Guia de estudo - 4 Padrões de Desenvolvimento (1)

Prévia do material em texto

GUIA DE ESTUDO 
Biologia do Desenvolvimento 
 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
Profa. Dra. Patricia Cristina Vizzotto | Curso de Ciências Biológicas - UFSCar | 
Versão 2025 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PÁGINA 1 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
 - 4.1. Clivagem 
Vimos que logo após a fecundação se inicia o desenvolvimento de um novo 
organismo único. Enquanto esse novo indivíduo possui apenas uma célula diploide, 
é chamado de zigoto. 
Mas os animais pluricelulares, os metazoários, possuem muitas células nucleadas. 
Essas células se formam através de mitose e permanecem juntas como um todo 
funcional durante toda a vida do animal. Também as gerações subsequentes de 
metazoários são formadas por indivíduos coesos compostos por muitas células de 
forma semelhante. 
A formação dessas múltiplas células ocorre através da clivagem e diferenciação 
celular. 
Os diversos grupos de metazoários apresentam semelhanças e diferenças no 
desenvolvimento embrionário que herdaram de seus ancestrais, estabelecendo 
padrões. Logo no início do desenvolvimento, durante o processo de clivagem, esses 
padrões começam a ser definidos. 
Portanto, no início do desenvolvimento embrionário, o zigoto, formado pela união 
dos pró-núcleos feminino e masculino, começa a sofrer uma série de divisões 
mitóticas, ou seja, o processo de clivagem. 
A clivagem resulta num rápido aumento do número de células a partir do zigoto. 
Estas células, chamadas blastômeros, tornam-se menores a cada divisão de clivagem. 
No gráfico que se segue, podemos ver que o número de blastômeros aumenta muito 
no início do desenvolvimento, durante a clivagem. No entanto, nesse período não 
há aumento do volume do embrião. 
O DNA se replica e se divide entre as novas células, mas não se forma citoplasma 
novo, o volume de citoplasma permanece o mesmo. Esse citoplasma se divide entre 
os novos blastômeros. 
Assim, ocorre a diminuição do volume citoplasmático em relação ao volume nuclear 
em cada nova célula, o que pode ser crucial para ativação de certos genes. 
 
Fonte: Gilbert, 2003 
PÁGINA 2 
Além disso, o início das clivagens, no zigoto, envolve ciclos celulares curtos, nos 
quais mitoses sucedem-se repetidamente e rapidamente, praticamente sem os 
períodos G1 e G2 da interfase. 
Normalmente a progressão dessas fases é regulada por fatores que ficam no 
citoplasma como o FPM (fator promotor de mitose), formado pela ciclina B e sua 
quinase. Na figura a seguir (em A) note que, numa célula somática, esse fator atua 
em pontos de checagem do ciclo celular. Nesses pontos, esse fator pode estar ativo 
ou não. Em B, veja o ciclo celular bifásico dos blastômeros, mais simples, que 
praticamente só tem as fases M e S do ciclo celular. 
 
Durante as clivagens também ocorre intensa atividade de polimerização e 
despolimerização de microtúbulos, causando grandes modificações no 
citoesqueleto, conforme podemos ver na figura abaixo. 
 
Fonte: Gilbert, 2003 
Fonte: Gilbert, 2003 
PÁGINA 3 
Assim, de maneira geral, no início das clivagens, os blastômeros são grandes, unidos 
e em pequeno número. O volume deles vai diminuindo com a progressão das 
clivagens. Eles aderem entre si formando uma estrutura sólida chamada mórula, 
devido ao seu aspecto sólido e rugoso parecido com uma amora. Observe as imagens 
a seguir. 
Após o estágio de mórula, segue-se o estágio de blástula. A blástula é composta por 
um arranjo de blastômeros em torno de uma cavidade, a blastocele. 
Acredita-se que a formação da blastocele se deve à secreção de proteínas pelos 
blastômeros para o interior da estrutura, atraindo líquido por osmose, formando 
assim uma cavidade com fluido. 
 
Já estudamos a formação dos ovócitos. Hoje veremos que existem vários tipos de 
ovos. Alguns possuem muito vitelo, outros pouco ou quase nada. A quantidade de 
vitelo que o ovo possui interfere na clivagem e, consequentemente, no padrão de 
desenvolvimento. 
O vitelo é uma substância presente nos ovos para a nutrição do embrião. 
Muitos animais não recebem alimento diretamente da mãe durante seu 
desenvolvimento embrionário. Assim, o vitelo é uma adaptação evolutiva que 
capacita o embrião a se desenvolver na ausência de uma fonte alimentar externa. 
Alguns animais apresentam desenvolvimento direto e outros, desenvolvimento 
indireto. 
No desenvolvimento direto, possuem ligação com a mãe ou se nutrem através do 
vitelo durante todo seu desenvolvimento embrionário, sendo sua forma ao 
nascimento semelhante à forma do adulto. 
No desenvolvimento indireto, o estágio de larva se interpõe entre o embrião e o 
adulto. A larva sofre metamorfose, ou seja, grandes transformações, para chegar à 
forma adulta. 
O ovo de ouriço-do-mar, por exemplo, possui desenvolvimento indireto e apresenta 
pouco vitelo, distribuído uniformemente no ovo. Observe o ciclo de vida completo 
do ouriço-do-mar na figura abaixo. 
 
Fonte: Hickman e cols, 2016 
PÁGINA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Hickman e cols, 2016 
PÁGINA 5 
 
Já o ovo de rã, apresenta quantidade moderada de vitelo. Esse animal também passa 
por estágios larvais e sofre metamorfose (veja a figura do ciclo de vida da rã), 
portanto, tem desenvolvimento indireto, como o ouriço-do-mar. Mas, como a 
quantidade de vitelo difere entre os dois tipos de ovos, haverá interferência no 
padrão de clivagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assim, a expressão do padrão de clivagem está diretamente relacionada à 
quantidade e distribuição de vitelo no ovo e à genes e fatores citoplasmáticos 
que influenciam a simetria da clivagem. 
Os ovos apresentam um pólo animal, onde localiza-se o núcleo e um pólo vegetal 
onde ocorre maior concentração de vitelo. O pólo vegetal ou vegetativo geralmente 
dificulta a formação do sulco de clivagem, inclusive impedindo-o em alguns casos. 
No pólo animal, como quase não há concentração de vitelo, a velocidade das divisões 
celulares é bem maior. 
Os ovos podem ser classificados conforme seu conteúdo e distribuição de vitelo. 
1. Ovos isolécitos ou oligolécitos têm pouca quantidade de vitelo de distribuição 
uniforme. Ocorre em equinodermos, maioria dos moluscos, anelídeos, ascídias e 
mamíferos. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 6 
Na figura a seguir, veja um ovo recém fecundado de equinodermo. Seu citoplasma 
apresenta uniformidade devido a pouca quantidade de vitelo. 
 
 
2. Ovos mesolécitos ou heterolécitos são aqueles que possuem quantidade 
moderada de vitelo concentrado no polo vegetal. Ocorre em anfíbios. 
Na figura do ovo de anfíbio vemos que a superfície da metade animal, acima, é 
pigmentada e a metade vegetal, amarelada, é rica em vitelo. 
 
3. Ovos telolécitos são aqueles que possuem uma quantidade de vitelo tão grande 
que faz com que as estruturas citoplasmáticas e o núcleo fiquem totalmente 
deslocados para o polo animal do ovo. Ocorre em peixes ósseos, répteis, aves e 
moluscos cefalópodes. 
No exemplo que se segue, de ovo de galinha, a gema e a clara são formadas de 
substâncias nutritivas para o embrião. O núcleo e o citoplasma estão localizados no 
local apontado pela seta. É nessa pequena região circular esbranquiçada, o 
blastodisco, que o embrião iniciará o seu desenvolvimento, caso o ovo seja 
fecundado. 
Ovo recém fecundado 
de equinodermo 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
Fonte: Wolpert, 2000 
Ovo de anfíbio 
PÁGINA 7 
 
4. Ovos centrolécitos possuem o vitelo localizado no interior do ovo e o citoplasma 
distribuído em uma fina camada na superfície periférica. O núcleo fica no centro. 
São os ovos de artrópodes, especialmente insetos. Observe a figura. 
 
