04-Aug-17 O que é Biologia do Desenvolvimento? · B. Torta de limão com cobertura de merengue C....
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BMC 0143
BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO
O que é Biologia do Desenvolvimento?
EMBRIOLOGIA CLÁSSICA
Div
isã
o C
elu
lar
Mo
rfo
gê
nese
Difere
ncia
çã
o
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1. De onde as células vêm? PARA ONDE vão?
2. O que estas células PODEM ser?
3. QUANDO elas decidem o que vão ser?
4. COMO ocorre esta decisão?
EMBRIOLOGIA CLÁSSICA + MECANISMOS= Biologia do Desenvolvimento
Evolução
(Evo-Devo)
Ambiente e Especiação (ECO-Devo)
QUAL O IMPACTO DA BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO?
QUAL O IMPACTO DA BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO?
Como que células tronco diferenciam?
QUAL O IMPACTO DA BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO?
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QUAL O IMPACTO DA BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO? bmc0143.wordpress.com
www.youtube.com/ireneyan1
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Avaliação Teórica
• As provas teóricas terão duração de
120 minutos e serão dissertativas.
• Prova substitutiva: substitui provas
perdidas pelo aluno, com toda a
matéria. Atestado médico.
• Prova Recuperativa: 3<Média final<5; 70% de frequência
Média Final
Média final = (soma das notas das 3 provas teóricas) + (média do projeto experimental)
4
Média final = (soma das notas das 3 provas teóricas) + (média do projeto experimental)
4
Prova 1 + Prova 2 + Prova 3
3
REGRAS A SEREM CUMPRIDAS NAS AULAS PRÁTICAS
O CUMPRIMENTO DESTAS REGRAS É OBRIGATÓRIO PARA AS AULAS !!!!
1. MELECA E MALOCA NÃO!!! Vocês terão a sua disposição, baldes forrados com saco plástico e papel higiênico. Eles estão aí para que VOCÊ MANTENHA A SUA BANCADA, CHÃO, TETO ETC LIMPOS!! É imprenscidível que a sala esteja limpa no final das aulas,caso contrário o curso perde o direito a aulas práticas.
2. LAVE AS MÃOS. Ovos podem ter Salmonella. Lavem as mãos depois das aulas.
3. LUPAS e MICROSCÓPIOS. Cada dupla é responsável por retirar e guardar as lupas no armário. Use apenas a lupa designada para sua dupla.
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Material da Prática
• 2 pinças de ponta fina
• 1 tesoura de manicure
• Cada aluno terá um cartão único com o código visual
• O código tem 4 lados: A, B, C e D
• Apresente a SUA OPÇÃO PARA CIMA
• Qual sobremesa você prefere?
A. Mousse
B. Torta de limão com cobertura de
merengue
C. sorvete da Haagen Das
D. Creme de papaya com cassis
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• Se você tivesse que escolher com
quem ficaria numa ilha escolheria:
A. Cãozinho
B. Wesley Safadão
C. Sabrina Sato
D. antes só que mal acompanhado(a)/eu
me basto
ATORES
PALCO
vagina
cervix
útero
oviduto
ovário
Óvulo
Espermatozóide
Zigoto
FINAL FELIZ
Zigoto diplóide (2n)
com os dois prónucleos da mesma espécie.
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Espermatozóide Ovócito
Contribuição gênica Contribuição gênica
Motilidade
Reconhecimento espécie-
específico
Reconhecimento espécie-
específico
Penetração de barreiras
mecânicas e químicasPrevenção da Polispermia
Nutrição do zigoto Cabeça
(com Núcleo +
ACROSSOMA)
Bainha
Mitocondrial
FLAGELO
ESPERMATOZÓIDE
Espermatozóide Estrutura
Contribuição gênica Núcleo Haplóide
Motilidade Flagelo
Reconhecimento espécie-
específicoProteínas na membrana
Penetração de barreiras
mecânicas e químicasAcrossoma
Motor Combustível BOMBA DSMAC Tercom
Sistema de teleguia
Espermatozóide x Míssil teleguiado
Mitocondriacombustível
Flagelomotor Núcleo
Vesícula acrossomica
Espermatozóide x Míssil teleguiado
MitocondriaCombustível
Provê ATP
para os
batimentos
flagelares
FlageloMotor
Composto de feixes
de microtúbulos
que se deslizam
uns sobre os outros
na presença de
ATP.
