óptico para análises de um determinado tecido ou para análise mais robusta para identificação de um determinado diagnóstico, utilizando a microscopia eletrônica com técnicas mais avançadas permitindo detectar possíveis alterações nessas células. As técnicas utilizadas na Histologia podem ser denominadas de Técnicas de Cito- histológicas, Citoquímicas e Imunocitoquímicas. 1.1 Técnicas cito-histológicas A técnica cito-histológica é um conjunto de procedimentos aplicados para preservar a estrutura e a organização das células e dos tecidos, a fim de obter uma preparação microscópica que permite seu exame com um microscópio óptico. Esses procedimentos incluem uma série de etapas, sendo: ● Coleta da amostra: manuseio delicado para evitar sua deformação. Essa amostra pode ser obtida de um indivíduo vivo, sendo uma Biópsia ou morto sendo uma Autópsia. 107UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Fixação: Ação mais importante da técnica, a etapa de desnaturação das proteínas, enzimas hidrolíticas que produzem a autólise (destruição de um tecido vivo ou morto por enzimas e células do próprio organismo). ● Desidratação: o álcool utilizado é o Etanol em concentrações de 70%, 80%, 95% e 100% durante 1 hora ou mais em cada um deles conforme o tamanho da amostra. ● Diafanização: etapa intermediária, eliminando o álcool do tecido, é impregna- do com um solvente da parafina que também auxilia a transparência. ● Inclusão em parafina: a parafina penetra nos tecidos e desloca o agente diafanizador, essa amostra é depositada em pequenos recipientes e deixada a solidificar. ● Preparação do bloco: bloco de parafina contendo a amostra é incluída e colada em um suporte de madeira ou plástico que auxilia no processo de fixação ao micró- tomo. ● Corte: é realizado através de um instrumento de precisão chamado de Micró- tomo, a fim de obter cortes desses tecidos muito finos (8-10 µm) e uniformes que permitam a visualização de estruturas muito pequenas. ● Montagem de corte sobre uma lâmina: os cortes são depositados na su- perfície de um recipiente contendo água e logo são montados sobre uma lâmina de vidro para secarem. ● Desparafinação: passo intermediário que permite a penetração do álcool do passo seguinte. ● Hidratação: permite a penetração dos corantes que em maioria estão em solução aquosa, realizada na amostra de ser hidratada em solução de etanol, sendo diluída progressivamente (100%, 95%, 80% e 70%) até a lavagem final em água destilada. ● Coloração: os corantes são necessários porque o contraste dos tecidos é insuficiente para a sua observação no microscópio óptico. O método de coloração mais 108UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA utilizado na histologia e na histopatologia é chamado de Hematoxilina-eosina, sendo a hematoxilina (corante que cora núcleo celular) e eosina (corante que cora citoplasma). ● Desidratação: no meio de montagem não ser miscível com a água é realizada a imersão das lâminas de vidro com os cortes histológicos em solução de etanol de graduação crescente (70%, 80%, 95% e 100%). ● Diafanização: etapa final utilizando xilol que auxilia na eliminação do álcool e facilita a penetração da resina do meio de montagem e confere a transparência ao corte do tecido. 1.2 Técnicas citoquímicas As técnicas citoquímicas auxiliam na informação química localizada sobre a célula ou em um tecido em estudo/análise. Essas técnicas não são colorações, mas reações físico-químicas cujo produto final é corado, auxiliando na identificação e localização de uma determinada molécula ou sua atividade na célula, ou no tecido em análise. Essas técnicas apresentam exemplos como: ● Reação de Feulgen: mostra seletivamente a molécula de DNA separando as bases púricas do DNA e abertura do anel desoxirribose que passa a ter uma forma molecular aberta e deixa descobertos os grupos aldeídos. Na etapa seguinte, os aldeídos reagem com o reagente de Schiff, que produz uma cor vermelho-magenta de Schiff, sendo gerado um número de moléculas do reagente unido, mantendo a relação constante com a quantidade de moléculas de DNA. ● Reação de PAS (periodic acid-Schiff): tem início na oxidação com o ácido periódico que reage com um grupo hidroxila-livres de uma hexose ou grupos de hidroxila e amina de uma hexosamina, transformando-os em grupos aldeídos com ruptura da união de carbono-carbono. Na segunda etapa, os aldeídos reagem com o reagente de Schiff, produzindo um complexo estável de cor vermelho-magenta nos locais que apresentam moléculas de açúcares nas estruturas celulares ou extracelulares, a maior parte dessa reação corresponde a moléculas de glicogênio e glicoproteínas. 109UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 1.3 Técnicas imunocitoquímicas Esses métodos imunocitoquímicos consistem na visualização de um componente celular, podendo ser organelas, macromoléculas, entre outras, através de uma Reação antígeno-anticorpo (Ag-Ac). Esses elementos de estudos costumam funcionar como um antígeno (Ag- toda substância estranha ao organismo que desencadeia a produção de anticorpos) e anticorpos (Ac-glicoproteínas,chamadas de imunoglobulinas, que possuem como principal função garantir a defesa do organismo), específico é agregado à preparação onde se une àquele . Portanto, o anticorpo deve estar unido a um marcador que permite sua visualização através de um sistema óptico. Os corantes mais comuns são os fluorescentes, enzimas ou partículas eletrodensas e sua escolha depende do tipo e do processamento do material com a determinada finalidade do estudo e de sua observação com microscópios de luz ou eletrônico. TECIDO CONJUNTIVO2 TÓPICO 110UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O Tecido Conjuntivo é um tecido de conexão contendo uma grande quantidade de matriz extracelular (rede complexa composta por macromoléculas de colágenos, proteoglicanos (PGs), glicosaminoglicanos (GAGs) e glicoproteínas adesivas), células e fibras. Suas principais funções são fornecer sustentação e preencher espaços entre os tecidos, além de nutri-los. Existem tipos especiais de tecido conjuntivo, cada um com função específica. Isso varia, principalmente, de acordo com a composição da matriz e do tipo de células presentes, podendo ser dos tipos: Fibroblastos, Fibrocitos, Plasmocitos, Mastocitos, Macrófagos, Leucocitos e células adiposas. ● Fibroblasto: são células de tamanho grande, fusiformes ou achatadas e apresentam numerosas prolongações, seu citoplasma é basófilo com abundância de Retículo Endoplasmático Rugoso e complexo de Golgi, auxiliando na síntese de maior parte das moléculas, como colágeno, elastina, fibrina, glicoproteínas e proteoglicanos. ● Fibrócito: são células que constituem os tendões contendo núcleos alongados paralelos às fibras de colágeno e seu citoplasma é delgado, apresentando poucos prolongamentos citoplasmáticos, facilitando o envolvimento dos feixes de colágeno. ● Macrófago: são células que apresentam características variadas na sua morfologia, se diferenciam pela sua atividade funcional dos tecidos que habitam. São derivados das células precursoras da medula óssea e podem desencadear várias funções nas células. 111UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Mastócito: são células grandes, ovais, pouco móveis e são encontradas em todas as estruturas do tecido conjuntivo. Sua função corresponde à estocagem de mediadores químicos auxiliando as respostas inflamatórias nas células. ● Plasmócito: são células de morfologia arredondada, características de linfócitos B ativados que sintetizam e secretam imunoglobulinas. ● Leucócitos/Glóbulos brancos: são células nucleadas que compõem o sangue e sua função principal é auxiliar na defesa contra os microrganismos agressores. ● Adipócito: são células que podem ser encontradas isoladamente ou em pequenos grupos no tecido conjuntivo frouxo, constituindo o tecido adiposo do corpo humano. 2.1 Tipos de Tecidos conjuntivos Os tipos de tecidos que formam o tecido conjuntivo são classificados de acordo com diferentes tipos deste tecido , através da composição e o tipo de células que compõem este tecido . Podem ser constituídos através da Matriz extracelular, sendo uma substância entre as células que possui consistência variável e pode ser: gelatinosa, compondo o Tecido conjuntivo frouxo e denso; forma líquida, Tecido sanguíneo; forma flexível, Tecido cartilaginoso e/ou rígida, Tecido ósseo . Assim, o Tecido conjuntivo pode ser dividido e Tecido conjuntivo propriamente dito e Tecido conjuntivo de propriedades especiais (adiposo, cartilaginoso, ósseo e sanguíneo) (Figura 1). FIGURA 1 - LÂMINAS HISTOLÓGICAS DEMONSTRANDO OS TIPOS DO TECIDO CONJUNTIVO Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em:https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecido-conjuntivo.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecido-conjuntivo.htm 112UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 2.1.1 Tecido conjuntivo propriamente dito Esse tecido é o típico “tecido de ligação”. Ele atua na sustentação e preenchimento dos tecidos e, dessa forma, contribui para que fiquem juntos, estruturando os órgãos. Além disso, sua matriz extracelular é abundante, composta de uma parte gelatinosa (polissacarídeo) e três tipos de fibras proteicas: colágenas, elásticas e reticulares, podem apresentar dois subtipos, sendo classificados de acordo com a quantidade da matriz extracelular presente neste tecido: ● Tecido Conjuntivo Frouxo: constituído de pouca matriz extracelular, com muitas células e poucas fibras, tornando-se o tecido mais flexível e pouco resistente às pressões mecânicas. Algumas células são residentes (fibroblastos e macrófagos) e outras transitórias (linfócitos, neutrófilos, eosinófilos). São encontrados pelo corpo humano inteiro envolvendo os órgãos e também servem de passagem para os vasos sanguíneos, auxiliando na nutrição dos tecidos. ● Tecido Conjuntivo Denso: é o tecido conjuntivo fibroso, apresenta grande quantidade de fibras colágenas, formando feixes com alta resistência à tração e pouca elasticidade. É tipicamente encontrado formando os tendões, mediando a ligação entre os músculos e os ossos; e nos ligamentos, unindo os ossos entre si. Dependendo do modo de organização dessas fibras, esse tecido pode ser classificado: ● Não modelado: são constituídos por fibras de colágeno que são organizadas em feixes e formam uma estrutura de uma trama tridimensional, gerando uma certa resis- tência nas células e são encontrados na camada da derma (pele). ● Modelado: apresenta feixes de colágenos paralelos uns aos outros e alinhados com os fibroblastos, formando as fibras colágenas, gerando as funções de força e resistência para esse músculo. 2.1.2 Tecido conjuntivo com propriedades especiais ● Tecido elástico: formados e constituídos por feixes espessos e paralelos às fibras elásticas. Encontra-se nos ligamentos amarelos da coluna vertebral e no ligamento suspensor do pênis. https://www.todamateria.com.br/macrofagos/ 113UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Tecido reticular: são constituídos por fibras reticulares associadas aos fibroblastos, são encontrados nos órgãos linfoides e hematopoéticos, sendo na medula óssea, nos linfonodos e em nódulos linfáticos e no baço. ● Tecido mucoso: constituído pela substância fundamental amorfa e apresenta poucas fibras em sua constituição, gerando-se um aspecto gelatinoso sendo encontrado no cordão umbilical. ● Tecido conjuntivo adiposo: constituídos de células adiposas que armazenam moléculas de lipídios, sendo encontradas na pele exercendo diversas funções, como: reserva de energia, proteção contra choques mecânicos e isolamento térmico. ● Tecido Conjuntivo Sanguíneo (Reticular): produção de células do sangue e da linfa, divididos em tecido hematopoiético mieloide (na medula óssea vermelha, responsável pela produção dos glóbulos vermelhos (hemácias/glóbulos brancos/plaquetas) e em tecido Linfoide, apresentando em forma isolada (linfonodos, baço, timo e as amígdalas), sua função é produzir glóbulos brancos (monócitos e linfócitos). ● Tecido Conjuntivo Ósseo: tecido ósseo formado por células e material ex- tracelular calcificado. Apresentam vários tipos de células: osteoblastos (sintetizam a parte orgânica da matriz), osteoclastos, células gigantes, móveis e multinucleadas que reabsor- vem o tecido ósseo, participando dos processos de remodelação dos ossos. TECIDO EPITELIAL3 TÓPICO 114UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O Tecido Epitelial é formado por células justapostas, ou seja, que estão intimamente unidas umas às outras através de junções intercelulares ou proteínas integrais da membrana, essas células são responsáveis pelo revestimento de superfícies e pela secreção de substâncias, possuindo um formato variado acompanhado pelo núcleo, formando células com a morfologia cuboide, apresentando aspectos de um núcleo celular esférico e células com a morfologia achatadas, seus núcleos celulares apresentam um aspecto chato. Outra característica importante do tecido epitelialé o fato de que ele possui dois lados distintos, ou seja, é polarizado. O