Reprodução nos seres vivos

Como todos sabemos, todas as espécies possuem a capacidade de originar descendentes. Este processo designa-se de reprodução, e é responsável pela continuidade das gerações e a transmissão da vida.
Os processos de reprodução são muito variados, existindo duas formas diferentes de reprodução:

Fig.1 - Imagem de vários seres vivos e da sua reprodução

- Reprodução assexuada – formam-se novos indivíduos a partir de um só progenitor, sem ocorrer qualquer fusão de gâmetas, ou seja, não ocorre a fecundação.

- Reprodução sexuada – os descendentes possuem diversidade genética resultante da fusão de duas células reprodutoras com origem, na maioria dos casos, num progenitor masculino e num feminino.


Reprodução assexuada:

Os seres procariontes bem como a maioria dos seres unicelulares eucariontes reproduzem-se assexuadamente. Este tipo de reprodução pode também ocorrer em muitos seres multicelulares.

Existem diversas estratégias relacionadas com a reprodução assexuada, como mostra o seguinte quadro:

Fig.2 - Processos de reprodução assexuada

Todas estas estratégias têm as seguintes características em comum:
- São rápidos;

- Conduzem à obtenção de um elevado número de descendentes;
- É necessário apenas um progenitor para originar descendentes, o que faz com que a energia utilizada seja assim economizada;
- Os descendentes apresentam a mesma informação genética em relação ao seu progenitor e entre si;
- Ocorrem quando as condições ambientais são favoráveis, permitindo o crescimento acentuado das populações.

Na reprodução assexuada, como já sabemos, um único progenitor origina vários descendentes idênticos a si, isto verifica-se porque o núcleo se divide por mitose. Por esta razão, os descendentes de reprodução assexuada são considerados clones do progenitor e por consequência, estes processos reprodutivos são métodos diferentes de clonagem.
Este tipo de reprodução garante ainda a estabilidade dos caracteres nos indivíduos ao longo do tempo.

Clonagem em plantas

Algumas plantas reproduzem-se por multiplicação vegetativa, que pode ser assim considerada como uma forma de clonagem.
A estes processos de multiplicação vegetativa das plantas juntaram-se técnicas laboratoriais tendo como base os conhecimentos acerca da totipotência das células vegetais e a acção das hormonas no desenvolvimento dos indivíduos.
Deste modo, o termo clonagem passou a ter um significado diferente. Passando a dizer respeito ao processo de obtenção de indivíduos a partir da manipulação de células e tecidos. Através da cultura in vitro podem-se obter milhares de plantas a partir de uma planta original.

Cultura in vitro ou micropropagação:

Fig. 3 - Como é feita a micropropagação ou cultura in-vitro

Fig. 4 - Micropropagação ou cultura in-vitro

Actualmente este tipo de clonagem é sobretudo utilizado em floricultura, fruticultura e sivicultura.

Apesar deste processo apresentar vantagens indiscutíveis, este não está por completo isento a algumas desvantagens como mostra o quadro seguinte:

Fig. 5 - Vantagens e desvantagens da micropropagação

Clonagem em animais

Os indivíduos da mesma espécie com a mesma informação genética, são pouco comuns, sobretudo em animais complexos. Embora, existam os chamados gémeos verdadeiros, na espécie humana. Resultam, por exemplo, da separação das duas células provenientes da primeira divisão mitótica do ovo, originando embriões geneticamente idênticos, sendo estes designados de clones já que ocorreu uma clonagem embrionária.

A clonagem em laboratório surgiu devido a estes conhecimentos adquiridos, obtendo-se in vitro embriões geneticamente idênticos. Os embriões obtidos completariam o seu desenvolvimento no útero.

Dolly - a clonagem de uma ovelha

A Dolly é um clone de uma ovelha de onde foi retirado o núcleo de uma célula diferenciada e introduzido um oócito já sem núcleo. Para que esta ovelha nascesse com sucesso foram necessárias várias tentativas.

Fig. 6 - Clonagem de uma ovelha

Com o sucesso desta clonagem foram aperfeiçoadas as técnicas de clonagem reprodutivas e diversificaram-se os mamíferos clonados.

Apesar do entusiasmo na clonagem de animais, a taxa de sucesso é considerada ainda baixa, podendo ocorrer muitas vezes, indivíduos com deformações, ou mesmo abortos. A ovelha Dolly cresceu até atingir um individuo adulto, mas acabou por ser abatida já que foi-lhe detectado um cancro no pulmão e outras doenças degenerativas.

Fig. 7 - Ovelha Dolly

Apesar dos problemas, a clonagem de mamíferos pode apresentar uma possibilidade de clonar humanos, pondo em questão vários conteúdos éticos, já que se pões em causa princípios e valores com esta manipulação dos elementos da vida.

Notícia

Unifesp: célula-tronco cura problema renal em ratos

AE - Agencia Estado

SÃO PAULO - Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) conseguiram curar insuficiência renal aguda em ratos com injeções de células-tronco da medula óssea. Segundo o nefrologista Nestor Schor, que coordena a pesquisa, há uma perspectiva real de que a técnica possa funcionar também em seres humanos - apesar de que ainda são necessários vários anos de pesquisa com animais para garantir a segurança do processo.

Os resultados são impressionantes, afirma Schor. Os experimentos começaram há cerca de um ano e meio, dentro da tese de doutorado da pesquisadora Luciana Reis. A equipa trabalha com dois modelos de insuficiência renal aguda em ratos: um induzido pelo antibiótico gentamicina (muito usado no tratamento de infecções severas) e outro, induzido por uma toxina da bactéria Escherichia coli, que causa infecções em seres humanos.

