profa. dra. bellaluna colombiniishikiriama

Profa. Dra. Bella Luna Colombini Ishikiriama

-Graduada em Odontologia pela FOB-USP (2004)

-Especialista em Periodontia pela PROFIS-HRAC/USP (2007)

-Doutora em Biologia Oral pela FOB-USP (2012)

-Pós-doutorado em Ciências Odontológicas aplicadas pela

FOB-USP (2016)

-Professora Doutora da FOB/USP (2019)

Introdução ao Estudo da Célula: Evolução Histórica do Conhecimento


CORPO hUMANO

Sistemas

Órgãos

Tecidos

Células

?

Célula

Evolução? TEORIA GERAÇÃO ESPONTÂNEA (Abiogênese)

Jean Baptista Van Helmont (1580-1644)“...colocam-se num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas.

Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos...”

John Needham (1713-1781)Caldos nutritivos fervidos (eliminação de formas vivas) permitiam a geração espontânea de novos microorganismos pela“força vital”.

Evolução?

TEORIA GERAÇÃO ESPONTÂNEA (Abiogênese)

CONTESTAÇÃOLazzaro Spallanzani

(1729-1799)Francesco Redi(1626-1697)

Louis Pasteur (1822-1895)

Evolução?

TEORIA GERAÇÃO ESPONTÂNEA (Abiogênese)

Célula

?

Quem descobriu a Célula

Lentes

?

Lente de Layard721 a.C.

Possuía propriedades de ampliação

LupasPovos da antiguidade

Lentes biconvexasRomanos – correção de miopia

ÓculosItália 1280

Microscópio

?

Zacharias Janssen(1580-1638)

+Hans Janssen

Fabricantes de óculos Holandeses

Primeiro Microscópio(por volta de 1590-1595)

Célula

?

1665

Robert Hooke(1635-1703)

“Micrographia”

Micrographia is a historically significant book by Robert Hooke about his observations through various lenses. It is particularly notable for being the first book to

illustrate insects, plants etc. as seen through microscopes. Published in January 1665, the first major publication of the Royal Society, it became the first scientific best-seller, inspiring a wide public interest in the new science of microscopy. It is also

notable for coining the biological term cell.

Célula

?

Célula – Cella – latim = pequena cavidade

Evolução

?

“ ...pude perceber claramente que toda a cortiça era perfurada e porosa,

assemelhando-se a um favo de mel... esses poros ou células não eram muito profundos e eram semelhantes a um grande número de

pequenas caixas... Esta observação microscópica da textura da cortiça – que eu creio ter sido a primeira porque não há nada escrito por outra pessoa que o tenha mencionado – dão uma razão inteligível dos

fenômenos que se dão na cortiça...”

1675, Royal Society of London

Robert Hooke(1635-1703)

Evolução

?

Anton van Leeuwenhoek(1632-1723)

Microscopista Holandês

1674- Descobre Protozoário Flagelado

1675- Descobre Glóbulos vermelhos sanguíneosHumanos, peixes, anfíbios e suínos

1677- Descreve os espermatozóides (Parasitas dos órgãos sexuais)Humanos, peixes, anfíbios aves e cães

1683- Descreve uma bactéria – cálculo dental = “Animacules”Descreve Bactérias e protozoários nas fezes

Pai da Microbiologia moderna

1674 1675 1677 1683

Evolução

?

“ No ano de 1675, em meados de setembro... Descobri criaturas vivas na água da chuva que ficara estagnada por

alguns dias num novo barril... Isso encorajou-me a investigar essa água mais atentamente, já que esses

[animais] me pareciam aos olhos mais de dez mil vezes menores do que o [animal]... De nome pulga-d’água, que se

pode ver em movimento na água à vista desarmada.”

“ Vieram várias damas a minha casa ansiosas para ver as pequenas enguias no vinagre, mas algumas ficavam tão enjoadas com o espetáculo que juravam nunca mais usar vinagre. E se alguém contasse a essas pessoas, no futuro, que há mais dessas criaturas nos resíduos dos dentes da boca de um homem do que o total de homens de todo um reino? Especialmente naquelas que nunca limpam os dentes.”