lado voltado para fora do órgão (cavidade) é chamado de superfície apical, já a porção voltada para o lado oposto recebe o nome de superfície basal. Assim, o tecido epitelial não apresenta vasos sanguíneos, com isso, para ocorrer a nutrição dessas células, os nutrientes chegam por meio dos capilares presentes no tecido conjuntivo subjacente. Por fim, o tecido epitelial possui junções intercelulares que permitem a adesão e a comunicação entre as células, nas suas superfícies celulares apresentam microvilosidades que são pequenas projeções do citoplasma, cílios e flagelos, aumentando a superfície de contato e facilitando a movimentação e seus transportes de partículas. Além disso, o tecido epitelial tem como função a formação de uma barreira protegendo os indivíduos contra micro-organismos, perda excessiva de água, proteção mecânica, auxilia na formação de glândulas, as quais exercem diversas funções no organismo, uma delas é o controle da temperatura corpórea de um indivíduo. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/adesao-comunicacao-entre-as-celulas.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/adesao-comunicacao-entre-as-celulas.htm 115UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 3.1 Classificação do Tecido epitelial O tecido epitelial é classificado por critérios morfológicos, de acordo com a forma de suas células mais superficiais, gerando os Epitélios pavimentoso, cúbico e cilíndrico, e o segundo critério está relacionado ao número de camadas que o constituem, gerando os Epitélios simples e estratificado (Figura 2). ● Epitélio pavimentoso simples: formado por uma camada de células achatadas dispostas como ladrilhos, unidas estreitamente entre si, com substâncias intercelulares muito escassas. Essas células cobrem o interior dos vasos sanguíneos e as cavidades do coração (endotélio), as membranas serosas do pericárdio, pleura e peritônio, alvéolos pulmonares e alguns ductos do rim. ● Epitélio cúbico simples: compostos apenas por uma camada de células cuboides e são encontrados em certos segmentos dos túbulos do rim, na superfície do ovário e na membrana que forma o saco que envolve o embrião (âmnio), esse epitélio tem como função estar associado ao transporte ativo de moléculas com diferentes atividades e funções excretoras. ● Epitélio cilíndrico simples: formado por uma camada de células cilíndricas de altura variável, sendo característico de certas glândulas como a próstata. Esse epitélio pode ser homogêneo quando todas as células permanecem à mesma população ou heterogênea, como no intestino delgado, quando essas células de morfologia cilíndricas contendo microvilosidades superficiais formam um aspecto de bordas estriadas, que se intercalam com as células caliciformes e outros tipos celulares formando uma trama terminal. ● Epitélio pseudoestratificado: todas as células estão em contato com a membrana basal e suas formas celulares podem ser bem variadas, de morfologias irregulares, com áreas afinadas e outras alargadas e em diferentes níveis sem a formação de estratos definidos e organizados, não formando uma verdadeira superposição de camadas diferentes dessas células. Esse tecido pode ser encontrado revestindo as vias respiratórias, e as tubas uterinas, entre outras regiões do corpo humano. ● Epitélio pavimentoso estratificado: formado por várias camadas de células que sobrepõem e estratificam, formando diferentes camadas e variam suas formas. Além disso, podem apresentar projeções de tecido conectivo de forma cônica, gerando estruturas 116UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA denominadas de papilas. Esse tecido pode ser encontrado revestindo a pele, a cavidade oral, faringe, esôfago, canal anal e vaginal (superfícies úmidas). ● Epitélio glandular: suas células possuem as mesmas características do epitélio de revestimento, no entanto, ao contrário delas, raramente são encontradas em camadas e são muito unidas, geralmente dispostas em única camada, apresentando função secretora, que constituem órgãos especializados chamados glândulas e capazes de sintetizar moléculas, a partir de moléculas precursoras menores, ou modificá-las. Essas glândulas podem ser chamadas de Endócrinas, ligação com o epitélio de revestimento deixa de existir e as células se reorganizam em folículos (tireoide) ou em cordões (adrenal, paratireoide, ilhotas de Langerhans) e Exócrinas formadas de duas partes: uma parte secretora (formada pelas células de secreção) e um ducto excretor (composto de células epiteliais de revestimento). FIGURA 2 - DESENHO ESQUEMÁTICO REPRESENTANDO OS TIPOS DE CÉLULAS QUE COMPÕEM O TECIDO EPITELIAL Fonte: Toda Matéria, 2021. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/tecido-epitelial/ https://www.todamateria.com.br/tecido-epitelial/ TECIDO NERVOSO4 TÓPICO 117UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O tecido nervoso é um tecido de comunicação, capaz de receber, interpretar e responder a estímulos, exercendo o controle sobre as atividades/eventos que ocorrem no corpo dos seres humanos. Esse controle é realizado através da transmissão de impulsos nervosos por circuitos neuronais liberando mediadores químicos através das sinapses químicas (terminações nervosas/axônios) finalizando o recebimento/estímulo através dos neurônios. Além disso, o Sistema Nervoso é dividido em Sistema Nervoso Central (SNC), formado pela região encefálica e medula espinhal, e pelo Sistema Nervoso Periférico (SNP), formado por nervos e gânglios nervosos distribuídos para as demais células que compõem os tecidos e os órgãos. 4.1 Células do tecido nervoso O tecido nervoso é constituído por células nervosas, sendo os neurônios e as cé- lulas da glia. 4.1.1 Neurônios São células que constituem a unidade anatômica do sistema nervoso, desempe- nhados de funções como comunicação, modulação estrutural, integração e comunicação de impulsos nervosos e suas devidas sinapses químicas/físicas. 118UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 4.1.1.1 Estrutura celular de um neurônio Os neurônios são constituídos por regiões denominadas de corpo celular, dendritos e axônios (Figura 3). FIGURA 3 - ESQUEMA REPRESENTANDO AS REGIÕES DE UM NEURÔNIO Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio27.php ● Corpo celular: região do neurônio que contém o núcleo e gera um prolonga- mento citoplasmático em sua estrutura celular. ● Dendritos: são prolongamentos numerosos, especializados na função de receber os estímulos do meio ambiente. ● Axônios: prolongamento único, especializado na condução dos impulsos nervosos para outras células. Podem apresentar três tipos de morfologia (figura 4): ● Multipolares: apresentam mais de dois prolongamentos celulares. ● Bipolares: apresenta um dendrito e um axônio. https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio27.php 119UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Pseudo-unipolares: apresentam próximo ao corpo celular, prolongamento único, dividido em dois, formando um ramo em direção à periferia (SNP) e outro para o sistema nervoso central (SNC). FIGURA 4 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TIPOS DE NEURÔNIOS DE ACORDO COM A QUANTIDADE DE AXÔNIOS Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em : https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/10/ tipos-de-neuronio.jpg 4.1.1.2 Estrutura celular de um neurônio quanto a sua função De acordo com suas estruturas celulares quanto a sua função, o tecido nervoso pode ser classificado em Motores, Sensoriais e Interneurônios ● Motores (eferentes): controlam órgãos efetores, como as glândulas exócri- nas, endócrinas e as fibras musculares. ● Sensoriais (aferentes): recebem estímulos sensoriais do ambiente e do próprio organismo. ● Interneurônios: estabelecem conexões entre outros neurônios, formando circuitos complexos. https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/10/tipos-de-neuronio.jpghttps://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/10/tipos-de-neuronio.jpg 120UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 4.1.2 Células da glia As células da glia fornecem um microambiente adequado para os neurônios do SNC através da nutrição deles. Essas células possuem alguns tipos celulares diferentes, a nível morfológico e funcional, sendo: os astrócitos, oligodendrócitos, micróglias e células de Schwann (Figura 5). ● Astrócitos: são células de morfologia estrelada com múltiplos processos irradiando do corpo celular, apresentando feixes de filamentos intermediários, tendo funções de sustentação, controle da composição iônica extracelular dos neurônios. ● Oligodendrócitos: produção da bainha de mielina (isolantes elétricos para os neurônios do SNC). ● Micróglia: células pequenas com poucos prolongamentos, desenvolvendo o papel de células fagocitárias. ● Células de Schwann: localizadas no sistema nervoso periférico (SNP). Cada célula de Schwann forma a estrutura bainha de mielina em torno do segmento de um axônio. 121UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA FIGURA 5 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS PRINCIPAIS TIPOS CELULARES DE UMA CÉLULA DA GLIA Fonte: Toda Matéria, 2021. Disponível em:https://www.todamateria.com.br/tecido-nervoso/ 4.1.3 Sistema nervoso central O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo, que fica dentro da caixa craniana, e pela medula espinhal. Além disso, no cérebro e cerebelo, que compõem o encéfalo, os corpos celulares dos neurônios se concentram na região mais externa denominada de córtex, formando a substância cinzenta e os prolongamentos denominados de axônios formam a região mais interna chamada de substância branca. 4.1.4 Sistema nervoso periférico O sistema nervoso periférico é formado pelos nervos compostos de fibras nervosas e os gânglios. Além disso, as fibras nervosas são constituídas pelos axônios e pelas células de Schwann, que os revestem e os gânglios são porções dilatadas dos nervos, onde se concentram os corpos celulares dos neurônios. 4.1.5 Impulso nervoso /Sinapses químicas Um neurônio não se comunica fisicamente com outro neurônio, nem com a fibra muscular. Assim, existe entre eles um microespaço, denominado espaço sináptico, no qual um neurônio transmite o impulso nervoso para outro através da ação https://www.todamateria.com.br/tecido-nervoso/ https://www.todamateria.com.br/encefalo/ 122UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA de mediadores químicos ou neuro-hormônios. Essas sinapses químicas podem ser estabelecidas de acordo com as regiões de conexão química deste neurônio, podendo ser realizada entre um neurônio e outro, denominada de sinapses interneuronais, ou entre um neurônio e uma fibra muscular denominada de sinapses neuromusculares ou entre um neurônio e uma célula glandular denominadas de sinapses neuroglandulares. Assim, a mudança na permeabilidade da membrana da célula receptora desencadeia uma entrada de íons no interior da célula e a consequente inversão da polaridade da membrana. Surge, então, um potencial de ação que gera, na célula receptora, um impulso nervoso (Figura 6). FIGURA 6 - ESQUEMA REPRESENTANDO UMA SINAPSE QUÍMICA Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em:https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-sinapse. htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-sinapse.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-sinapse.htm TECIDO MUSCULAR5 TÓPICO 123UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O tecido muscular é um tecido dos animais caracterizado pela sua contratilidade, gerando a capacidade de se contrair através de alguns estímulos e utilizando o ATP (molécula orgânica responsável pelo armazenamento de energia nas suas ligações químicas), ocorrendo a excitabilidade, gerando a capacidade de responder a um estímulo nervoso. A elasticidade e extensibilidade promovem a contração das fibras musculares através da contração muscular. O tecido muscular é constituído por células alongadas, em forma de fibras, que se dispõem agrupadas em feixes. Essas células são caracterizadas pelo seu formato alongado e a função é gerar uma contração e distensão das fibras musculares, formadas por numerosos filamentos proteicos de actina (miofilamentos finos) e miosina (miofilamentos grossos), gerando uma contração muscular através de uma intensidade de estímulos nervosos nessas fibras, mediada por substâncias neurotransmissoras, emitidas nas sinapses neuromusculares (contato neurônio músculo), sinalizando o deslizamento dos miofilamentos finos sobre os grossos. 5.1 Classificação do tecido muscular O tecido muscular é dividido em três grupos: Tecido muscular estriado esquelético, Tecido muscular não estriado e Tecido muscular estriado cardíaco (Figura 7). 124UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA FIGURA 7 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TIPOS DE TECIDOS QUE COMPÕEM O TECIDO MUSCULAR Fonte: Brasil Escola, 2021. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecidomuscular.htm#:~:text=Tecido%20muscular%20%C3%A9%20 um%20tipo,e%20o%20batimento%20do%20cora%C3%A7%C3%A3o. 5.1.1 Tecido muscular estriado esquelético É formado por células longas, cilíndricas e também apresenta vários núcleos em uma única célula, na sua constituição apresenta estriações de morfologia transversal e presença de feixes compostos auxiliando no desenvolvimento desse tecido. Cada fibra muscular apresenta uma série de feixes de filamentos, chamadas de miofibrilas. Essas miofibrilas são constituídas por quatro proteínas diferentes, a miosina, actina, tropomiosina e a troponina, sendo abundantes as proteínas miosina e actina (Figura 8). https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecidomuscular.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecidomuscular.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/proteinas.htm 125UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA FIGURA 8 - ESQUEMA REPRESENTANDO UM FILAMENTO DE ACTINA E MIOSINA Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/ sustentacao7.php Essas fibras musculares esqueléticas apresentam alternância de faixas denominadas de claras e escuras, proporcionando um padrão de estriações transversais nesse tecido, denominadas de faixa escura de Banda A (Filamentos finos (actina) e grossos (miosina)) e faixa clara denominada de banda I, formada por apenas um filamento fino (actina), resultando na estrutura denominada de Sarcômero. Esse Sarcômero apresenta no centro de cada banda I a presença de uma linha escura transversal, denominada de linha Z, que delimita o sarcômero. Além disso, apresenta também a região denominada de banda A, exibindo no sarcômero uma região mais clara no centro e, por fim, uma camada chamada de banda H, formada apenas pelos filamentos grossos (Figura 9). https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7.php https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7.php 126UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA FIGURA 9 - ESQUEMA REPRESENTATIVO DE UMA FIBRA MUSCULAR E AS ESTRUTURAS DE UM SARCÔMERO Fonte: Só Biologia, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7.php 5.1.2 Tecido muscular estriado cardíaco O músculo estriado cardíaco é encontrado somente no coração, formando o miocárdio ou músculo cardíaco. Os músculos do coração apresentam contrações involuntárias e ritmadas, suas células são compostas apenas de um único núcleo, por isso chamadas de células mononucleadas, estão unidas entre si através de especializações da membrana plasmática denominadas de discos intercalares ou faixas escalariformes, apresentando nessas células a morfologia de células alongadas e ramificadas que geram uma estrutura intrincada e altamente organizada, ocorrendo agrupamentos de diversos contatos e presença de uma união entre as células, promovendo as junções celulares (Figura10). https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7.php 127UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA FIGURA 10 - LÂMINA HISTOLÓGICA DE TECIDO MUSCULAR ESTRIADO CARDÍACO Assim, com a formação desses discos intercalares, um estímulo será recebido em uma determinada região do coração, então ocorre a passagem desse impulso nervoso para todas as células musculares estriadas cardíacas. O músculo do coração se contrai através de uma resposta involuntária (independentemente do nosso controle), que ativa as mitocôndrias (organela citoplasmática) a produzirem e liberarem constantemente uma grande quantidade de moléculas de ATP, que irá impulsionar a quantidade de energia necessária para essas células musculares do tecido cardíaco, resultando em um grande consumo energético pelas células musculares e, por isso, o fluxo de sangue para esse tecido deve ser constante. A nutrição e o abastecimento de O2 do miocárdio são através de uma porção específica da circulação chamada coronariana. As artérias coronárias saem da raiz aórtica, levando sangue arterial do ventrículo esquerdo para o coração. As veias coronárias drenam o sangue venoso para o átrio direito, onde este se junta ao sangue da circulação sistêmica. A contração do miocárdio é iniciada por um potencial de ação, ou seja, uma corrente elétrica que causa a liberação de cálcio que estava estocado no retículo endoplasmático para o citoplasma das células. Quando a concentração de cálcio aumenta, os miofilamentos deslizam um sobre os outros, contraindo as fibras musculares gerando a contração do músculo cardíaco (Coração). https://www.infoescola.com/sangue/ https://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/ https://www.infoescola.com/citologia/reticulo-endoplasmatico-liso-rugoso/ https://www.infoescola.com/citologia/citoplasma/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/calcio/ 128UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 5.1.3 Tecido muscular não estriado ou liso O tecido muscular liso é constituído por células que não apresentam estrias transversais. A ausência dessas estrias nas células é resultado dos filamentos de actina e miosina não se organizarem corretamente e geram um mesmo padrão de fibras. Essas células são morfologia longa, apresentando apenas um único núcleo, disposto no centro de cada uma delas (Figura 11). O tecido muscular não estriado apresenta contração involuntária, sendo controlada pelo sistema nervoso autônomo, encontrando-se nas paredes dos órgãos ocos (estômago, útero, bexiga, artérias, veias, vasos sanguíneos, etc.). Portanto, o mecanismo de contração involuntária nesses órgãos ocos podem gerar estímulos como: empurrar o alimento ao longo do tubo digestório; regular o fluxo de ar dos pulmões, através do controle do diâmetro dos brônquios e bronquíolos; regular o fluxo de sangue para regiões do corpo através do controle do diâmetro dos vasos sanguíneos; controlar a intensidade da luz que chega aos olhos, por meio da regulação do diâmetro da pupila e ajudar durante o parto com a contração do útero, etc. FIGURA 11 - FIBRAS MUSCULARES LISAS DO INTESTINO DELGADO https://brasilescola.uol.com.br/biologia/sistema-nervoso.htm TECIDO CARTILAGINOSO6 TÓPICO 129UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O tecido cartilaginoso é um tipo especializado do tecido conjuntivo originado do mesênquima (tecido mesodérmico embrionário dos vertebrados, pouco diferenciado, que origina os tecidos conjuntivos no adulto). Esse tecido é constituído por dois tipos celulares (condrócitos e condroblastos) e um material extracelular, denominado matriz/MEC, formada por muitas fibras de colágeno submersas em uma substância fundamental, gerando uma consistência rígida e apresentando as funções de sustentação de tecidos moles, revestimento das articulações, facilitando o deslizamento e absorvendo choques; constituição do esqueleto temporário de embriões; formação e crescimento de ossos longos. 