 
 
 
 
 
Dependendo da quantidade e distribuição do vitelo, a clivagem pode ser: 
1. Clivagem holoblástica, em que a segmentação do ovo é completa, pois, o vitelo 
não é suficiente para impedira clivagem. Ocorre em ovos isolécitos e mesolécitos. 
A clivagem holoblástica ou completa, em ovos isolécitos pode ser radial, espiral, 
bilateral ou rotacional. Em ovos mesolécitos é radial. 
2. Clivagem meroblástica, em que a segmentação dos ovos é parcial, pois, a grande 
massa de vitelo limita a clivagem apenas a região do citoplasma. O sulco de clivagem 
não consegue atravessar a grande massa de vitelo. Ocorre em ovos telolécitos e 
centrolécitos. 
A clivagem meroblástica ou incompleta, em ovos telolécitos pode ser bilateral ou 
discoidal. Em ovos centrolécitos é superficial. 
Observe o quadro abaixo que resume os padrões de clivagem. 
Na clivagem holoblástica radial as células se organizam em simetria radial em 
torno do eixo animal vegetativo, ou seja, o eixo imaginário central que liga o polo 
animal ao polo vegetal. 
As clivagens longitudinais ocorrem atravessando paralelamente o eixo animal 
vegetativo. Já a clivagem transversal atravessa perpendicularmente esse eixo. 
Foto: Diotto V.L., 2022 
Ovo de inseto 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 8 
Em ovos isolécitos, como o vitelo é muito escasso e uniformemente distribuído, 
mesmo após a clivagem transversal, os blastômeros formados têm tamanhos 
praticamente iguais. 
A clivagem holoblástica radial em ovos isolécitos (Figura em I.A.1.) ocorre em 
equinodermos e anfioxos. 
Já nos ovos mesolécitos (Figura em I.B.), a clivagem também é radial, mas a 
velocidade de formação da linha de clivagem é menor no polo vegetativo devido a 
maior quantidade de vitelo, ou seja, o vitelo dificulta a formação do sulco de 
clivagem, embora não chegue a impedir a clivagem completa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 9 
Assim, formam-se blastômeros pequenos chamados micrômeros no polo animal e 
blastômeros grandes, os macrômeros, no polo vegetativo. 
A clivagem holoblástica radial em ovos mesolécitos ocorre em anfíbios. 
Na clivagem holoblástica espiral (I.A.2.), em vez das células se dividirem 
paralelamente ou perpendicularmente ao eixo animal vegetativo, os blastômeros 
sofrem clivagem obliqua a este eixo. Ocorre em anelídeos, moluscos e platelmintos. 
Esses dois padrões de clivagem marcam a divergência evolutiva inicial dos 
metazoários em duas linhagens distintas, os protostômios e os deuterostômios. A 
maioria dos deuterostômios apresentam clivagem radial e dos protostômios, 
clivagem espiral. 
Na clivagem holoblástica bilateral (I.A.3.) a primeira divisão separa o embrião no 
que será seu lado direito e esquerdo, estabelecendo sua simetria bilateral. Cada 
clivagem sucessiva se orienta segundo este plano de simetria e o meio embrião 
formado em um dos lados da primeira clivagem é a metade espelhada da metade do 
embrião do outro lado. Ocorre em ascídias, que são tunicados, cordados primitivos. 
As ascídias possuem ovos isolécitos. 
Na clivagem holoblástica rotacional (I.A.4. e figura abaixo), o primeiro plano de 
clivagem atravessa o eixo animal vegetativo, no entanto, durante a segunda 
clivagem, um destes blastômeros divide-se longitudinalmente ou meridionalmente 
e o outro transversalmente ou equatorialmente. Observe o item b da figura (a seguir) 
comparativa entre a clivagem radial e rotacional. 
Além disso, as primeiras divisões são assincrônicas, ou seja, os blastômeros se 
dividem em diferentes momentos. Assim frequentemente, ao contrário dos outros 
padrões de clivagens, os embriões podem apresentar números ímpares de células. 
Ocorre em mamíferos e nematódeos. 
 
 
Na clivagem meroblástica discoidal (II.A.2.), o núcleo e o citoplasma ativo ficam 
deslocados para o ápice do polo animal, e o restante do ovo é ocupado 
abundantemente por vitelo, assim, os sulcos de clivagem não conseguem atravessar 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 10 
o vitelo e as divisões restringem-se àquela região em forma de disco (circular) onde 
está o núcleo e o citoplasma. 
No início, a clivagem é limitada a esse pequeno disco de citoplasma, todos os planos 
de clivagem são meridionais e todos os blastômeros posicionam-se em um mesmo 
plano. Os blastômeros não se separam do vitelo, permanecem com uma abertura na 
membrana voltada para o vitelo e originam uma única camada de células chamada 
blastoderme. 
Mais tarde, as células mais centrais sofrem clivagens equatoriais de maneira que as 
superiores se tornam separadas das inferiores, que ainda mantém contato com a 
massa vitelínica. Surge então a blastocele separando parcialmente a blastoderme da 
massa de vitelo. 
A clivagem meroblástica discoidal ocorre em peixes, répteis e aves. 
A clivagem meroblástica bilateral (II.A.1.) se restringe a pequena região do ovo 
onde não há vitelo. Ocorre em moluscos cefalópodes. 
A clivagem meroblástica superficial (II.B.) ocorre na maioria dos insetos, que 
possuem ovos centrolécitos, sendo que a massa de vitelo localizada no centro do ovo 
limita a clivagem à margem ou superfície do ovo, onde está o citoplasma. 
Só depois de muitas divisões nucleares é que ocorre a divisão do citoplasma. 
Os núcleos migram para a periferia do ovo onde não há vitelo e são cercados pelo 
citoplasma. É formado o blastoderma sincicial. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GILBERT, S. F. - Biologia do Desenvolvimento. Funpec Editora, Ribeirão Preto, 5ª.ed. 
2003. 994p. 
GILBERT, S.; BARRESI, M. J. F. - Biologia do Desenvolvimento. 11ª. Ed., Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 916p. 
HICKMAN, C.P.Jr.; ROBERTS, L.S.; KEEN, S.L.; EISENHOUR, D.J.; LARSON, A.; 
l’ANSON H. – Princípios Integrados de Zoologia. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 
16ª. Ed. 2016. 937p. 
WOLPERT, L. - Princípios de Biologia do Desenvolvimento. Artes Médicas Sul, Porto 
Alegre, 2000. 484p. 
 
 
 
PÁGINA 11 
 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
 - 4.2. Especificação celular 
Vimos que a expressão do padrão de clivagem está diretamente relacionada à 
quantidade e distribuição de vitelo no ovo e à genes e fatores citoplasmáticos que 
influenciam a simetria da clivagem. 
Estas características já estão pré-determinadas no ovo. 
Mas o zigoto ainda não tem células diferenciadas. Então, como os blastômeros 
começam a se tornar células diferenciadas se possuem o mesmo genoma? Ou seja, 
como um blastômero se torna diferente do outro, se ambos têm o genoma igual? 
Como um ovo pode produzir um corpo organizado com tecidos e órgãos que 
interagem e se completam? 
Muita observação e experimentação foi necessária para chegarmos aos 
conhecimentos que temos hoje. E ainda hoje existe muita pesquisa a ser feita. 
Em 1888, Weismann, em sua teoria da herança, postulou que a progênie não herda 
as mudanças nas características das células do corpo, das células somáticas dos pais, 
mas herda as mudanças das células germinativas. Observe o esquema a seguir. 
 
Mas ele achava que, para que as células se tornassem diferentes, o núcleo do zigoto 
continha fatores determinantes, que seriam distribuídos desigualmente para as 
células filhas controlando o futuro destas. Os cromossomos, o DNA, ainda não eram 
conhecidos, então, ele achava que dependendo do fator que a célula herdava, ela se 
especializava em uma direção diferente. Analise o esquema a seguir proposto por 
Weissmann. 
 
 
 
Fonte: Gilbert, 2003 
Fonte: Wolpert, 2000 
PÁGINA 12 
 Mas atualmente sabemos que não é bem assim. De forma geral, todas as células 
somáticas, de um mesmo indivíduo, possuem o mesmo genoma (mesmos 
cromossomos, mesmos genes), mas os genes são regulados, ou seja, ativados ou 
desativados, de maneira diferente entre as células. 
Uma das experimentações marcantes para provar que todas as células possuíam a 
mesma potencialidade foi aquela feita por Dreish (1892), em ouriço-do-mar. Observe 
a figura abaixo. 
 