1665, Royal Society of London

Anton van Leeuwenhoek(1632-1723)

Microscopista Holandês

Evolução Nicolaas Hartsoeker(1656-1725)

Cientista Holandês

1695 - Teoria do Homúnculo

Microscópio“Parafuso-barril”

Revolução?

Década 30 – Séc. XIX - 1838

- Célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos

- Todas as células se originam de células pré-existentes

TEORIA CELULAR

Botânico AlemãoMatthias Jakob Schleiden

(1804-1881)

Fisiologista AlemãoTheodor Schwann

(1810-1882)TEORIA CELULARNascimento da

Biologia Celular

Fisiologista e Patologista AlemãoRudolph Virchow(1821-1902)

1675 1677 16831674

Evolução?

Teoria Celular

Virchow

Evolução?

Década 30 – Séc. XIX 1675 1677 1683

TEORIA GERAÇÃO ESPONTÂNEA

- Seres Vivos se originavam de

matéria inanimada

- Força vital, tipo de

princípio ativo, permitiria

que a matéria bruta se

transformasse em ser vivo

- Todos os organismos são

feitos de células

- Célula é a unidade básica

estrutural e funcional de

todos os seres vivos

- Todas as células se originam

de células pré-existentes

TEORIA CELULAR

Organelas CelularesNúcleo

Robert Brown (1838)Botânico Escocês

Células de orquídeas

MitocôndriaAlbert von

Kölliker(1857)Cientista Suíço

1º a isolar Células dos tecidos;

Escreveu 1º tratado de histologia e

embriologia humana

Complexo de Golgi

Camillo Golgi(1898)Fisiologista Italiano

Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina 1906

Compotamento dos Cromossomos na

mitose

Walther Flemming (1879)Biólogo Alemão

Divisão celular em guelras de salamandras

Corantesx

Tecnologia

Evolução

?

Corantes

Anilina

1882-1883Identifica m.o.- TUBERCULOSE

(mycobacterium tuberculosis) - CÓLERA (Vibrio cholerae)

Heinrich Hermann Robert Koch

Médico, patologista e bacteriologista alemão


Revolução no estudo laboratorial dos tecidos

nervosos Fundador da neuroanatomia

Camillo GolgiMédico Histologista

Italiano

Nitrato de prata


Santiago Ramón CajalMédico e Histologista

Espanhol

Evolução

Paul Ehrlich1854-1915

Médico Biólogo Bacteriologista Alemão

1878 Tese Doutorado

Corantes podem ser:

1)Ácidos2)Básicos3)Neutros

Revolucionou os métodos de Laboratório

Desenvolvimento das técnicas de coloração

CorantesPrêmio Nobel de Fisiologia

e Medicina 1908

TecnologiaEstudar as células no Séc. XIX não era uma tarefa muito fácil...

Ernst Leitz

Cria o Revólver

Várias objetivas acopladas a um mesmo microscópio

Permite aumentos variados (até 1000x)

Tecnologia1873

Aperfeiçoamento das Lentes

Carl Zeiss(1816-1888)

Inventor alemão

Tecnologia

1872 - Na exibição industrial da Turíngia consta que o prêmio foi

por instrumentos “pertencentes a mais excelente classe dos

produzidos em toda Alemanha” e cujo “sistema de lentes se

sobressaem particularmente por causa das imagens nítidas,

brilhantes e perfeitas produzidas”.

Estabeleceram as bases científicas da construção de microscópios

Ernst Karl Abbe(1840-1905)Físico alemão

Aperfeiçoamento das LentesTecnologia

1930 – Jamin Lebedeff

Microscópios Fotônicos

Microscópio de interferência- Permite observar o relevo das

estruturas

1932 – Frits Zernike

Microscópio de contraste de fase- Permite visualizar estruturas intracelulares em

células vivas – sem corantes- Converte mudanças nas fases da luz em brilho

Prêmio Nobel de Física 1953

EvoluçãoTécnicas de Microscopia Óptica

2) Campo Escuro1) Campo Claro 3) Contraste de Fases

4) Contraste Interferencial 5) Polarização 5) Fluorescência

EvoluçãoTécnicas de Microscopia

1) Campo Claro

O feixe de luz passa através da amostra sendo captado pela objetiva

Aplicação: muito usado para o exame de rotina das lâminas histológicas, visualização

de tecido células, microrganismos nos laboratórios de análise clínica e pesquisa.