Núcleo
Carga
genética
haplóide
altamente
condensado
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Espermatozóide x Míssil teleguiado
Vesícula Acrossomal ou Acrossomo
Organela
intracelular
contendo alta
concentração de
enzimas
proteolíticas (i.e.
capazes de quebrar
proteínas)
A cabeça do espermatozóide tem 3 bicamadas lípidas: a membrana plasmática + 2 membranas do acrossomo
Memb. Plasmática
Memb. Externa do
acrossomo
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
A cabeça do espermatozóide contém receptores para proteínas da Zona Pelúcida
Receptor para proteína ZP3
Receptor para proteína ZP2
Memb. Plasmática
Memb. Externa do
acrossomo
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
Um aluno de IC gostaria de marcar com imunofluorescência a cabeça do espermatozóideíntegro. Qual anticorpo seria melhor?
a) anti-histonab) anti-ZP2c) Anti-receptor para proteína ZP2d) Anti-receptor para proteína ZP3
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Um aluno de IC gostaria de marcar com imunofluorescência a cabeça do espermatozóideíntegro. Qual anticorpo seria melhor?
a) anti-histonab) anti-ZP2c) Anti-receptor para proteína ZP2d) Anti-receptor para proteína ZP3
A motilidade do espermatozoide aumenta à medida que progride pelo trato reprodutório masculino.
Capacitação :
•Aumento da fluidez de membrana com a remoção de colesterol.
•Modificação das proteínas da membrana plasmática do espermatozóide
A maturação do espermatozóide continua no trato reprodutor feminino: CAPACITAÇÃO Capacitação :
Maturação do espermatozóide no trato uterino:
•Aumento da fluidez de membrana com a remoção de colesterol.
•Modificação das proteínas da membrana plasmática do espermatozóide
Auxilia na fusão do memb do espermatozóide com o óvulo
Facilita o reconhecimento de proteínas da Zona Pelúcida
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Ovócito
Contribuição gênica Núcleo Haplóide
Reconhecimento espécie-específico Zona Pelúcida
Prevenção da PolispermiaZona Pelúcida Modificada
Grânulos Corticais
Nutrição do zigoto Citoplasma
Ovócito DIFERENCIAÇÃO
Indução da Motilidade
Fatores Quimiotáticos
(identificados em animais de
fert. Ext)
Reconhecimento espécie-
específicoProteínas de Zona Pelúcida
Prevenção da Polispermia
•Grânulos corticais
•Expressão de canais iônicos
na memb.
Fusão dos prónucleos
Nutrição do Zigoto Acúmulo de proteínas e RNA
ZP1
ZP2
ZP3
A Zona Pelúcida é uma barreira molecular constituída de uma trama de proteínas.
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http://cdin.us/be/astounding-microscopy-pics/
A ZONA PELÚCIDA é uma trama proteica extracelular que encapsula o óvulo
ZP1
ZP2
ZP3
A Zona Pelúcida é uma barreira física e molecularconstituída de uma trama de proteínas extracelulares.Em especial;ZP3 e ZP2
o que são GRÂNULOS CORTICAIS?Vesículas intracelulares abaixo da membrana do ovócito
Os GRÂNULOS CORTICAIS são uma barreira de vesículas exocíticas que impedem a polispermia.