Ele separou os 4 primeiros blastômeros de ouriço-do-mar no início das clivagens. E 
observou que cada blastômero formou uma larva de ouriço completa e nãopartes da 
larva. Concluiu que cada blastômero podia se autorregular para continuar o seu 
desenvolvimento, formar novas células especializadas, resultando num ser 
completo. 
Evidências recentes sugerem que o desenvolvimento da maioria dos animais é 
causado por eventos de indução, onde a alteração em uma célula ou região do 
embrião, interfere em mudanças em outras células ou regiões. 
Através dessas observações surgiu o conceito de regulação. 
Regulação é a capacidade que o embrião tem de se desenvolver normalmente mesmo 
quando partes são removidas ou rearranjadas. 
Portanto, em ouriço-do-mar, mesmo quando células são removidas do embrião no 
início do desenvolvimento, os blastômeros que permaneceram são capazes de alterar 
sua regulação, alterando o destino das células em formação, especificando-a de 
maneira que seja produzido um organismo completo. 
Mas e os outros animais? 
Durante a especificação celular existem três estratégias principais que os embriões 
podem exibir: autônoma, condicional ou sincicial. Embriões de espécies diferentes 
usam combinações diferentes dessas estratégias. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 13 
Na especificação autônoma, também chamada em mosaico (o embrião parece um 
mosaico de partes), os blastômeros são especificados predominantemente de 
maneira que cada célula é determinada por quem eram seus ancestrais e não são 
capazes de alterar seu destino, sua função. A linhagem é o fator importante. 
A especificação autônoma ocorre na maioria dos invertebrados (protostômios). 
Nesse tipo de especificação, um ovo fecundado contém determinantes 
morfogenéticos no citoplasma que são divididos entre os blastômeros como 
resultado da clivagem. 
Determinantes morfogenéticos são fatores de transcrição, proteínas específicas ou 
seus RNAm, que influenciarão no desenvolvimento da célula, ou seja, determinarão 
o destino, a função das células. Esses fatores de transcrição podem ser proteínas que 
promovem a regulação gênica, determinando o tipo de atividade celular. 
A localização de determinantes morfogenéticos citoplasmáticos (os fatores de 
transcrição) na hora da clivagem pode tornar as células diferentes entre si, mesmo 
tendo o mesmo genoma. Observe a figura abaixo. Um blastômero pode herdar 
algumas proteínas que o outro blastômero não herda devido simplesmente à sua 
localização no citoplasma. 
 
Nesse tipo de especificação, dependendo do tipo de clivagem (simétrica ou 
assimétrica, por exemplo), os determinantes morfogenéticos ficarão segregados nos 
blastômeros de diferentes formas, levando a diferenciação entre essas células. 
Fonte: Wolpert, 2000 
PÁGINA 14 
É importante também a ativação ou não de genes que influenciam o comportamento 
dos centrossomos na hora da divisão celular. Observe a figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
No caso da figura acima, a primeira divisão do zigoto, o separa em dois blastômeros 
aparentemente iguais, mas, na segunda divisão, um dos eixos de alinhamento dos 
centrossomos para a divisão celular rotaciona, levando a célula a se dividir em planos 
diferentes, segregando de maneira assimétrica os determinantes morfogenéticos. 
Em 1904, Wilson, estudando o desenvolvimento de moluscos, notou que nesses 
animais, os blastômeros possuem fatores que determinam a forma, o ritmo das 
clivagens, a diferenciação e futuras características, de maneira totalmente 
independentemente de sua relação com o resto do embrião. 
Em estágio de 16 células, ele retirou os blastômeros que originariam células 
trocoblasticas do molusco e viu que mesmo isolados, esses blastômeros se 
desenvolveram nos mesmos tipos de células ciliadas que originariam se estivessem 
no embrião, e com a mesma precisão temporal. Observe a figura. Ele sugeriu que 
esses blastômeros iniciais já estavam comprometidos com seu destino, ou seja, já 
estavam especificados logo no início do desenvolvimento. 
 
 
 
Fonte: Wolpert, 2000 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 15 
Assim, nesse tipo de desenvolvimento, o embrião parece ser um mosaico de partes 
que se diferenciam independentemente, ou seja, sem depender das células vizinhas. 
Outras experimentações foram conduzidas com embriões de tunicados (ascídias), 
onde os blastômeros do embrião inicial foram separados e cada um desenvolveu uma 
parte do embrião e não um organismo completo. 
Portanto, na especificação autônoma, os fatores críticos que controlam o destino 
celular estão presentes e diferencialmente segregados no citoplasma de blastômeros 
iniciais, assim, se um blastômero for perdido ou retirado, não se desenvolve um 
organismo completo. 
Na especificação condicional, também conhecida como reguladora, os 
blastômeros são especificados predominantemente de maneira que cada célula é 
determinada pela natureza de suas vizinhas, ou seja, as células vão se especializando 
sofrendo influência das células que estão próximo a elas. Essas podem alterar a 
direção de seu desenvolvimento se devidamente estimuladas. 
A especificação condicional predomina em vertebrados e em poucos invertebrados 
(deuterostômios). 
Nesse tipo de especificação condicional, uma célula atinge seu destino de acordo 
com o conjunto de interações que ela tem com outras células: contato célula a célula 
(fatores justácrinos), sinais secretados (fatores parácrinos) ou propriedades físicas 
do ambiente local (estresse mecânico). 
Conforme vimos no experimento descrito anteriormente em ouriço-do-mar, nesse 
tipo de especificação, se um blastômero for removido de um embrião no início do 
desenvolvimento, os blastômeros restantes podem alterar seus destinos normais, 
compensando a ausência desse blastômero, produzindo um organismo completo. 
A especificação condicional foi demonstrada também em outro experimento, 
conduzido em anfíbios. Analise a figura. 
 
 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
Na região ventral 
as células alteram 
seus destinos 
PÁGINA 16 
Nesse exemplo, quando as células de uma região da blástula que dariam origem à 
região dorsal, das costas, foram transplantadas para a futura região ventral de outro 
embrião, as células dorsais transplantadas alteraram seus destinos e se diferenciaram 
em tipos ventrais. Na região onde essas células foram extraídas, novas células se 
formaram recompondo a região dorsal. Também quando células foram removidas, o 
desenvolvimento seguiu normalmente, sugerindo que as células tiveram seus 
destinos alterados durante o desenvolvimento. 
A especificação sincicial ocorre por interações citoplasmáticas antes da 
celuralização do blastoderma. Depois que se forma a membrana plasmática entre as 
células separando o citoplasma sincicial, frequentemente a especificação é 
condicional. 
Portanto, esse tipo de especificação usa elementos tanto do tipo autônomo quanto 
condicional. 
Ocorre na maioria dos insetos. 
Observe a figura a seguir. 
 
Durante a formação do blastoderma em Drosophila melanogaster, a mosca da fruta, 
ocorrem ciclos de divisão do núcleo (pontos vermelhos) que compartilham o mesmo 
citoplasma no início do desenvolvimento. O citoplasma compartilhado já contém os 
determinantes morfogenéticos essenciais distribuídos em locais específicos antes 
mesmo da celuralização. As células que formarão a cabeça, tórax, abdome e cauda já 
estão determinadas neste momento. 
Após a celuralização, que ocorre por volta do 13º. ciclo mitótico, os núcleos 
continuam desenvolvendo sua identidade pela sua posição relativa aos núcleos 
vizinhos, como na especificação condicional. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 17 
A tabela a seguir resume os três tipos de especificação celular. 
 
 
Portanto, note que o início do desenvolvimento e das clivagens marca o início da 
diferenciação celular. 
Por isso, as primeiras células do embrião podem ser chamadas de células-tronco 
embrionárias. 
Célula-tronco é aquela que pode se dividir (produzir uma réplica de si mesma, temcapacidade de autorrenovação) e ao mesmo tempo reter o poder (potencialidade) de 
gerar uma progênie capaz de se especializar em tipos diferenciados. 
Observe a figura que se segue. A partir da divisão, uma célula-tronco pode produzir 
células-filhas com capacidade de autorenovação, ou seja, mais células-tronco, ou 
células que podem amadurecer e se tornar comprometidas a se diferenciar. 
 
 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 18 
 
O embrião possui muitas células-tronco. Nos adultos, apesar da grande maioria das 
células do corpo já estarem diferenciadas, muitos órgãos (adultos) também possuem 
linhagens de células-tronco. 
Essas células-tronco adultas são importantes para a autorrenovação celular e passam 
por estágios transitórios de comprometimento para desempenho de suas funções. 
De maneira geral, o zigoto é totipotente (capaz de tudo), ou seja, possui 
potencialidade para formar qualquer célula do corpo do embrião ou de anexos 
embrionários (placenta, âmnio, saco vitelino). É uma célula-tronco totipotente. 
Mas conforme o zigoto se divide, as células vão se comprometendo e sua 
potencialidade vai se modificando passando de: 
- Totipotentes, aquelas que podem originar células do embrião ou de anexos 
embrionários; 
- Pluripotentes, capazes de originar todas as células do embrião propriamente dito, 
pois, originam os folhetos germinativos do embrião (ectoderme, mesoderme e 
ectoderme); 
- Multipotentes, populações celulares que são mantidas nos tecidos para gerar tipos 
celulares que possuem especificidade restrita ao tecido que elas residem; 
- Até se tornarem totalmente diferenciadas. 
O desenvolvimento de tipos especializados de células de um único ovo fertilizado 
portanto, é chamado diferenciação. 
Enquanto a clivagem ocorre, as células vão se diferenciando com o desenvolvimento 
do embrião e algumas células continuam se diferenciando até depois do nascimento. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 19 
Geralmente, dependendo da regulação gênica, quanto maior a potencialidade, 
menor a diferenciação e vice-versa. 
Na figura a seguir podemos ver que os primeiros blastômeros têm praticamente 
100% de potencialidade, enquanto células nervosas, por exemplo, são praticamente 
100% diferenciadas. 
 