2) Campo Escuro

Alguns raios luminosos incidem na amostra e são captados pela lente objetiva, o que

gera “figuras” luminosas em um fundo escuro.

Apenas a luz que foi dispersa ou refratada pelas estruturas na amostra alcançam a

lente.

Aplicação: indicada para amostras com pouco

contraste.

Na prática clínica, serve para examinar a existência

de cristais na urina, como os de ácido úrico e

oxalato, e identificar bactérias como espiroquetas,

em particular Treponema pallidum, microrganismo

responsável pela sífilis.


3) Contraste de Fases

Utiliza um sistema de lentes que transforma diferenças de fase em diferenças de intensidade. A luz

atravessa diferentes quantidades de matéria, o que gera diferentes índices de refração.

Aplicação: possibilita o exame de células e tecidos não corados e é

muito usado para análise de células vivas (geralmente em cultura),

microrganismos, seções de tecidos finos, fibras, dispersões de látex,

partículas subcelulares (incluindo o núcleo e outras organelas),

diagnóstico de células tumorais, hematologia, virologia, bacteriologia,

parasitologia e biologia marinha.


4) Contraste Interferencial

Possibilita quantificar a massa de tecido, e avaliar as propriedades de superfície das células e de

outros materiais biológicos.

Luz atravessa diferentes quantidades de matéria – porção escura = + densa/ porção clara= - densa

Aplicação: as amostras não precisam ser fixadas e coradas, por isso

permite a observação de estruturas transparentes e materiais sem

coloração, tecidos e células vivas podem ser estudados. Por sua

melhor resolução, a visualização da imagem tem aparência 3D..


5) Polarização

É uma modificação simples do microscópio óptico, no qual um filtro polarizante (o polarizador) está

localizado entre a fonte de luz e o espécime, e um segundo polarizador (o analisador) está localizado

entre a lente objetiva e a ocular. Esses filtros modificam a luz e são eficientes na análise de materiais

biorrefringentes (que produzem dupla refração).

Aplicação: usa-se para o estudo de paredes celulares,

mole culas de DNA, celulas musculares estriadas,

espermatozoides, colageno, detecção de substâncias

minerais em tecidos diferentes, entre outros.


5) Fluorescência

O microscópio de fluorescência usa a capacidade de algumas moléculas em fluorescer sob luz

ultravioleta, visualizando moléculas autofluorescentes, como a vitamina A, ou ainda marcando as

amostras, com a fluorescência introduzida.

A excitação e a emissão de luz das moléculas fluorescentes são reguladas por filtros para promover

cor e contraste.

Aplicação: detecção de antígenos ou anticorpos nos procedimentos de

coloração imunocitoquímicos, moléculas fluorescentes específicas

também podem ser injetadas em um animal ou diretamente em células, e

usadas como rastreadores.

Microscópios Fotônicos Microscópios Eletrônicos

Microscópios Fotônicos/Óptico Microscópios EletrônicosOlho Humano

Luz visível Comp. onda 0.55 m Lente biconvexa =

cristalino L.R. = 0,2 mm

Luz visível Comp. onda 0.55 m Lentes de vidro

L.R. = 0,2 µm (1000 x)

Feixe de elétrons Comp. Onda 0.005 nm Lentes Magnéticas

L.R. = 0,2 nm (1.000.000)

EvoluçãoTécnicas de Microscopia Eletrônica

2) Microscopia Eletrônica de

Varredura

1) Microscopia Eletrônica de Transmissão

3) Microscopia Eletrônica de Tunelamento

09/03/1931 – Ernst RuskaFísico Alemão

Microscópios Eletrônicos

1º Microscópio Eletrônico de Transmissão

Ultrapassa a resolução do m.o.

