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Citocinese




Células em
citocinese
Citocinese




A- citocinese em células animais; B- citocinese em células vegetais
Comparação entre mitose animal e mitose vegetal

• Centíolos presentes.          • Centríolos ausentes.
                                • Não há formação de áster.
• Formação de áster*.           • Citocinese centrífuga por
                                  deposição de vesículas
• A citocinese centrípta          provenientes do
  ocorre por                      Comp.Golgi contendo
  estrangulamento do              polissacarídeos –pectina -
  citoplasma (contracção          e proteinas, onde mais
  das microfibrilas proteicas     tarde se depositará
  de actina).                     celulose.
                                • Ocorre apenas em zonas
                                  específicas de crescimento
• Ocorre na generalidade          – meristemas.
  dos tecidos dos animais.
Áster – (do grego astér) quer dizer astro.
  Nas células animais, os polos do fuso acromático são
  constituídos por um par de centríolos rodeados por um
  conjunto de fibrilhas – áster.

Nas células vegetais, como os centríolos não estão
  presentes, o fuso forma-se a partir de fibrilhas do
  citoesqueleto.
Mitose
Variação da quantidade de DNA no decurso do ciclo
celular




      Gráfico 1 –variação da quantidade de DNA durante o ciclo celular
Em que processos pode
  intervir a mitose?
Significado Biológico da mitose
• Crescimento;
• Renovação tecidular;
• Regeneração celular;
• Reprodução assexuada.
Diferenciação celular


Porque é que células com a mesma
informação genética têm formas e
       funções diferentes ?
Que se passa com os restantes genes ?



                   Tecido
                  muscular




              Diferentes formas,
                  diferentes
              funções, o mesmo
                 património
                   genético
   Tecido                          Tecido
  epitelial                        nervoso
DIFERENCIAÇÃO CELULAR (clonagem)
DIFERENCIAÇÃO CELULAR Regeneração de tecidos
• A partir de multiplicações celulares e também
Crescimento       devido ao aumento do volume das células,
                  por divisões mitóticas.



                • Conjunto de movimentos de territórios
                  celulares que tomam posição uns em relação
Morfogénese       aos outros, de acordo com a estrutura que vão
                  formar. São originadas três camadas de
                  células embrionárias.


                • Especialização estrutural e bioquímica das
                  células da ectoderme, endoderme e
Diferenciação     mesoderme, para desempenharem funções
   celular        específicas. Os diferentes tecidos inter-
                  relacionam-se formando órgãos e sistemas de
                  órgãos .
Como se regula a expressividade dos genes ?


 O DNA dos organismos codifica quer o RNA, quer
   as proteínas necessárias à vida…Contudo, a
   sequência de nucleótidos, só por si, não é capaz de
   assegurar a vida….

 É necessário saber que sequência de DNA estão
   activas numa determinada célula e quais são os
   mecanismos reguladores que determinam essa
   actividade.
Regulação do material genético
Dois investigadores franceses, François Jacob e Jacques Monod,
  receberam em 1965 o Prémio Nobel pelo contributo que deram
  para esclarecer a expressividade selectiva dos genes.
  Trabalharam com a bactéria Escherichia coli e debruçaram-se
  sobre os genes envolvidos no metabolismo da lactose (operão
  lac) e com os genes envolvidos na síntese do triptofano (operão
  trp).

Operão unidade genética de transcrição que inclui genes estruturais e pelo
  menos dois genes reguladores, o promotor e o operador.

Operador porção de DNA, entre o gene promotor e os genes estruturais
  onde se pode ligar uma molécula (indutora ou repressora) que regula a
  transcrição.

Repressor molécula central nos mecanismos de regulação (proteína
  alostérica)
Como pode regular-se a expressividade dos genes ?




   Não se formam as 3 enzimas
necessárias a degradação da lactose
A degradação da lactose envolve conjunto de genes que
               constituem o Operão lac
Genes estruturais ( a, b e c) codificam a produção das três
  enzima necessárias ao metabolismo da lactose.

Gene regulador (i) responsável pela produção de uma proteína
  que funciona como repressor.

Gene operador (o) gene onde se liga o repressor, impedindo a
  transcrição dos 3 genes estruturais.

Gene promotor (p) local onde se liga o RNApolimerase para
  iniciar a transcrição dos genes estruturais, desde que o gene
  operador esteja livre do repressor.
Como pode regular-se a expressividade dos genes ?
Mecanismo de Regulação da Expressão dos Genes
Na ausência da lactose a proteína repressora liga-se ao operador, bloqueando a
   transcrição dos genes estruturais não se formam 3 enzimas necessárias a
   degradação da lactose.

