Profa. Dra. BellaLuna ColombiniIshikiriama
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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
Profa. Dra. Bella Luna Colombini Ishikiriama
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)
Lentes
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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.
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?
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
Evolução
?
Corantes
Anilina
1882-1883Identifica m.o.- TUBERCULOSE
(mycobacterium tuberculosis) - CÓLERA (Vibrio cholerae)
Heinrich Hermann Robert Koch
Médico, patologista e bacteriologista alemão
Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina 1905
Revolução no estudo laboratorial dos tecidos
nervosos Fundador da neuroanatomia
Camillo GolgiMédico Histologista
Italiano
Nitrato de prata
Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina 1906
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
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
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.
EvoluçãoTécnicas de Microscopia
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.
EvoluçãoTécnicas de Microscopia
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.
EvoluçãoTécnicas de Microscopia
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..
EvoluçãoTécnicas de Microscopia
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.
EvoluçãoTécnicas de Microscopia
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/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
Prêmio Nobel de Física 1986
1935 Max Knoll – descreve a concepção do MEV
Microscópios Eletrônicos
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
Microscópios Eletrônicos
Microscópio Eletrônico de Tunelamento
Prêmio Nobel de Física 1986
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
Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina 1974
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
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