Durante a diferenciação a célula vai deixando de se dividir e desenvolve elementos 
estruturais especializados e funções distintas. Essa mudança na bioquímica e função 
celular é precedida por um processo envolvendo um comprometimento das células 
a um destino em particular ou a um conjunto de destinos, que vai se tornando cada 
vez mais restrito. 
O processo de comprometimento pode ser dividido em dois estágios: especificação 
e determinação. 
- Especificação é um comprometimento instável no estado interno de uma célula, de 
modo que esta seguirá seu destino de forma autônoma mesmo quando cultivada 
isolada do restante do embrião. Contudo, seu destino ainda pode ser revertido. 
- Determinação é uma mudança estável e irreversível no estado interno de uma 
célula, de modo que seu destino fica fixado ou determinado. Uma célula 
determinada seguirá seu destino mesmo quando enxertada em outras regiões do 
embrião. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 20 
No exemplo ilustrado abaixo, veja duas células posicionadas em locais diferentes da 
blástula. No desenvolvimento normal, as de cor vermelha estão destinadas a se 
tornarem células musculares e as amarelas destinadas a se tornarem neurônios. 
Essas células, quando colocadas em meio de cultura para se desenvolver 
isoladamente, seguem o seu destino, de forma autônoma. A destinada a ser músculo 
(vermelha) forma músculo e a destinada a ser neurônio (amarela) forma neurônio, 
pois, já estavam especificadas. 
Mas, colocadas juntas na mesma cultura, se, quando foram retiradas do embrião 
estiverem no início do desenvolvimento, em estágio de especificação, a célula que se 
tornaria músculo (vermelha), por exemplo, pode interagir com as vizinhas 
especificadas a se tornarem neurônios (amarelas) e mudar seu destino, se tornando 
neurônio também. 
No entanto, no caso dessas células serem retiradas da blástula mais tardia, quando 
as células já estivam determinadas, então o comprometimento é irreversível e 
mesmo entre as células neurais, a célula destinada a ser músculo se tornará célula 
muscular e não neurônio. 
 
 
As células-tronco adultas são fundamentais na regeneração em tecidos. Muitos 
órgãos as possuem e na maioria dos casos elas são multipotentes. 
As células-tronco hematopoiéticas, que se pode observar na próxima figura, geram 
as células do sangue e são mantidas principalmente na medula óssea do adulto. Mas 
essas células-tronco adultas, não apenas podem criar uma gama restrita de tipos 
celulares, mas também têm um número finito de gerações para autorreplicação. Essa 
limitada autorrenovação das células-tronco pode contribuir para o envelhecimento. 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 21 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GILBERT, S.F. - Biologia do Desenvolvimento. Funpec Editora, Ribeirão Preto, 5ª.ed. 
2003. 994p. 
GILBERT, S.; BARRESI, M. J. F. - Biologia do Desenvolvimento. 11ª. Ed., Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 916p. 
WOLPERT, L. - Princípios de Biologia do Desenvolvimento. Artes Médicas Sul, Porto 
Alegre, 2000. 484p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Gilbert e Barresi, 2019 
PÁGINA 22 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
 - 4.3. Expressão gênica 
Cada núcleo de célula somática tem os mesmos cromossomos (mesmo conjunto de 
genes, mesmo genoma) que todos os outros núcleos somáticos, isso se chama 
equivalência genômica. 
Muito se fez para tentar provar a equivalência genômica, mas a comprovação final 
foi possível devido a clonagem da ovelha Dolly, o que rendeu o Prêmio Nobel de 2012 
a Ian Wilmut. Na imagem abaixo, Dolly, a ovelha adulta clonada a partir de uma 
célula de glândula mamária e seu filhote Bonnie, que nasceu por reprodução natural. 
Através do experimento foi demonstrado que núcleos de células somáticas 
diferenciadas poderiam gerar qualquer tipo celular do corpo. Observe o esquema 
que demonstra como foi conduzido o procedimento de clonagem. 
 
Coletou-se ovócitos de uma ovelha doadora, de estirpe Blackface escocesa, e retirou-
se o núcleo desses ovócitos. Ela foi a doadora de ovócitos. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 23 
Em seguida, células da glândula mamária de uma ovelha de outra estirpe, Finn-
Dorset, foram cultivadas em cultura. Em seguida uma dessas células (diploide) foi 
fundida com o ovócito anucleado da Blackface através de uma corrente elétrica. A 
Finn-Dorset foi a doadora de núcleo. 
O embrião foi mantido em cultura por sete dias até iniciar seu desenvolvimento e 
depois, em estágio de blastocisto, foi transferido para o útero da mãe carregadora da 
gravidez, a Blackface. 
A ovelha Dolly nasceu. Foi confirmado que ela era da estirpe Finn-Dorset, ou seja, a 
mesma da doadora de núcleo, e não Blackface. 
Atualmente a clonagem de mamíferos adultos foi confirmada em coelho, rato, cão, 
cavalo, entre outros. 
Assim, foram descritos os postulados da expressão gênica diferencial: 
1. O DNA de todas as células diferenciadas é idêntico. 
2. Os genes não usados em células diferenciadas não são destruídos ou mutados, 
eles mantêm o potencial de serem expressos. 
3. Apenas uma pequena porcentagem do genoma é expressa em cada célula e a 
porção de RNA sintetizado em cada célula é específico para aquele tipo celular. 
Portanto, a expressão gênica diferencial é o processo pelo qual as células assumem 
suas diferentes funções, com base na combinação única de genes que estão ativos ou 
“expressos”. 
A produção seletiva de proteínas nas células é que origina a diversidade celular. 
Conforme o zigoto se divide, a expressão diferencial determina a maturação dos 
tipos celulares. 
Muitos são os mecanismos regulatórios para a produção seletiva de proteínas emmomentos e locais diferentes conforme o embrião se desenvolve. 
A epigenética é o estudo dos mecanismos que atuam sobre o fenótipo sem alterar a 
sequência do DNA. Essas mudanças funcionam “fora do gene” alterando a expressão 
gênica e não como ocorre no caso da mutação, que altera a sequência de DNA do 
gene. 
Observe o esquema a seguir. No final dos anos 1980, foi estabelecido que a expressão 
gênica pode ser regulada em quatro níveis, de forma que tipos celulares diferentes, 
sintetizem diferentes conjuntos de proteínas: 
1. A transcrição gênica diferencial regula quais genes nucleares são transcritos 
em RNA nuclear. 
PÁGINA 24 
2. O processamento seletivo e translação do RNA regula quais dos RNAs 
transcritos (ou quais partes) serão capazes de se tornar RNAm e entrar no 
citoplasma. 
3. A tradução seletiva de RNAm regula quais RNAm serão traduzidos em 
proteínas no citoplasma. 
4. A modificação diferencial de proteínas pós-tradução regula quais proteínas 
poderão permanecer e/ou funcionar na célula. 
 
Abordaremos cada um desses itens. 
1. A transcrição gênica diferencial regula quais genes nucleares são 
transcritos em RNA nuclear. 
O controle da transcrição gênica diferencial pode ocorrer por regulação da 
condensação da cromatina, metilações no DNA ou através de fatores de transcrição. 
Regulação da condensação da cromatina 
Nos eucariontes, o DNA se liga a proteínas formando a cromatina. O nucleossomo é 
a unidade básica da estrutura da cromatina e é composto por octâmeros de histonas. 
Observe a figura abaixo. 
As regiões de cromatina que são firmemente condensadas, fortemente ligadas às 
histonas, são chamadas de heterocromatina e as frouxamente condensadas recebem 
o nome de eucromatina. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 25 
Uma forma de conseguir a expressão gênica diferencial é regular a condensação de 
uma determinada região da cromatina, condensando-a ou descondensando-a para 
controlar se os genes ficam acessíveis ou não para transcrição. 
 