Na presença da lactose liga-se a outro local da proteína enzimática repressora,
   modificando a sua configuração, o que impede ligação ao gene operador a
   RNApolimerase pode então ligar-se ao gene promotor e a transcrição dos
   genes estruturais pode ocorrer, formando-se de 3 enzimas que
   metabolizam a lactose.

Só com a presença da lactose é que a TRANSCRIÇÃO e TRADUÇÃO dos genes
   estruturais ocorre, surgindo as enzimas necessárias a sua degradação TIPO
   INDUTIVO (lactose promove o funcionamento dos genes estruturais).

No caso do triptofano o mecanismo é inverso (aminoácido que pode ser produzido
   pela E.coli, através de uma cadeia de síntese que mobiliza várias enzimas (d, e,
   f, g e h). TIPO REPRESSIVO
Do modelo proposto por Jacob e Monod para e E. coli pode-se
             generalizar para os eucariontes:

1. As potencialidades genéticas dos indivíduos superam
   largamente as características que eles expressam.

2. Muitos genes que constituem o património genético destina-
   se a regular o funcionamento de outros genes.

3. Os genes que se expressam num determinado contexto
   dependem das relações que se estabelecem entre o DNA e o
   ambiente que caracteriza esse contexto.

4. Muitas das potencialidades genéticas das células
   diferenciadas encontram-se inibidas e nunca chegam a
   expressar-se.
As mutações e a Vida
Qualquer agente responsável por uma mutação é um agente
  mutagénico e o processo que conduz ao seu aparecimento é a
  mutagénese.

Actualmente, 1 em cada 4 europeus desenvolve, durante a vida, uma
  ou outra forma de cancro. (Cancro ou tumor maligno ou
  neoplasia maligna ( neo = novo / plasia = proliferação).

Em cada momento, um organismo pluricelular é o resultado de um
  equilíbrio que se gera entre a proliferação celular e a morte
  celular programada (apoptose).
Proto-oncogenes – genes com capacidade para estimular a divisão
  celular, estando normalmente inactivos em células que não se
  dividem….
Por acção de agentes físicos, químicos ou biológicos que
  desencadeiam mutações, esses genes passam a estimular a divisão
  celular – passam a oncogenes (ókos – tumor ou massa).

Genes supressores de tumores – participam na regulação da
  proliferação celular, contrabalançando o estímulo proliferativo
  dos proto-oncogenes através de uma acção inibidora. Estão
  normalmente activos, bloqueando a divisão celular. No entanto os
  agentes mutagénicos podem alterá-los, permitindo que as células
  se continuem a dividir.
A maioria dos cancros são genéticos – resultam de alterações ao
  nível do DNA, no entanto os cancros hereditários são muito raros
  (alterações em todas as células do indivíduo, surgimento muito
  cedo).

A maioria dos cancros (95%) são cancros esporádicos e surgem
  como resultado de alterações somáticas - interacções do genoma
  do indivíduo e o ambiente – vírus , bactérias, hormonas em
  circulação, fumo do tabaco, radiações solares, poluição
  atmosférica, produtos químicos, …

Ex: melanoma (cancro que surge normalmente na pele) resulta das
  radiações na pele + alteração de um gene supressor deste tumor
  (MTS) localizado no cromossoma 9. Atenção é um cancro
  assintomático !
Um dos grandes desafios da Biologia do
Desenvolvimento é conseguir produzir um indivíduo
completo a partir de uma única célula?

     1950 – Steward e colaboradores
     (universidade de Cornell) – clonagem de
     vegetais – raiz (cenoura).

         1952 – Robert Briggs e Thomas King
         (embriologistas) – transplante de células
         nucleares de rã.

              1997 – Ian Wilmut – clonagem da ovelha
              Dolly.