1939 – Siemens – produção comercial


1935 Max Knoll – descreve a concepção do MEV


Microscópio Eletrônico de Varredura

Permite visualizar a superfície de amostras

1938 Manfred von Ardenne – constrói o 1º MEV

1942 laboratórios RCA – 1º MEV para observação de amostras espessas

1965 Cambridge Scientific Instrument– 1º aparelho comercial


Microscópio Eletrônico de Tunelamento


1981

Gerd BinnigFísico Alemão

Heinrich RoherFísico Suíço

Permite visualizar átomos e moléculas, medi-las e manipulá-las

Keith Roberts PorterBiologista celular

Canadense

Ultramicrótomo

Tecnologia 1950

1 a 10 µm

20 a 100 nmJoseph Blum

Mecânico Americano

Imunologia

Revolução

Imunohistoquímica / ImunofluorescênciaDécada de 1940

Conjugação de anticorpos específicos com corantes (fluorescentes)

Albert HewettCoons

Pesquisador e médico

americano

Permite detectar proteínas nas células

Química

Histologia

RevoluçãoFracionamento subcelular

Década de 1940 e 1950Isolamento dos compartimentos celulares


Albert ClaudeBiólogo Belga

Christian de DuveBiologista Britânico

George Emil PaladeBiologista celular

Romeno

Revolução

Albert ClaudeBiólogo Belga

George Emil PaladeBiologista celular

Romeno

Christian de DuveBiologista Britânico

Lisossomos

Peroxissomos

Retículo Endoplasmático

RevoluçãoMicroscopia Confocal

Final anos 1960Permite investigar processos celulares em

células vivas

Corantes fluorescentes

Realiza reconstruções 3D da célula

Mojmir PetranBiofísico

Tchecoslováqio

M. David EggerMédico Americano

RevoluçãoCitometria de Fluxo

• 1953 Wallace H. Coulter – primeiro citômetro• 1960 Wolfgang Göhde – incorporou a fluorescência• 1970 Leonard Arthur Herzenberg – FACS – Fluorescent Activated Cell Sorter

Permite contar, examinar e classificar partículas microscópicas suspensas em meio líquido em fluxo

Anticorpos ligados a corantes fluorescentes

Permite separar as células de interesse e recultivar (SORTER)

EvoluçãoSéc XXI

Ampliamos as possibilidades tecnológicas

Tornamos os processos mais

ágeis

Diminuímos o custo dos

equipamentos

Níveis de Organização Celular

Todos os processos vitais ocorrem dentro da célula

Formados por uma única célula

Unicelulares

Pelczar, 1996.

Bactérias, Protozoários, Algas e Fungos

Alga

Arqueia

Alga

Valonia Ventricosa

Bactéria

Bacilo

Protozoário

Ameba

Níveis de Organização Celular

multicelulares

Formados por muitas células

Os processos vitais dependem da interação entre as células

Todos os animais e as plantas

Níveis de Organização Celularmulticelulares

Células possuem funções especializadas

Formados por mais de uma célula

Usam a mitose para crescimento e reparo

Reprodução Sexuada ou Assexuada

Unicelulares

Organelas celulares tem que realizar os processos vitais

Formados por uma única célula

Usam a mitose para reprodução

Reprodução Assexuada

Alguns podem usar reprodução assexuada Se reproduzem

Eliminam resíduos

Tipos de Células

Células Procariontes Células Eucariontes Tamanho 0,2 a 2 µm Tamanho 5 a 100 µm

Um único cromossomo - circular

Núcleo sem membrana

Ribossomos 70S soltos no citoplama

Todas possuem parede celular

Sem organelas

Mais de 1 cromossomo - linear

Núcleo com membrana

Possuem citoesqueleto

Com organelas isoladas

Ribossomos 80S aderidos à membrana

Evolução?

Citologia (1970)- Aspectos MORFOLÓGICOS

Biologia Celular (1980 - Atual)

- Aspectos MORFOLÓGICOS- Aspectos FUNCIONAIS- Aspectos MOLECULARES

?

Célula

Evolução?

Evolução

Evolução?

Evolução

Archives of Biochemistry and Biophysics. V.473; p.166-171; 2008.

Evolução

Amato et al, 2019.

Evolução?

[email protected]


profa. dra. bellaluna colombiniishikiriama

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