 
A metilação de histonas (grupos metil, em vermelho na figura) interfere na 
condensação do DNA, controlando assim a transcrição gênica. A adição de grupos 
metil às histonas condensa o DNA e a remoção afrouxa. 
Já a acetilação de histonas as afrouxa, ativando a transcrição. Partes dos 
cromossomos se tornam mais eucromáticos. A remoção de grupos acetil estabilizam 
os nucleossomos, impedindo a transcrição. Os cromossomos se tornam 
heterocromáticos. 
Foi descoberto recentemente que essas modificações nas histonas podem sinalizar o 
recrutamento de proteínas que retêm a memória do estado transcricional de geração 
em geração, através de mitoses. Portanto as células-filhas podem herdar esses 
padrões. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 26 
Um exemplo é a inativação de um dos cromossomos X em fêmeas de mamíferos, 
formando o corpúsculo de Barr. Observe as figuras a seguir. 
Quando se forma um embrião fêmea, um dos cromossomos X (o X de herança 
materna ou o X de herança paterna) é inativado, aleatoriamente. No exemplo, o 
cromossomo X de herança paterna foi condensado. Esse padrão de condensação 
cromossômica é transmitido a todas as células-filhas. Assim, somente o X materno 
se manteve ativo nas gerações de células subsequentes. 
 
 
Metilações no DNA 
Metilações diretamente no DNA interferem na transcrição, pois, a adição de grupos 
metil ao DNA impede a aproximação da enzima polimerase para realizar a 
transcrição, bloqueando-a. Observe o esquema a seguir. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
Fonte: Wolpert, 2000 
PÁGINA 27 
Note em B, na figura, que no mesmo segmento de DNA, o padrão de metilação pode 
se alterar conforme o período de desenvolvimento. A região metilada (em vermelho) 
é diferente em embriões de 6 semanas e 12 semanas, portanto, ocorre alteração na 
atividade gênica em momentos diferentes do desenvolvimento. 
O padrão de metilação diretamente no DNA também pode ser pode ser herdado 
pelas novas fitas durante a replicação. 
Na figura abaixo podemos ver que o padrão de metilação das novas fitas durante a 
replicação foi mantido num dos pares citosina/guanina, ou seja, a citosina metilada, 
após a replicação, foi metilada nas fitas complementares também. 
 
Fatores de transcrição 
Fatores de transcrição são proteínas regulatórias que podem ativar ou inativar genes 
ao se ligarem a uma sequência específica do DNA, principalmente sequências 
regulatórias. 
Sequências regulatórias são promotores, estimuladores e silenciadores no DNA que 
são necessárias para controlar quando, onde e quanto de um gene é transcrito. 
A região do DNA onde ocorrerá a transcrição possui: 
- Promotores, que são regiões ricas em CG que se ligam a RNA-polimerase e fatores 
de transcrição basais para o início da transcrição. 
- Estimuladores (enhancers), que são regiões que recrutam e estabilizam a RNA-
polímerase nos promotores, controlando a velocidade e eficiência de um promotor. 
São as regiões onde fatores de transcrição (cofatores) se ligam para ativar um gene. 
Fonte: Wolpert, 2000 
PÁGINA 28 
- Silenciadores que são regiões do DNA que impedem o uso dos promotores e inibem 
a transcrição gênica. 
Observe a figura que se segue. Os fatores de transcrição podem se ligar ao 
estimulador e ao promotor para estabelecer uma ponte promovendo o início da 
transcrição pela enzima RNA polimerase. 
 
No exemplo da figura, muitos fatores de transcrição são necessários, mas é GATA1, 
o fator de transcrição que faz com que a fita de DNA se dobre aproximando o 
estimulador e o promotor para que a transcrição possa ocorrer. 
Na ausência desse fator a transcrição não ocorre. Na sua presença a transcrição 
ocorre. Portanto, sinais do desenvolvimento, através desses fatores de transcrição, 
podem dar instruções para a pausa ou alongamento do transcrito. 
As sequencias estimuladoras e silenciadoras no DNA são as mesmas em todos os 
tipos celulares. Os genes de proteínas específicas usam inúmeros fatores de 
transcrição em várias combinações diferentes para controlar sua expressão. 
A associação combinatória de fatores de transcrição leva à produção espaço-
temporal de um dado gene. O mesmo fator de transcrição em conjunção, com 
diferentes combinações, ativará diferentes promotores em diferentes células. 
Observe o esquema a seguir. Veja que a atividade de um gene pode afetar a atividade 
de muitos outros se ele codifica um fator de transcrição. 
No exemplo, vemos um gene que codifica um RNAm que é transcrito em um fator 
de transcrição. Esse fator pode agir de maneiras diferentes em cada gene, ativando 
alguns e reprimindo outros. Portanto o mesmo fator de transcrição pode agir para 
que ocorra ou não a produção de diferentes proteínas na célula. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 29 
 
Além disso, um determinado padrão de atividade gênica pode ser fielmente 
transmitido por muitos ciclos de divisão celular. 
Na figura abaixo, observamos que um gene A produz um RNAm no núcleo, que passa 
para o citoplasma, onde é traduzido em uma proteína (ambos em verde). 
 
Essa proteína é um fator de transcrição, então ela volta para o núcleo e se liga a 
regiões controladoras do DNA e interfere na ativação do próprio gene A (verde), na 
repressão do gene B (azul) e ativação e do gene C (vermelho). 
Podemos ver também que logo após a divisão celular os genes passam por um breve 
período em que nenhum gene está ativo, mas depois, a proteína A entra no núcleo 
novamente e o padrão de atividade original é reestabelecido. 
 
Fonte: Wolpert, 2000 
Fonte: Wolpert, 2000 
PÁGINA 30 
São muitos os fatores de transcrição que atuam no início do desenvolvimento, por 
esse motivo eles foram agrupados em famílias com base em semelhanças nos 
domínios de ligação ao DNA, conforme podemos ver na tabela a seguir. 
 
 
Uma consequência importante da associação combinatória de fatores de transcrição 
é a expressão gênicacoordenada. A ativação de um gene desencadeia a ativação ou 
repressão de outros genes. 
Somente a formação de uma combinação de fatores permite a ligação de outros 
fatores para ativar um gene, criando assim uma sequência coordenada de eventos. 
Em alguns casos, conjuntos inteiros de fatores de transcrição dirigem a transcrição 
gênica simultânea, muitas vezes necessária em determinados momentos. 
Portanto, a complexidade é grande e ocorre para que os eventos do 
desenvolvimento, os processos, aconteçam no local e momento certos. 
Observe na figura abaixo como são formadas as redes regulatórias de genes no 
embrião em processo de formação. 
O início da ativação gênica ocorre devido à contribuição materna, ou seja, fatores de 
transcrição depositados no ovo, antes mesmo da fecundação. Conforme o 
desenvolvimento do embrião progride, esses fatores desencadeiam a ativação e 
repressão de genes, formando e recrutando outros fatores de transcrição, 
desencadeando uma rede regulatória para a diferenciação celular e progressão do 
desenvolvimento. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 31 
 
Através de pesquisas recentes, verificou-se que existem reguladores “master”, ou 
seja, fatores de transcrição que parecem ter o poder de direcionar a diferenciação 
celular no início do desenvolvimento por um caminho de maturação. 
Evidências dos reguladores “master” foram conseguidas através de pesquisas com 
reprogramação de núcleos de fibroblastos para sustentar o desenvolvimento 
embrionário. Pesquisas com células-tronco (stem cells) pluripotentes induzidas 
(iPSC) identificaram proteínas responsáveis pela reprogramação, ou seja, a 
“desdiferenciação” de células. Atualmente iPSCs são usadas no estudo do 
desenvolvimento, de doenças e outros, abrindo portas para a medicina regenerativa. 
Assim, redes regulatórias de genes especificam os tipos celulares e direcionam a 
morfogênese do organismo no início e durante o desenvolvimento. A rede recebe 
seus primeiros dados de fatores maternos no citoplasma do ovo. 
A partir daí, a rede se autoconstrói por meio da capacidade destes fatores maternos 
reconhecerem elementos reguladores de genes que codificam outros fatores e da 
capacidade desse novo conjunto de fatores ativar vias de sinalização que ativam ou 
reprimem fatores de transcrição específicos em células vizinhas. 
Como vimos na figura, vias de sinalização vão sendo ativadas e desativadas conforme 
o desenvolvimento progride. 
2. O processamento seletivo e translação do RNA regula quais dos RNAs 
transcritos (ou quais partes) serão capazes de se tronar RNAm e entrar no 
citoplasma. 
O DNA eucariótico é composto de éxons (sequencias que codificam para proteína) 
intercalados com íntrons (sequencias não codificantes para proteína). 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 32 
Durante o processamento do RNA, no núcleo da célula, depois da transcrição, os 
íntrons são removidos do RNA nuclear e os éxons são unidos tornando-se contínuos. 
Durante esse processo também são modificadas as extremidades do RNAm para que 
fiquem protegidas de exonucleases e possam ser exportadas do núcleo. 
Observe no exemplo a seguir, o processamento do RNA no gene da hemoglobina. 
 