6.1 Constituintes celulares do tecido cartilaginoso O tecido cartilaginoso é formado por dois tipos de células, sendo condrócitos e condroblastos, e uma matriz. A matriz é constituída por colágeno, além de macromoléculas de proteoglicanos, ácido hialurônico e glicoproteínas. Ela também apresenta uma grande quantidade de moléculas de água ligadas a glicosaminoglicanos, denominadas água de solvatação, atuando na absorção de choques (Figura 12). ● Condrócitos: células arredondadas, com um núcleo ovoide, apresentando em seu citoplasma retículo endoplasmático, complexo de Golgi bem desenvolvidos e poucas mitocôndrias. Além disso, suas membranas também apresentam microvilos. Em seu citoplasma, podem ser observados também acúmulo de lipídios e reserva de glicogênio. https://www.biologianet.com/histologia-animal/tecido-conjuntivo.htm https://www.biologianet.com/anatomia-fisiologia-animal/articulacoes.htm https://www.biologianet.com/anatomia-fisiologia-animal/esqueleto-humano.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/colageno.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/mitocondrias.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/citoplasma.htm https://biologianet.com/biologia-celular/lipidios.htm 130UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA Essas células podem dividir-se e formar grupos com até oito células dentro da lacuna, denominados grupos isógenos. ● Condroblastos: células precursoras dos condrócitos e secretoras da matriz cartilaginosa, apresentam a morfologia da célula alongada e suas membranas apresentam curtos microvilos, possuem um grande núcleo, além de um retículo endoplasmático rugoso e complexo golgiense bem desenvolvidos. Se originam a partir de células mesenquimáticas que se diferenciam, passando a secretar a matriz cartilaginosa. FIGURA 12 - FOTOMICROGRAFIA DE CORTE HISTOLÓGICO DE TECIDO CARTILAGINOSO, EVIDENCIANDO OS CONDROBLASTOS E CONDRÓCITOS Fonte: Cola da Web, 2021. Disponível em: https://www.coladaweb.com/biologia/histologia/tecido- -cartilaginoso 6.2 Tipos de cartilagem Os tipos de cartilagem podem ser classificados em relação à quantidade de fibras que estão presentes nela, podendo ser classificadas em três tipos: hialina, elástica e fibrosa (Figura 13). ● Cartilagem hialina: apresenta uma matriz homogênea com quantidade moderada de fibras colágenas. É a mais comum, encontrada, por exemplo, no nariz, nas orelhas, na laringe, nos anéis da traqueia e dos brônquios e no feto, a cartilagem hialina constitui seu esqueleto, que será posteriormente substituído pelo tecido ósseo. https://www.biologianet.com/biologia-celular/membrana-plasmatica.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/nucleo-celular.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/reticulo-endoplasmatico.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/complexo-golgiense.htm https://www.coladaweb.com/biologia/histologia/tecido-cartilaginoso https://www.coladaweb.com/biologia/histologia/tecido-cartilaginoso https://www.coladaweb.com/biologia/histologia/tecido-osseo 131UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Cartilagem elástica: é semelhante à cartilagem hialina. Porém, apresenta, além das fibras colágenas, abundante quantidade de fibras elásticas, conferindo maior elasticidade e resistência à tração. São encontradas principalmente no pavilhão auditivo, no septo nasal, na epiglote e na laringe. ● Cartilagem fibrosa: denominada também de fibrocartilagem, apresentando uma grande quantidade de fibras colágenas, sendo, portanto, a mais resistente das carti- lagens. São encontradas geralmente associadas às articulações do corpo humano e aos pontos de grande tensão nos ligamentos e tendões, fixadas nos ossos, além disso, nos ossos da bacia, do púbis e entre as vértebras. FIGURA 13 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TRÊS TIPOS DE CARTILAGENS SENDO HIALINA, ELÁSTICA E FIBROSA Fonte:Toda Matéria, 2021. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/cartilagem/ https://www.todamateria.com.br/cartilagem/TECIDO ÓSSEO7 TÓPICO 132UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA O Tecido ósseo é uma variedade de tecido conjuntivo muito especializado na função de sustentação e proteção, pois sua matriz intercelular está calcificada (mineralizada), gerando propriedades fundamentais nesses ossos através da dureza, rigidez e resistência com elasticidade e flexibilidade, sendo o componente principal dos ossos, que formam o esqueleto. Os ossos formam um grande depósito de minerais, especialmente o Cálcio íon, que tem vital importância em muitos processos metabólicos e na transdução de sinais do organismo. Além disso, são reserva de fósforo, magnésio e manganês, auxiliando na calcificação dos ossos. Portanto, suas principais funções são: é o constituinte principal do esqueleto, serve de suporte para as partes moles e protege órgãos vitais, como os contidos nas caixas cranianas e torácica e no canal raquidiano; aloja e protege a medula óssea, formadora das células do sangue; proporciona apoio aos músculos esqueléticos, transformando as suas contrações em movimentos úteis, constitui um sistema de alavancas que amplia as forças geradas na contração muscular e funciona como depósitos de cálcio, fosfato e outros íons, armazenando ou libertando-os de maneira controlada, para manter constante a concentra- ção desses importantes íons nos líquidos corporais. 133UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 7.1 Constituintes celulares do tecido ósseo No tecido ósseo são encontramos três tipos básicos de células, sendo os osteo- blastos, os osteócitos e os osteoclastos (Figura 14). FIGURA 14 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TIPOS DE CÉLULAS QUE COMPÕEM O TECIDO ÓSSEO Fonte: Mundo da Educação, 2021. Disponível em: https://mundoeduacao.uol.com.br/biologia/tecido-os- seo.htm ● Osteoblastos: são células com morfologia levemente alongadas ou cuboides e são mononucleadas, sintetizando a parte orgânica (colágeno tipo 1, proteoglicanos e glicoproteínas) da matriz óssea. ● Osteócitos: são encontradas no interior da matriz óssea, apresentando prolongamentos citoplasmáticos que passam pelo interior de canalículos e estendem-se até os prolongamentos de outros osteócitos ou até células de revestimento ósseo. ● Osteoclastos: são células responsáveis pela reabsorção óssea, por meio da desmineralização e degradação da matriz óssea, apresentando uma célula grande apresentando vários núcleos celulares. https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/tecido-osseo.