http://visualsunlimited.photoshelter.com/image/I0000u8hiJGn2_Pg
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PALCO
vagina
cervix
útero
oviduto
ovário
Óvulo
Espermatozóide
Zigoto
• Reação Acrossomal
•Reconhecimento de proteínas da Zona Pelúcida
• Reação da Zona Cortical
PENETRAÇÂO DAS BARREIRAS
LEVANTAMENTO DE BARREIRAS (prevenção de polispermia)
A cabeça do espermatozóide contém receptores para proteínas da Zona Pelúcida
Receptor para proteína ZP3
Receptor para proteína ZP2
Memb. Plasmática
Memb. Externa do
acrossomo
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
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1. Reconhecimento proteína-proteína da proteína de membrana plasmática do espermatozóide com a ZP3
2. Reação acrossomal com exocitose das enzimas proteolíticas
3. Exposição da proteína de membrana interna do acrossomo que reconhece a ZP2
A cabeça do espermatozóide contém receptores para proteínas da Zona Pelúcida
Receptor para proteína ZP3
Receptor para proteína ZP2
Memb. Plasmática
Memb. Externa do
acrossomo
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
ZP3ZP1:ZP2ZP3
ZP1
ZP2
ZP3
A cabeça do espermatozóide contém receptores para proteínas da Zona Pelúcida
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Contato do espermatozóide com
a Zona Pelúcida (ZP3)
Aumento de Cálciointracelular livre
Exocitose do Acrossomo
Penetração da Zona Pelúcida
Fusão das membranas
Em mamíferos
•Receptor para proteína da Zona Pelúcida ZP3
•Vesícula acrossômica intacta
A cabeça do espermatozóide se liga ao ZP3
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A interação da ZP3 com o Receptor de ZP3 é uma forma de reconhecimento de espécie
A interação entre as proteínas de membrana do espermatozóidee as proteínas da Zona Pelúcida é ESPÉCIE-ESPECÍFICA
Com capacitaçãoSem capacitação
Neste experimento, os espermatozoides foram incubados na presença de diferentes concentrações de proteína ZP( Alexa-ZP no eixo x) fluorescentes durante a capacitação.
A emissão de fluorescência (eixo y) foi medida para cada concentração de Alexa-ZP
Com capacitaçãoSem capacitação
Podcemos inferir que a capacitação:A. Reduz a afinidade do espermatozoide a Zona pelúcidaB. Aumenta a afinidade do espermatozoide a Zona pelúcidaC. Aumenta a afinidade da Zona Pelúcida ao espermatozoideD. Reduz a afinidade da Zona Pelúcida ao espermatozoide
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Com capacitaçãoSem capacitação
Podcemos inferir que a capacitação:A. Reduz a afinidade do espermatozoide a Zona pelúcidaB. Aumenta a afinidade do espermatozoide a Zona pelúcidaC. Aumenta a afinidade da Zona Pelúcida ao espermatozoideD. Reduz a afinidade da Zona Pelúcida ao espermatozoide
Após contato com a Zona Pelúcida (ZP3):
1. Aumento de Cálcio citoplasmático proveniente dos estoques intracelulares
2. Exocitose da Vesícula Acrossômica
3. Exposição da membrana interna da V. Acrossomica
A Vesícula Acrossômica contém enzimas que auxiliam na:
•penetração do espermatozóide
•Deflagração da REAÇÃO CORTICAL ou de ZONA
A exocitose do acrossomo expõe a membrana interna da cabeça do espermatozóide
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ZP3 da Zona Pelúcida Aumento Cálcioi Reação Acrossomal
Ca++
Ca++
Mas, se na exocitose do acrossomo é perdida a proteina de membrana que reconhece a ZP3, como que o espermatozóide permance aderido a Zona Pelúcida?
A membrana interna da cabeça do acrossomo contém receptores para ZP2
APÓS A REAÇÃO ACROSSOMAL, a membrana interna da v. acrossomica se liga ao ZP2
Receptor para proteína ZP3
Receptor para proteína ZP2
Memb. Plasmática
Memb. Externa do
acrossomo
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
A exocitose do acrossomo expõe a membrana interna da cabeça do espermatozóide
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Receptor para proteína ZP3
Receptor para proteína ZP2
Memb.
Interna do
acrossomo
Conteúdo
acrossomal
A exocitose do acrossomo expõe a membrana interna da cabeça do espermatozóide
Um aluno de IC gostaria de marcar com imunofluorescência a cabeça do espermatozóidedepois da reação acrossomal. Qual anticorpo seria melhor?
a) anti-histonab) anti-ZP2c) Anti-proteína que interage com ZP2d) Anti-proteína que interage com ZP3
Um aluno de IC gostaria de marcar com imunofluorescência a cabeça do espermatozóidedepois da reação acrossomal. Qual anticorpo seria melhor?