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Mitose

  • 2. Fase mitótica Mitose – divisão do núcleo •Profase •Prometafase •Metafase •Anafase •Telofase Citocinese – divisão do citoplasma
  • 3. Mitose Profase - Espiralização da cromatina – individualização dos cromossomas - Afastamento dos centríolos para os pólos – formação do fuso acromático (feixes de fibrilas de microtúbulos – tubulina) - Desaparecimento dos nucléolos e início da ruptura da membrana nuclear Células em profase
  • 4. Profase Formação do fuso acromático
  • 5. Mitose Prometafase - Ruptura total da membrana nuclear - Cromatídeos ligados às fibrilas do fuso através dos centrómeros Cromatídeos ligados às fibrilas
  • 6. Mitose Metafase - Presença de fibrilas cromossómicas e fibrilas contínuas; -Cromossomas dispostos no plano equatorial da célula – placa equatorial -Cada cromossoma é mantido em tensão na placa equatorial… Células em metafase
  • 7. Formação da placa equatorial
  • 8. Mitose Anafase -Clivagem dos centrómeros -Rompimento do centrómero, separação dos dois cromatídeos que constituíam cada um dos cromossomas -Afastamento dos cromatídeos (cromossomas-filhos) para os pólos- ascensão polar ao longo das fibrilas dos microtúbulos Células em anafase -Aumento da distância entre os pólos da célula
  • 10. Mitose Telofase -Cromossomas-filhos atingem os pólos; -Desaparecimento do fuso mitótico; -Reorganização da membrana nuclear; Células em telofase -Descondensação dos cromossomas; -Reaparecimento dos nucléolos.
  • 11. Mitose Citocinese Sempre num plano perpendicular ao plano que contem o eixo do fuso acromático Células em citocinese
  • 13. Citocinese A- citocinese em células animais; B- citocinese em células vegetais
  • 14. Comparação entre mitose animal e mitose vegetal • Centíolos presentes. • Centríolos ausentes. • Não há formação de áster. • Formação de áster*. • Citocinese centrífuga por deposição de vesículas • A citocinese centrípta provenientes do ocorre por Comp.Golgi contendo estrangulamento do polissacarídeos –pectina - citoplasma (contracção e proteinas, onde mais das microfibrilas proteicas tarde se depositará de actina). celulose. • Ocorre apenas em zonas específicas de crescimento • Ocorre na generalidade – meristemas. dos tecidos dos animais.
  • 15. Áster – (do grego astér) quer dizer astro. Nas células animais, os polos do fuso acromático são constituídos por um par de centríolos rodeados por um conjunto de fibrilhas – áster. Nas células vegetais, como os centríolos não estão presentes, o fuso forma-se a partir de fibrilhas do citoesqueleto.
  • 17. Variação da quantidade de DNA no decurso do ciclo celular Gráfico 1 –variação da quantidade de DNA durante o ciclo celular
  • 18. Em que processos pode intervir a mitose?
  • 19. Significado Biológico da mitose • Crescimento; • Renovação tecidular; • Regeneração celular; • Reprodução assexuada.
  • 20. Diferenciação celular Porque é que células com a mesma informação genética têm formas e funções diferentes ?
  • 21. Que se passa com os restantes genes ? Tecido muscular Diferentes formas, diferentes funções, o mesmo património genético Tecido Tecido epitelial nervoso
  • 24. • A partir de multiplicações celulares e também Crescimento devido ao aumento do volume das células, por divisões mitóticas. • Conjunto de movimentos de territórios celulares que tomam posição uns em relação Morfogénese aos outros, de acordo com a estrutura que vão formar. São originadas três camadas de células embrionárias. • Especialização estrutural e bioquímica das células da ectoderme, endoderme e Diferenciação mesoderme, para desempenharem funções celular específicas. Os diferentes tecidos inter- relacionam-se formando órgãos e sistemas de órgãos .
  • 25. Como se regula a expressividade dos genes ? O DNA dos organismos codifica quer o RNA, quer as proteínas necessárias à vida…Contudo, a sequência de nucleótidos, só por si, não é capaz de assegurar a vida…. É necessário saber que sequência de DNA estão activas numa determinada célula e quais são os mecanismos reguladores que determinam essa actividade.
  • 26. Regulação do material genético Dois investigadores franceses, François Jacob e Jacques Monod, receberam em 1965 o Prémio Nobel pelo contributo que deram para esclarecer a expressividade selectiva dos genes. Trabalharam com a bactéria Escherichia coli e debruçaram-se sobre os genes envolvidos no metabolismo da lactose (operão lac) e com os genes envolvidos na síntese do triptofano (operão trp). Operão unidade genética de transcrição que inclui genes estruturais e pelo menos dois genes reguladores, o promotor e o operador. Operador porção de DNA, entre o gene promotor e os genes estruturais onde se pode ligar uma molécula (indutora ou repressora) que regula a transcrição. Repressor molécula central nos mecanismos de regulação (proteína alostérica)