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/tecido-osseo.htm 134UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 7.2 Tipos de ossos macroscópicos ● Osso compacto: não apresenta cavidades visíveis e está localizado nas regiões mais periféricas dos ossos longos, irregulares e chatos (Figura 16). ● Osso esponjoso: apresenta inúmeras cavidades comunicantes e está loca- lizado na extremidade de ossos longos e nas regiões mais centrais de ossos irregulares e chatos. Nas regiões cilíndricas de ossos longos (diáfise), os ossos esponjosos delimitam uma região mais profunda, o canal medular, onde também se encontra a medula óssea (Figura 15). FIGURA 15 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TIPOS DE OSSOS MACROSCÓPICOS (COMPACTO E ESPONJOSO) Fonte: Biologia Net, 2021. Disponível em:https://www.biologianet.com/histologia-animal/tecido-osseo.htm 7.3 Tipos de ossos microscópico ou histológico ● Tecido ósseo primário, imaturo ou não lamelar: denominado como primário, pois é o primeiro que aparece, tanto no desenvolvimento embrionário como após a recuperação de fraturas, sendo em seguida substituído pelo osso secundário. Ele apresenta fibras colágenas dispostas irregularmente, maior quantidade de osteócitos que o tecido secundário e uma menor quantidade de minerais. https://www.biologianet.com/histologia-animal/tecido-osseo.htm 135UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA ● Tecido ósseo secundário, maduro ou lamelar: é caracterizado pela pre- sença de fibras organizadas em lamelas paralelas ou dispostas de forma concêntrica em torno de canais, formando os sistemas de Havers (cilindro longo, cujo interior está presente um canal contendo vasos e nervos). 136UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA Como as técnicas Histológicas de preparação de lâminas histológicas podem auxiliar e contribuir para a identificação de uma determinada doença nos seres humanos através de exames e diagnósticos histopatológicos? Fonte: o autor Pele Humana Você sabia que a pele é o maior órgão do corpo humano e é responsável por diversas funções essenciais ao seu funcionamento? As principais funções desse órgão são a de não perder água, evitar a penetração de diversos patógenos (microorganismos) e proteger contra a radiação ultravioleta. Vale lembrar que é na pele que se encontra os receptores de frio, calor, pressão, entre outros, sendo os mesmos responsáveis pela percepção desses estímulos. Além disso, a pele é dividida em três camadas, a Epiderme, Derme e Hipoderme. Também apresenta as células denominadas de Melanócitos que auxiliam na pigmentação da pele através da melanina. Fonte: o autor 137 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado (a) aluno (a)! Essa unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos referentes aos estudos dos tecidos humanos através das características histológicas e funcionais de cada tecido que compõe e constitui o corpo dos seres humanos. Assim, a disciplina de Bases Biológicas finaliza com esses conteúdos de extrema importância para diversos cursos da saúde e da área biológica, sendo esta disciplina uma das mais importantes para entender os diversos mecanismos biológicos através dos níveis celulares, teciduais e constituição genética para compor os humanos. Além disso, a disciplina e seus principais conteúdos proporcionaram aos alunos um me- lhor entendimento do corpo humano, contribuindo para os conteúdos específicos de cada curso. Um abraço e um ótimo aprendizado, seja bem-sucedido em sua carreira profissional, grato. UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 138 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: ● Adesão célula-célula: propriedade que mantém as células unidas com outras células através da participação de complexos unitivos, moléculas extracelulares e moléculas integrais da membrana. ● Célula binucleada e multinucleada: célula que contém dois ou mais núcleos, como as fibras musculares estriadas, hepatócitos, a camada superficial do epitélio de transi- ção, alguns neurônios simpáticos etc. ● Corante citoplasmático: em histologia convencional, usada a eosina, que se com- porta como um corante ácido e cora os componentes básicos dos tecidos em diferentes tons de vermelho-rosado. Em células com abundante ergastoplasma, o citoplasma também é corado com corantes básicos do tipo hematoxilina, azul de metileno, azul de toluidina etc. ● Corante nuclear: em histologia convencional usa a hematoxilina que se comporta como um corante básico (azul de metileno, azul de toluidina, etc.). Cora componentes ácidos de células e de tecidos (DNA, RNA) de cor azul. Além do núcleo em células com abundante ergastoplasma também cora citoplasma. ● Corante ácido ou aniônicos: contém grupo carboxil que se unem a grupos básicos de células e tecidos, ex.: eosina. ● Corante básico ou catiônico: contém grupos amino, que se unem a grupos ácidos de células e tecidos, ex.: hematoxilina, fucsina básica, azul de toluidina, azul de meti- leno. ● Corantes fluorescentes: moléculas que absorvem luz de um comprimento de onda e respondem com emissão de luz de um comprimento de onda maior. Em geral, acoplados como marcadores de anticorpos secundários. Ex.: Fluoresceína, Rodamina, DAPI, brometo de etídio. Fonte: Eynard et al., 2011; Junqueira & Carneiro, 2013. UNIDADE 4 TÓPICOS DE HISTOLOGIA BÁSICA 139 CONCLUSÃO GERAL Prezado (a) aluno (a), Neste material busquei trazer para você a melhor compreensão e oportunidade de adquirir e entender osprincipais conhecimentos dos estudos de Biologia Celular estudando os tipos celulares, Membrana plasmática e seus principais transportes de moléculas dentro e fora da célula, citoplasma e suas principais organelas citoplasmáticas, Núcleo celular e as divisões celulares, sendo a Mitose e Meiose, para produção de células somáticas e gamética. Além disso, estudamos os principais conceitos e técnicas relacionadas aos Ácidos nucleicos (DNA e RNA) para detecção de várias doenças humanas como, por exemplo o Câncer, exames de paternidade, entre outros, de acordo com os conteúdos de Genética e Biologia Molecular. Finalizamos a disciplina de Bases Biológicas estudando os principais componentes, morfologia, funções e técnicas para obtenção de lâminas de cortes histológicos dos tecidos Conjuntivo, Epitelial, Nervoso, Muscular, Cartilaginoso e Ósseo, auxiliando e facilitando o diagnóstico de doenças a níveis teciduais em nós, seres humanos. Assim, pudemos entender os principais conteúdos e conceitos contextualizados visando a interação destes conteúdos referentes às diferentes áreas de atuação biológica e da saúde, verificando o quão importante é essa disciplina. Até uma próxima oportunidade. Muito Obrigado! 