a) anti-histonab) anti-ZP2c) Anti-proteína que interage com ZP2d) Anti-proteína qu e interage com ZP3
reação acrossomica
antes depois
A reação acrossomal expõe sítios com afinidade para ZP2 no espermatozóide
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Você trabalha na Novartis e está testando novas formas de anticoncepcional. Qual destas estratégias você acha que teria maiores chances de funcionar?
a)Anticorpo para proteína que interage com ZP3b)Aumento de Cálcio extracelularc)Anticorpo para enzimas acrossomaisd)Anticorpo para ZP3
Você trabalha na Novartis e está testando novas formas de anticoncepcional. Qual destas estratégias você acha que teria maiores chances de funcionar?
a)Anticorpo para proteína que interage com ZP3b)Aumento de Cálcio extracelularc)Anticorpo para enzimas acrossomaisd)Anticorpo para ZP3
Hum Reprod. 1999 Mar;14(3):593-600.Antibodies to human ZP3 induce reversible contraception in transgenic mice with 'humanized' zonae pellucidae.Greenhouse S1, Castle PE, Dean J.Author informationAbstractThe initial spermatozoon-egg interaction of mammalian fertilization is mediated by the zona pellucida, an extracellular matrix composed of three glycoproteins (ZP1, ZP2, ZP3). These proteins are sufficiently conserved between human and mouse to form chimeric zonae pellucidae, and genetically engineered mice in which the endogenous mouse ZP3 has been replaced by human ZP3 have 'humanized' zonae, but normal fertility. Administration of monoclonal antibodies to mouse ZP3 does not affect fertility in these animals, but administration of antibodies to human ZP3 results in long-term, reversible contraception. The antibodies coat the zonae pellucidae surrounding growing oocytes within the ovary and their presence in the zona matrix inhibits, but does not eliminate, sperm binding. The contraceptive effect is attributed to steric hindrance that decreases sperm binding and prevents penetration through the zona pellucida. The resumption of fertility is associated with the disappearance of antibodies from the zona matrix. No adverse effect on mating behaviour, ovarian histology or fetal development (if administered after fertilization) is detected in treated females. These results suggest that transgenic mice expressing human proteins will prove useful in assessing contraceptive efficacy of zona epitopes in the rational design of immunocontraception directed at the human zona pellucida.
Fertilização in vitro com esperma congelado:
1. Capacidade metabólica
2. Motilidade espermática
3. Atividade Enzimática
4. Membrana Intacta
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FINAL FELIZ ???
Zigoto diplóide (2n) E APENAS DIPLÓIDE
com os dois prónucleos da mesma espécie.
Fertilização normal Polispermia
A fertilização por mais de um espermatozóide (POLISPERMIA) aborta o desenvolvimento do zigoto
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O PROBLEMA DA POLISPERMIA...
•Concentração reduzida de esperma durante a
fertilização (~200/200M)
•Reação da zona cortical
(exocitose de grânulos corticais)
modificação do ZP3 e
ZP2
ZP1
ZP2
ZP3
A Reação Cortical em Mamíferos•Modifica a ZP3 e ZP2, impedindo a ligação de espermatozóides (reação de Zona);
A REAÇÃO DA ZONA CORTICALContato do espermatoz. com
a membrana do ovócito
Aumento de Cálciointracelular livre
Exocitose dos grânulos corticais
Modificação das proteínas ZP
Inibição de fertilizações adicionais
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o que são GRÂNULOS CORTICAIS?Vesículas intracelulares abaixo da membrana do ovócito
ZP3/ZP2
Zona
Pelúcida
Memb
Plasmática
Citoplasma
do óvulo
Espaço
extracelular
ou
perivitelínico
ZP3/ZP2
Zona
Pelúcida
Memb
Plasmática
Citoplasma
do óvulo
Espaço
extracelular
ou
perivitelínico
Os GRÂNULOS CORTICAIS contêm enzimas modificam a ZP2 e ZP3, de forma que não são mais reconhecidas pelo espermatozóide
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A fertilização causa uma onda de aumento de Cálcio intracelular Contato do espermatoz. com a membrana do ovócito
Aumento de Cálciointracelular livre
Exocitose dos grânulos corticais
Modificação das proteínas ZP
Inibição de fertilizações adicionais
Neste experimento, foi realizado fertilizações in vitro com concentrações diferentes de solução de espermatozoides. O sucesso da fertilização foi verificado pela formação de mórulas
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Porque a taxa de fertilização reduziu com o aumento de concentração?