Veja que esse gene que codifica parte da proteína da hemoglobina consiste em vários 
elementos: 
- Região promotora 
- Sítio de início da transcrição 
- Sequência-líder 
- Códon de início da tradução 
- Exóns e íntrons 
- Códon de término de tradução 
- Região para adição da cauda poli A 
- Sequência de término da transcrição 
Após a transcrição, forma-se o RNA nuclear (RNAn) que contém éxons e íntrons, 
bem como, um quepe e uma cauda, no início e no final desse RNA. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 33 
Em seguida, ocorre o processamento (splicing) do RNA, onde os íntrons são retirados 
do RNA nuclear (RNAn) resultando o RNA mensageiro (RNAm). Após o 
processamento o RNAm pode transladar (ser transportado), para o citoplasma, onde 
vai ocorrer a tradução formando a proteína βglobina, uma parte da hemoglobina. 
O processamento do RNAn pode ocorrer de diversas maneiras, ou seja, pode ocorrer 
processamento diferencial do RNA, chamado splicing alternativo, onde um único 
gene pode dar origem a uma família de proteínas. 
Através do processamento diferencial, num RNAn, o éxon que originará um RNAm 
pode ser íntron na origem de outro RNAm. Como vemos na figura abaixo, o mesmo 
RNA nuclear, ao centro, pode originar diferentes RNAs mensageiros. 
 
O processamento diferencial faz com que o número e tipo de proteínas codificadas 
pelo genoma seja muito maior e mais complexo. 
O splicing do RNAn é mediado por complexos que se ligam aos sítios de splicing 
conhecidos como espliceossomos. Esses são constituídos por pequenos RNAs 
nucleares (snRNAs) e por proteínas chamadas fatores de splicing. 
O processamento do RNAn está intimamente ligado à sua exportação através dos 
poros nucleares para o citoplasma. Proteínas específicas ligam-se aos espliceossomos 
e fixam o complexo aos poros nucleares. 
3. A tradução seletiva de RNAm regula quais RNAm serão traduzidos em 
proteínas no citoplasma. 
A tradução dos RNAms em proteínas ocorre no citoplasma celular. Algumas 
condições determinam quando, onde e em que quantidade a tradução deve ocorrer. 
As principais são: longevidade diferencial do RNAm, inibição seletiva da tradução de 
RNAm armazenados e controle da expressão de RNA por localização citoplasmática. 
Longevidade diferencial do RNAm 
Através da longevidade diferencial do RNAm, quanto mais tempo um RNAm existir 
mais proteínas podem ser traduzidas a partir dele. Modificações químicas no RNAm 
determinam a sua longevidade. RNAms são seletivamente estabilizados em 
momentos específicos e em células específicas. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 34 
Hormônios (ex. prolactina) podem aumentar a longevidade de determinados 
RNAms (ex. proteína caseína do leite) em locais e períodos específicos (ex. glândula 
mamária durante aleitamento). 
Inibição seletiva da tradução de RNAm armazenados 
Os RNAms sintetizados e armazenados no ovócito antes da fertilização permanecem 
dormentes até receberem sinais iônicos durante a ovulação ou fecundação e serem 
ativados. Alguns desses RNAms são essenciais para o início da clivagem e 
diferenciação celular. 
Controle da expressão de RNA por localização citoplasmática 
Além do momento de tradução do RNAm, também o local onde se encontra o RNAm 
regula sua expressão. Na mosca da fruta, por exemplo (figura abaixo), existem três 
principais mecanismos que interferem na localização do RNAm: 
A. Difusão e ancoragem local – O RNAm, ligado a proteínas específicas, permanece 
ancorado numa das extremidades do ovo, no caso a posterior, permitindo que sua 
tradução seja realizada apenas nessa região. 
B. Proteção localizada – O RNAm permanece ligado a uma proteína que evita a sua 
degradação. 
C. Transporte ativo ao longo do citoesqueleto – ocorre a ligação do RNAm a 
proteínas do citoesqueleto, permitindo o transporte e acúmulo de RNAm em locais 
específicos. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 35 
Controle por microRNAs 
MicroRNAs são pequenos RNAs (cerca de 22 pares de bases) complementares a um 
RNAm particular que regula a tradução de uma mensagem específica. 
Podem ser semelhantes a genomas virais. 
Agem na regulação específica da tradução de RNAm. 
Podem se ligar à proteínas agindo como fatores silenciadores da tradução ou a 
RNAm causando a degradação da mensagem que não é mais necessária durante um 
processo. 
4. A modificação diferencial de proteínas pós-tradução regula quais 
proteínas poderão permanecer e/ou funcionar na célula. 
A proteína recém-sintetizada faz parte de um ambiente complexo que a integra com 
inúmeras outras proteínas que possuem diferentes funções. 
Na regulação pós-traducional, várias alterações podem acontecer para determinar se 
a proteína recémtranscrita vai estar ativa ou não. Elas precisam ser “endereçadas”. 
Assim, algumas proteínas permanecem inativas até que certas porções sejam 
clivadas no precursor. Ex. Insulina. 
Algumas precisam formar conjuntos com outras proteínas para formar uma unidade 
funcional. Ex. Hemoglobina, ribossomo. 
Outras só se ativam quando se ligam a um íon (ex. Ca 2+) ou a um grupo fosfato ou 
acetato. 
Essas condições são importantes porque durante o desenvolvimento embrionário, 
além de haver a necessidade de estocar certas proteínas, muitas proteínas críticas 
ficam inativas até que um sinal as ative. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GILBERT, S.F. - Biologia do Desenvolvimento. Funpec Editora, Ribeirão Preto, 5ª.ed. 
2003. 994p. 
GILBERT, S.; BARRESI, M. J. F. - Biologia do Desenvolvimento. 11ª. Ed., Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 916p. 
WOLPERT, L. - Princípios de Biologia do Desenvolvimento. Artes Médicas Sul, Porto 
Alegre, 2000. 484p. 
 
 
PÁGINA 36 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
 - 4.4. Comunicação celular 
Através do processo de clivagem as células do embrião aumentam em número e 
começam a se diferenciar. Mas não basta possuir células diferenciadas, esses 
diferentes tipos de células precisam formam estruturas organizadas. 
Um embrião em qualquer estágio é mantido coeso, organizado e formado, pelas 
interações entre as células. As diferentes células precisam ser orientadas a criar essas 
diferentes formas e conexões através da comunicação celular. 
Após e durante o processo de clivagem, as células se comunicam, interagem e 
começam a se movimentar para formar camadas de células diferenciadas. A 
construção da forma organizada dos seres vivos é chamada morfogênese. 
No fim do século XX começaram a ser descobertas e descritas as moléculas pelas 
quais as células embrionárias são capazes de aderir, migrar e induzir a expressão 
gênica em outras células. 
Para que a comunicação seja eficiente é preciso que um sinal seja emitido por uma 
célula e recebido por outra. 
O processo pelo qual uma região embrionária interage com uma segunda região para 
influenciar a sua diferenciação ou comportamento é chamado de indução. 
Portanto, os comportamentos celulares são regulados, muitas vezes, por influência 
de outras células. 
A comunicação molecular entre as células é realizada através de interações proteína-
proteína altamente diversas e específicas. 
Existem, portanto, pelo menos dois componentes para cada interação indutiva: o 
indutor (produtor do sinal) e o responsivo (célula ou tecido que foi modificado pelo 
sinal). 
Essas interações começam na membrana plasmática, com proteínas que estão 
encaixadas na membrana, ancoradas nela ou que são secretadas através dela. 
Observe a figura a seguir. No início do desenvolvimento, a comunicação pode 
ocorrer através de: 
1. Sinalização justácrina, que ocorre entre células vizinhas em contato direto 
(membranas justapostas). 
2. Sinalização parácrina, que ocorre através de pequenas distâncias pela secreção de 
proteínas na matriz celular. 
 