140 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS "Aberrações cromossômicas" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008 - 2021. Disponível em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos6. php. Acesso em: 22/04/2021, 23:00. "Código genético" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008 - 2021. Dis- ponível em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico6.php. Acesso em 21/05/2021, 19:29. "Eletroforese" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008 - 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/eletroforese.php. Acesso em: 02/05/2021, 15:07. "Leis de Mendel - cruzamentos" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2021. Consultado em 21/05/2021 às 19:45. Disponível na Internet em https://www. sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/leismendel2.php "Síndrome de Klinefelter" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2021. Disponível em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesnaoalelos7.php. Acesso em: 23/04/2021, 12:08. Kasvi. Clonagem molecular e DNA recombinante. Disponível em https://kasvi.com.br/ clonagem-molecular-dna-recombinante, Acesso em 02/05/202, 16:05. “Tecido nervoso" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008 - 2021. Disponível em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio27.php. Acesso em 10/05/2021. 13:16. ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Fundamentos de biologia celular. 4.ed. Porto Alegre: Editora Artmed, 2017. p. 838. https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/eletroforese.php https://kasvi.com.br/clonagem-molecular-dna-recombinante https://kasvi.com.br/clonagem-molecular-dna-recombinante https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio27.php 141 ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Biologia molecular da célula. 6.ed. Porto Alegre: Editora Artmed, 2017. p.1427. AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia das células Volume 1. 3 ed. São Paulo: Editora Moderna, 2010. p.368. ARAGUAIA, Mariana. "Ovelha Dolly "; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola. uol.com.br/biologia/ovelha-dolly.htm. Acesso em: 02 mai. 2021. BORGES-OSÓRIO, M.R.L; ROBINSON, W.M. Genética humana. 3. ed. Porto Ale- gre: Editora Artmed, 2013. BRUCES, A; JOHSON, A; LEWIS, J; ROBERTS, K; WALTER, P; RAFF, M. Biologia Molecular da Célula, 5. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2011. BRUCES, A; JOHSON, A; LEWIS, J; ROBERTS, K; WALTER, P; RAFF, M. Biologia Molecular da Célula, 5. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2011. CAMPBELL, M.K.; FARRELL, S.O. Bioquímica Volume 2- Biologia Molecular. 5.ed. São Paulo: Editora Thomson Learning, 2007. p. 509. CARVALHO, H.C.; RECCO-PIMENTEL, S.M. A célula. 3.ed. Barueri-SP: Editora Manole, 2013. p. 590. COX, M.M; DOUDNA, J. A; O´DONNELL, M. Biologia Molecular: Princípios e Técnicas. 1.ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2012. DE ROBERTIS, E.M.F.; HIB, J. Bases da biologia celular e molecular. 4.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2015. p.389. EYNARD, A.R; VALENTICH, M.A; ROVASIO, R.A. Histologia e embriologia humana, 4. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2011. GARTNER, L.P. Tratado de histologia, 4. ed: Rio de Janeiro: Editora Elsevier, 2017. 142 GRIFFITHS, A; WESSLER, S, CARROLL, S; DOEBLEY, J. Introdução à Genética. 11.ed: Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2016. GRIFFITHS, A; WESSLER, S, CARROLL, S; DOEBLEY, J. Introdução à Genética. 11.ed: Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2016. JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2005. p.332. JUNQUEIRA, L.C; CARNEIRO, J. Histologia básica, 12. ed: Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2013. NUSSBAUM, R.L; MCINNES, R.R; WILLARD, H.F; HAMOSH, A. Thompson & Thomp- son genética médica. 7.ed. Rio de Janeiro: Editora Elsevier, 2008. RIBEIRO, Krukemberghe Divino Kirk da Fonseca. "Síndrome de Klinefelter"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/sindrome-de-klinefelter.htm. Acesso em 23 de abril de 2021. RIBEIRO, Krukemberghe Divino Kirk da Fonseca. "Tecido Conjuntivo"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecido-conjuntivo.htm. Acesso em 09 de maio de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "DNA"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilesco- la.uol.com.br/biologia/dna.htm. Acesso em 21 de maio de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Interpretação de heredogramas"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/interpretacao-heredogramas.htm. Acesso em 21 de abril de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Neurônios"; Brasil Escola. Disponível em: https:// brasilescola.uol.com.br/biologia/neuronios.htm. Acesso em 10 de maio de 2021. 143 SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "O que é sinapse?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-sinapse.htm. Acesso em 10 de maio de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Osmose"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasi- lescola.uol.com.br/biologia/osmose-2.htm. Acesso em 21 de maio de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Primeira Lei de Mendel"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/primeira-lei-mendel.htm. Acesso em 21 de maio de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Síndrome de Down"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/doencas/sindrome-de-down.htm. Acesso em 23 de abril de 2021. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Tecido muscular"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/tecido-muscular.htm. Acesso em 10 de maio de 2021. WATSON, J.D; BAKER, T.A; BELL, S.P; LEVINE, M; LOSICK, R. Biologia Molecular do Gene. 5. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2006. WATSON, J.D; MYERS, R.M; CAUDY, A.A; WITKOWSKI, J.A. DNA recombinante: genes e genomas. 3. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2009. YOUNG, I.D; Genética médica. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2007, p. 259. ZAHA, A; FERREIRA, H. B; PASSAGLIA, L.M.P. Biologia molecular básica. 5. ed: Porto Alegre: Editora Artmed, 2014. 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