A. Porque o número de ovos variouB. Porque os espermatozoides não conseguiam se mexerC. Porque ocorreu polispermiaD. Porque existem oscilações em sistemas biológicos
Porque a taxa de fertilização reduziu com o aumento de concentração?
A. Porque o número de ovos variouB. Porque os espermatozoides não conseguiam se mexerC. Porque ocorreu polispermiaD. Porque existem oscilações em sistemas biológicos
MIO Y., MAEDA K., 2008 American journal of obstetrics and gynecology 199: 660.e1–5.
Importante: A ovulação libera um ovócito primário cuja Meiose II ainda não terminou!
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Mórula
BlastocistoBlástula
Compactação
Cavitação
NA COMPACTAÇÂO as junções intercelulares são reforçadas, permitindo que ocorra a CAVITAÇÂO
A BLASTOCELE é uma cavidade preenchida por pressão osmótica durante a CAVITAÇÂO
Massa
Celular Interna
Blastocele
Trofoblasto
Zona Pelúcida
Ao final de várias mitoses, distinguem-se duas populações de células:
•Massa Celular Interna•Trofoblasto
Embrião Propriamente Dito
Porção Embrionária da Placenta
Porção Embrionária da Placenta
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Compactação “Eclosão”da Zona P.
A blastocele cria pressão para que o blastocisto possa eclodir da Zona Pelúcida
A invasão do embrião é realizada pelas células da TROFOECTODERME
IMPLANTAÇÃO IMPLANTAÇÃO
No momento da implantação, o embrião tem 3 tipos de tecidos distintos:TrofoectodermeMassa Celular Interna= Epiblasto+ Hipoblasto
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A trofoecdoderme forma a porção fetal (Córion) da placenta
(
O blastocisto pode incorporar células de outro animal, formando quimeras
Genótipo para pelagem escura: E/EGenótipo para pelagem clara: e/e
Este camudongo foi gerado a partir de uma morula-quimera. A percentagem de células no córion dele durante sua gestação que são E/E é de
a)25%b)50%c)100%d)Entre 0% e 100%
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Genótipo para pelagem escura: E/EGenótipo para pelagem clara: e/e
Este camudongo foi gerado a partir de uma morula-quimera. A percentagem de células no córion dele durante sua gestação que são E/E é de
a)25%b)50%c)100%d)Entre 0% e 100%
)
A massa celular interna vira um blastodisco de duas camadas: Epiblasto e Hipoblasto/Endoderma primitivo
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A massa celular interna vira um blastodisco de duas camadas: Epiblasto e Hipoblasto/Endoderma primitivo
potencial
diferenciação
O que diferencia a célula da MASSA CELULAR INTERNA e da TROFOECTODERME?
EXISTEM MARCADORES MOLECULARES?
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( MyoD
Tor70, Keratan Sulphate (MZ15)
GATA-2/4
xPax-2
Hoxb-9 N-CAMNeural
Marcadores Moleculares (molecular markers) são genes/proteínas característicos para cada tecido
O anticorpo anti-delta-cristalina marca especificamente o cristalino,
i.e. delta cristalina é um bom marcador para cristalino
)
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CDX2 é expresso apenas na trofoectoderme
OCT 4 é expresso em todas as células da massa celular interna (MCI)
Cdx2 e Oct4 lentamente se tornam mutuamente exclusivos
TEMPO
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potencial
diferenciação
O que diferencia a célula da ENDODERMA primitiva/HIPOBLASTO
do EPIBLASTO?
GATA e Oct4 são mutuamente exclusivos
TEMPO
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A reprogramação de células somáticas para iPS (células de pluripotência induzida) depende da transfecção de Oct4 e outros fatores.
Trofoectoderma (Cdx2)Epiblasto (OCt4/Nanog)Hipoblasto (Gata 6)
O embrião está implantando na parede uterina,Já tem uma trofoectoderma e duas camadas celulares: o Epiblasto e o Hipoblasto