 
PÁGINA 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proteínas que são secretadas enviando um sinal são chamadas de proteínas de 
sinalização ou ligantes. 
Proteínas em uma membrana que se ligam a outras proteínas são chamadas 
receptores. 
O receptor pode fazer ligação homofílica, quando os receptores são do mesmo tipo, 
ou heterofílica, se os receptores são de tipos diferentes. 
A ligação de uma proteína ao receptor, de qualquer tipo, geralmente altera sua 
conformação. Essa mudança no lado de fora da célula altera a conformação do 
receptor dentro da célula, conferindo nova propriedade à porção intracelular. 
Essa mudança tem a capacidade de ativar reações enzimáticas constituindo uma via 
de transdução (transmissão) de sinais. Na via de sinalização, mudanças 
conformacionais sucessivas e orquestradas nas moléculas levam a respostas 
celulares. 
Foi observado que as células embrionárias possuem afinidade seletiva, o que 
possibilita a formação de tecidos do embrião através da adesão e separação de 
células. 
Na figura abaixo observe como células de nêurulas (estágio embrionário em que o 
tubo neural está se formando) de anfíbios de tipos diferentes (pigmentados e não 
pigmentados), após serem misturadas, se reagruparam, justamente de forma que o 
tipo precursor de epiderme cobriu as precursoras das células neurais. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 38 
 
Afinidade seletiva é o princípio que explica por que as células desagregadas se 
reagrupam para refletir suas posições embrionárias. A afinidade seletiva resulta de 
diferenças na membrana celular. 
No esquema abaixo podemos observar que várias moléculas mediam a adesão 
celular, mas as principais responsáveis pela segregação celular frequentemente são 
proteínas caderinas que mudam as propriedades de tensão superficial das células. 
 
Caderinas são moléculas de adesão dependentes de cálcio. Essas proteínas são 
críticas para o estabelecimento e manutenção de conexões intercelulares, segregação 
espacial de tipos celulares e organização da forma do animal. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 39 
As caderinas são ancoradas dentro das células por um complexo de proteínas 
chamadas cateninas. 
As caderinas podem fazer as células se aderirem ou separarem tanto por diferenças 
quantitativas (diferentes quantidades de caderinas) quanto qualitativas (diferentes 
tipos de caderinas). 
Executam várias funções relacionadas como: 
- Aderir as células umas às outras; 
- Se ligar e montar o citoesqueleto de actina, fornecendo força mecânica para a 
formação de camadas e tubos; 
- Iniciar e transmitir sinais levando a mudanças na expressão gênica da célula. 
A matriz extracelular é uma rede formada por macromoléculas secretadas pelas 
células, como proteoglicanos, fibronectina, laminina, colágeno, entre outros, 
constituindo um ambiente rico em sinais para o desenvolvimento. 
A adesão de células epiteliais à lâmina basal, por exemplo, depende da afinidade 
entre essas moléculas e receptores de membrana, como integrinas. 
No diagrama abaixo é possível observar o complexo receptor de fibronectina do lado 
externo à membrana, com as integrinas como receptoras, integrando-as ao 
citoesqueleto do lado de dentro das células. 
 
Um importante fenômeno do desenvolvimento é a transição epitélio mesênquima 
(EMT), que integra vários processos numa série ordenada de eventos pelos quais 
uma célula epitelial estacionária, que interage com a lâmina basal, transforma-se 
numa célula mesenquimal migratória que pode invadir tecidos e ajudar a formar 
órgãos em novos lugares. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 40 
Na figura abaixo observe a sequência de eventos dessa transição. 
 
No início as células epiteliais estão aderidas à lâmina basal e às células vizinhas (A). 
Em seguida, a célula mais central é estimulada através de sinais de fatores parácrinos 
(A). Depois as adesões celulares são rompidas e a membrana basal degradada. 
Finalmente a célula que tinha recebido o sinal se solta e migra para regiões mais 
internas do embrião para formar células mesenquimais. 
Exemplos da transição epitélio mesênquima ocorrendo em embriões de vertebrados 
são vistos durante a formação da crista neural (B) e durante a formação do 
mesoderma (C). 
Com frequência, o sinal emitido é uma proteína secretada pela célula, chamada fator 
parácrino. 
Fatores parácrinos são proteínas secretadas por uma célula ou um grupo de células 
que alteram o comportamento ou diferenciação de células vizinhas. 
Já fatores endócrinos, hormônios por exemplo, viajam através do sangue e exercem 
seus efeitos em células e tecidos distantes. 
As células do tecido responsivo necessariamente precisam ter uma proteína 
receptora para o fator indutor, possibilitando sua capacidade de responder ao sinal. 
A capacidade de responder a um sinal indutivo específicoé chamada de 
competência. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 41 
Com frequência, uma indução dará a um tecido a competência para responder a um 
outro indutor, criando uma sequência de induções. 
Outra característica da indução é que ela pode ser recíproca, de maneira que o 
indutor pode tornar-se induzido também. Esse caso é chamado de indução 
recíproca. 
Um dos mecanismos que governam a especificação do destino celular envolve 
gradientes de fatores parácrinos que regulam a expressão gênica. 
Tais moléculas sinalizadoras são chamadas de morfógenos (fatores que determinam 
a forma), que são moléculas dissipáveis que criam um gradiente de concentração 
quando se movem para longe da fonte e podem determinar o destino de uma célula 
por sua concentração. Observe a figura abaixo. 
 
As células expostas a altos níveis de morfógenos, ativam genes diferentes daqueles 
localizados nas células expostas a baixos níveis de morfógenos. 
Na figura, a célula representada por um retângulo amarelo secreta morfógenos 
(pontos amarelos). Conforme a distância dessa célula fonte aumenta, a quantidade 
de morfógenos vai diminuindo, se diluindo, criando um gradiente de morfógenos. 
Nesse caso, as células que estão mais perto da fonte terão ativados um grupo de 
genes (vermelho) até um determinado limiar. Em condições intermediárias de 
morfógenos, outro conjunto de genes (rosa) serão ativados, também até um limiar 
(quantidade mínima de morfógenos). E finalmente, nas células mais distantes, onde 
as concentrações de morfógenos são bem baixas, um terceiro grupo de genes (azul) 
é que são ativados. 
O mesmo pode acontecer em relação à repressão de genes. É muito comum a 
especificação celular ocorrer através de gradientes de morfógenos. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 42 
Quando um ligante se conecta ao receptor, ele induz uma resposta na célula, o que 
inicia uma cascata de eventos dentro dessa célula e no fim acaba regulando uma 
resposta, como por exemplo, a síntese de um fator de transcrição. Essas vias de 
respostas aos fatores parácrinos têm vários sinais e são chamadas cascata de 
transduções de sinais. 
Segundo Gilbert e Barresi, 2018, cascata de transduções de sinais são vias de resposta 
em que fatores parácrinos se ligam a um receptor que inicia uma série de reações 
enzimáticas dentro da célula, que, por sua vez, têm frequentemente várias respostas 
como ponto final, como a regulação de fatores de transcrição (de modo que 
diferentes genes são expressos nas células que reagem a esses fatores parácrinos) 
e/ou a regulação do citoesqueleto (de modo que as células que respondem aos 
fatores parácrinos alteram sua forma ou podem migrar). 
A indução em numerosos órgãos é afetada por um conjunto relativamente pequeno 
de fatores parácrinos (quatro principais famílias) que funcionam como morfógenos. 
Mas, de um modo geral, todas parecem ser variações em um tema comum (observe 
as figuras abaixo): quando o fator parácrino se liga ao domínio extracelular do 
receptor que atravessa a membrana celular, induz uma mudança de conformação 
que altera o formato do domínio citoplasmático, conferindo a este uma atividade 
enzimática que catalisa uma cascata de reações que, através de fosforilações, por 
exemplo, ativa um fator transcricional ou um conjunto de proteínas do 
citoesqueleto. 
 
A via de transdução de sinal RTK, por exemplo, pode ser ativada por um fator de 
crescimento de fibroblastos. A cascata de transdução de sinais é ativada na 
membrana plasmática, desencadeando muitas mudanças na célula. Essas mudanças 
acabam atravessando a membrana nuclear desencadeando a ativação de genes e a 
trancrição. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 43 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GILBERT, S.; BARRESI, M. J. F. - Biologia do Desenvolvimento. 11ª. Ed., Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 916p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 44 
4. PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO 
 - 4.5. Morfogênese 
Nos animais pluricelulares, a comunicação celular possibilita a formação de 
estruturas organizadas. A grande maioria deles possuem vários tecidos formados por 
células diferenciadas formando órgãos que compõem um corpo coeso e organizado. 
Portanto, para que a morfogênese nos metazoários ocorra é necessário que se 
formem camadas de células diferenciadas através da gastrulação. 
Gastrulação é um processo que envolve o movimento dos blastômeros do embrião 
um em relação ao outro, resultando na formação das três camadas germinativas 
(folhetos germinativos) do embrião: endoderme, mesoderme e ectoderme. 
Estas três camadas se diferenciam em massas celulares primordiais e depois em 
tecidos e órgãos específicos, formados por muitas células que possuem diferentes 
funções. Durante este processo, as células tornam-se cada vez mais comprometidas 
com direções específicas de diferenciação. Observe a figura abaixo. 
 