  • 27. Como pode regular-se a expressividade dos genes ? Não se formam as 3 enzimas necessárias a degradação da lactose
  • 28. A degradação da lactose envolve conjunto de genes que constituem o Operão lac Genes estruturais ( a, b e c) codificam a produção das três enzima necessárias ao metabolismo da lactose. Gene regulador (i) responsável pela produção de uma proteína que funciona como repressor. Gene operador (o) gene onde se liga o repressor, impedindo a transcrição dos 3 genes estruturais. Gene promotor (p) local onde se liga o RNApolimerase para iniciar a transcrição dos genes estruturais, desde que o gene operador esteja livre do repressor.
  • 29. Como pode regular-se a expressividade dos genes ?
  • 30. Mecanismo de Regulação da Expressão dos Genes
  • 31. Na ausência da lactose a proteína repressora liga-se ao operador, bloqueando a transcrição dos genes estruturais não se formam 3 enzimas necessárias a degradação da lactose. Na presença da lactose liga-se a outro local da proteína enzimática repressora, modificando a sua configuração, o que impede ligação ao gene operador a RNApolimerase pode então ligar-se ao gene promotor e a transcrição dos genes estruturais pode ocorrer, formando-se de 3 enzimas que metabolizam a lactose. Só com a presença da lactose é que a TRANSCRIÇÃO e TRADUÇÃO dos genes estruturais ocorre, surgindo as enzimas necessárias a sua degradação TIPO INDUTIVO (lactose promove o funcionamento dos genes estruturais). No caso do triptofano o mecanismo é inverso (aminoácido que pode ser produzido pela E.coli, através de uma cadeia de síntese que mobiliza várias enzimas (d, e, f, g e h). TIPO REPRESSIVO
  • 32. Do modelo proposto por Jacob e Monod para e E. coli pode-se generalizar para os eucariontes: 1. As potencialidades genéticas dos indivíduos superam largamente as características que eles expressam. 2. Muitos genes que constituem o património genético destina- se a regular o funcionamento de outros genes. 3. Os genes que se expressam num determinado contexto dependem das relações que se estabelecem entre o DNA e o ambiente que caracteriza esse contexto. 4. Muitas das potencialidades genéticas das células diferenciadas encontram-se inibidas e nunca chegam a expressar-se.
  • 33. As mutações e a Vida Qualquer agente responsável por uma mutação é um agente mutagénico e o processo que conduz ao seu aparecimento é a mutagénese. Actualmente, 1 em cada 4 europeus desenvolve, durante a vida, uma ou outra forma de cancro. (Cancro ou tumor maligno ou neoplasia maligna ( neo = novo / plasia = proliferação). Em cada momento, um organismo pluricelular é o resultado de um equilíbrio que se gera entre a proliferação celular e a morte celular programada (apoptose).
  • 34. Proto-oncogenes – genes com capacidade para estimular a divisão celular, estando normalmente inactivos em células que não se dividem…. Por acção de agentes físicos, químicos ou biológicos que desencadeiam mutações, esses genes passam a estimular a divisão celular – passam a oncogenes (ókos – tumor ou massa). Genes supressores de tumores – participam na regulação da proliferação celular, contrabalançando o estímulo proliferativo dos proto-oncogenes através de uma acção inibidora. Estão normalmente activos, bloqueando a divisão celular. No entanto os agentes mutagénicos podem alterá-los, permitindo que as células se continuem a dividir.
  • 35. A maioria dos cancros são genéticos – resultam de alterações ao nível do DNA, no entanto os cancros hereditários são muito raros (alterações em todas as células do indivíduo, surgimento muito cedo). A maioria dos cancros (95%) são cancros esporádicos e surgem como resultado de alterações somáticas - interacções do genoma do indivíduo e o ambiente – vírus , bactérias, hormonas em circulação, fumo do tabaco, radiações solares, poluição atmosférica, produtos químicos, … Ex: melanoma (cancro que surge normalmente na pele) resulta das radiações na pele + alteração de um gene supressor deste tumor (MTS) localizado no cromossoma 9. Atenção é um cancro assintomático !
  • 36. Um dos grandes desafios da Biologia do Desenvolvimento é conseguir produzir um indivíduo completo a partir de uma única célula? 1950 – Steward e colaboradores (universidade de Cornell) – clonagem de vegetais – raiz (cenoura). 1952 – Robert Briggs e Thomas King (embriologistas) – transplante de células nucleares de rã. 1997 – Ian Wilmut – clonagem da ovelha Dolly.