 
A ectoderme é a camada mais externa de células, que dará origem ao epitélio da 
superfície do corpo e ao sistema nervoso. 
A mesoderme é a camada intermediária, que formará os sistemas muscular, ósseo, 
urogenital, entre outros. 
A endoderme é a camada mais interna, que dará origem ao revestimento epitelial do 
tubo digestório, respiratório e anexos. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 45 
Embora os padrões de gastrulação variem muito em todo o reino animal, eles 
envolvem combinações de praticamente 5 tipos de movimentos celulares, conforme 
descrito na tabela abaixo: 
 
 
Invaginação é um dobramento de uma camada de células para dentro do embrião 
formando uma cavidade. 
Involução é um movimento, para dentro, de uma camada externa em expansão de 
forma que essa se espalha sobre a superfície interna das células externas 
remanescentes. 
Ingressão é a migração de células individuais (e não de uma camada de células) da 
superfície para o interior do embrião. 
Delaminação é a separação de uma camada celular em duas, mais ou menos 
paralelas. 
Epibolia é o movimento de camadas epiteliais se espalhando para encobrir camadas 
mais profundas do embrião. 
A gastrulação, portanto, envolve um conjunto de vários desses movimentos. 
A blástula é composta por uma camada de células que envolve uma cavidade, a 
blastocele. A reorganização das células embrionárias através dos movimentos de 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 46 
gastrulação, geralmente tem início com a invaginação dessa camada de células da 
blástula formando o arquêntero, uma nova cavidade interna. 
O arquêntero é o tubo digestivo primitivo do animal e sua abertura para o exterior 
chama-se blastóporo. Posteriormente, este tubo se abrirá na extremidade oposta ao 
blastóporo para formar o tubo digestivo do embrião. Observe a figura abaixo. 
 
 
Dessa forma se originam a ectoderme (azul) e a endoderme (amarelo). Depois se 
formará a mesoderme (vermelho). 
Como padronização, as cores azul, amarelo e vermelho, são utilizadas para 
representar respectivamente a ectoderme, endoderme e mesoderme, na maioria das 
figuras em biologia do desenvolvimento. 
Alguns organismos são mais estudados por biólogos do desenvolvimento e são 
considerados organismos-modelo, pois, têm propriedades especiais que permitem 
que seus mecanismos de desenvolvimento sejam prontamente observados. Por 
exemplo: 
. São mais facilmente mantidos em laboratório; 
. Tem um tempo rápido de geração; 
. Ninhadas grandes; 
. Acessibilidade para manipulações genéticas. 
Esses organismos são representativos dos diversos grupos de metazoários. Observe 
o cladograma abaixo. 
Fonte: Hickman e cols, 2016 
PÁGINA 47 
 
O cladograma é formado pelo filo basal que agrupa os ctenóforos, como clado-irmão, 
e esponjas, placozoários e cnidários, que possuem apenas duas camadas de células 
embrionárias, o endoderma e o ectoderma. É formado também pelo grupo dos 
Bilatéria, organismos que têm simetria bilateral eformam os três folhetos 
germinativos: ectoderma, mesoderma e endoderma. 
Os animais do grupo Bilatéria geralmente são classificados como protostômios ou 
deuterostômios. E existem duas ramificações principais entre os protostômios: os 
ecdisozoários que fazem muda do esqueleto externo e os lofotrocozoários, 
caracterizados por clivagem espiral e uma forma larval (chamada trocóforo) que 
nada com cílios locomotores. 
Os cordados, que incluem os vertebrados, fazem parte do grupo dos deuterostômios. 
O grupo Bilateria se divide em protostômios e deuterostômios devido 
principalmente a origem da abertura embrionária que se torna a boca do adulto 
(stoma gr. significa boca). 
Protostômios (protos gr. significa primeiro) são os animais onde a primeira abertura 
embrionária, o blastóporo, origina a boca. O ânus se forma depois. Este grupo inclui 
principalmente os filos dos moluscos, artrópodos e vermes. 
Deuterostômios (deuteros gr. significa segundo) são os animais onde a segunda 
abertura embrionária torna-se a boca, enquanto o blastóporo se torna o ânus. Inclui 
os filos de cordados e equinodermas, principalmente. 
Observe o quadro comparativo abaixo. 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 48 
 
Muitos protostômios apresentam clivagem espiral enquanto a maioria dos grupos 
estudados de deuterostômios apresenta clivagem radial. 
Enquanto a especificação celular durante o desenvolvimento de muitos 
protostômios é predominantemente autônoma, nos deuterostômios é condicional. 
Nos protostômios, o blastóporo forma a boca e só depois a segunda abertura 
originará o ânus, enquanto nos deuterostômios o blastóporo forma o ânus e a 
abertura secundaria forma a boca. 
Durante a gastrulação, além das três camadas germinativas, formam-se as cavidades 
do corpo, chamadas de celoma. 
Com exceções, nos protostômios, a cavidade celomática ou celoma se forma a partir 
de uma cavitação de um cordão sólido de mesoderma que se forma previamente, 
num processo chamado esquizocelia. Em alguns protostômios nem se desenvolve o 
celoma. Já a maioria dos deuterostômios forma sua cavidade corporal através de uma 
extensão de bolsas mesodérmicas vindas de projeções do endoderma, do intestino 
primitivo, num processo chamado enterocelia. 
Portanto, animais que apresentam apenas duas camadas germinativas, endoderma 
e ectoderma, são chamados diploblastos. São representantes do filo basal. Os 
demais, que apresentam a terceira camada (mesoderme), são chamados 
triploblastos. 
Fonte: Hickman e cols, 2016 
PÁGINA 49 
De acordo com a presença, ou não, de celoma entre a parede do corpo e o tubo 
digestivo, os animais são classificados em celomados, acelomados e 
pseudocelomados. Observe a figura que se segue. 
 
Acelomados não apresentam cavidade entre a porção externa (revestimento do 
corpo) e interna (tubo digestório). Ocorre em platelmintos. 
Pseudocelomados apresentam órgãos contidos numa cavidade, mas estes não se 
apresentam totalmente delineados por células mesodermais, o que seria necessário 
para configurar o verdadeiro celoma. Ocorre em nematódeos. 
Celomados apresentam uma camada de células mesodermais envolvendo o celoma. 
Ocorre em anelídeos, moluscos, artrópodes, equinodermas e cordados. 
Em seres humanos adultos, o celoma formará a cavidade abdominal e torácica 
recoberta por tecido seroso (peritônio, pleura e pericárdio). 
Enquanto a clivagem e gastrulação vão dando forma ao embrião, os principais eixos 
do corpo são determinados e as células começam a assumir seus destinos. Observe 
a figura a seguir. 
Fonte: 
Hickman e cols, 2016 
PÁGINA 50 
Três eixos são especificados durante a morfogênese (exemplo peixe): o eixo 
anteroposterior (cabeça-cauda), dorsoventral (costas-barriga) e direita-esquerda 
(eixos laterais). 
O momento exato de estabelecimento desses importantes eixos corporais varia de 
espécie para espécie. 
 
Diante da dinâmica da morfogênese, um dos mais importantes programas da 
embriologia descritiva se tornou o rastreamento de linhagens celulares, ou seja, 
seguir células para ver o que essas células se tornam. 
A combinação desses estudos permitiu construir mapas de destino para algumas 
espécies. Esses diagramas indicam quais estruturas cada região da gástrula originará. 
Observe a figura abaixo. Apesar das características distintas dos vertebrados adultos, 
peixe, rã, galinha e camundongo, o exemplo mostra numerosas semelhanças entre 
os embriões desses animais. 
 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
Fonte: Gilbert e Barresi , 2019 
PÁGINA 51 
As regiões amarelas representam endoderme, azuis, ectoderme e em tons de 
vermelho, mesoderme. Na figura, A indica lado anterior e P posterior. 
Observe que as células que formarão a notocorda, por exemplo, que é uma estrutura 
importante que caracteriza cordados, ocupam sempre uma posição dorsal 
centralizada, com precursores neurais imediatamente anteriores a essa região. 
Após o estágio de gástrula, se seguirá a organogênese. 
As células continuarão se diferenciando e se organizando para formar órgãos que 
executam funções especializadas e sistemas de órgãos. Os sistemas de órgãos 
trabalharão em conjunto mantendo o equilíbrio e o bom funcionamento do corpo 
como um todo. 
No caso dos vertebrados, vai ocorrer a neurulação, que é uma parte da organogênese, 
onde ocorre o processo de formação do tubo neural e consequentemente do sistema 
nervoso. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GILBERT, S.; BARRESI, M. J. F. - Biologia do Desenvolvimento. 11ª. Ed., Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 916p. 
HICKMAN, C.P.Jr.; ROBERTS, L.S.; KEEN, S.L.; EISENHOUR, D.J.; LARSON, A.; 
l’ANSON H. – Princípios Integrados de Zoologia. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 
16ª. Ed. 2016. 937p.