Todos os animais tratados com células-tronco tiveram melhora significativa das funções renais, com reversão do quadro de insuficiência, segundo Schor. Em seres humanos seria o suficiente para tirar um paciente da diálise, por exemplo. Segundo Schor, há vários mecanismos que poderiam explicar o efeito benéfico do procedimento. É possível que as células-tronco actuem como enfermeiras, estimulando as células do rim a trabalhar mais para reparar as lesões causadas no órgão.

As informações são do jornal O Estado de S. Paulo.

Este video fala acerca de um assunto semelhante ao noticiado.

Notícia: células-tronco

Como se pode verificar através da seguinte notícia, a clonagem e a utilização de células-tronco embrionárias não são muito bem vistos a nível ético e moral.

Vaticano condena célula-tronco embrionária e clonagem

Por Philip Pullella

CIDADE DO VATICANO (Reuters) - O Vaticano disse nesta sexta-feira que a vida é sagrada em qualquer estágio de sua existência, e condenou a fertilização artificial, a pesquisa de células-tronco embrionárias, a clonagem humana e as pílulas anticoncepcionais.

O documento sobre bioética do corpo doutrinal do Vaticano, aguardado há muito tempo, também afirma que a "pílula do dia seguinte", o DIU e os remédios que bloqueiam a acção dos hormônios necessária para manter um óvulo fertilizado no útero caem "no pecado do aborto" e são gravemente imorais.

"Dignitas Personae (dignidade de uma pessoa), uma instrução sobre algumas questões bioéticas", é uma tentativa de actualizar a postura da Igreja diante dos recentes avanços na ciência e na medicina.

O texto afirma que a vida humana merece respeito "desde os primeiros estágios de sua existência, (e) não pode nunca ser reduzida meramente a um conjunto de células."

"Portanto, o embrião humano tem, desde o começo, a dignidade que cabe a uma pessoa", diz o documento da Congregação para a Doutrina da Fé.

Ele diz que a maioria das formas de fertilização artificial "precisa ser extinta" porque "substitui o ato conjugal... que é o único capaz verdadeiramente de uma procriação responsável."

A Igreja condenou a fertilização in-vitro, dizendo que as técnicas "actuam como se o embrião humano fosse simplesmente uma massa de células para serem usadas, seleccionadas e descartadas."

O documento, altamente técnico, afirma que apenas a pesquisa com células-tronco adultas é moral, porque a pesquisa com células-tronco embrionárias envolve a destruição de embriões.

No documento, o Vaticano também defendeu o direito de intervir nesses assuntos.

"Há quem diga que o ensinamento moral da Igreja contém proibições demais. Na realidade, porém, esse ensinamento é baseado no reconhecimento e na promoção de todos os dons que o Criador presenteou ao homem: como a vida, o conhecimento, a liberdade e o amor."

Fig.1 - Células-tronco

Diferenciação celular

O desenvolvimento de um indivíduo, normalmente, compreende um conjunto de fenómenos biológicos que podem decorrer desde a célula-ovo até ao estado adulto. Neste processo, pode-se verificar a capacidade das células de se dividirem.

A divisão celular permite o crescimento dos seres pluricelulares. A reposição de várias células, como as células do fígado ou as células da epiderme da pele, podem ser repostas graças a divisões celulares. É importante referir que a regeneração de tecidos dependem também da divisão celular. Para além da reprodução e do crescimento das células, a divisão celular é fundamental ainda para assegurar a manutenção da integridade física dos indivíduos.

Diferenciação celular

As células de um organismo, que resultam das divisões mitóticas sucessivas do ovo, caso não tenha ocorrido nenhum erro, possuem exactamente o mesmo número de cromossomas com cópias idênticas de ADN.


Durante o desenvolvimento de um indivíduo, as células apesar de serem geneticamente iguais, vão sofrendo um processo de diferenciação celular, que consiste na especialização destas mesmas células, no sentido de desempenharem uma determinada função, para isso, estas tornam-se morfologicamente diferentes.

Fig.1 - Células especializadas de uma rã

A diferenciação celular permite a expressão de determinados genes e a inactivação de outros. Calcula-se que cada célula diferenciada possua apenas 5% a 10% do ADN activo, no momento da transcrição ou da tradução. O outro ADN considera-se assim que está simplesmente “adormecido”.
As células, conforme os tecidos, tornam-se assim especializadas no desempenho de uma determinada função.

Fig.2 - Regulação na expressão dos genes

As células provenientes da divisão do ovo e outro tipo de células que constituem o nosso organismo são indiferenciadas, ou seja, podem assim dar origem a células de qualquer um dos tecidos do organismo. Isto significa que em determinadas circunstâncias as células consideradas diferenciadas, perdem a sua especialização. Estas células, tendo a capacidade de originarem um novo individuo, designam-se assim de células totipotentes.
Conclui-se assim, que as células diferenciadas conservam todo o seu ADN embora apenas uma parte desse ADN esteja activa.

Actualmente, esta capacidade é utilizada em vários ramos da investigação biológica, em que se procura a partir de células totipotentes, obter tecidos e órgãos específicos, que possivelmente podem ser usados no tratamento de doenças, como a diabetes e a doença de Parkinson.
Nesta linha terapêutica, existem duas formas diferentes de procedimento. Uma delas, é a utilização das células estaminais embrionárias ou células-tronco embrionárias, que são separadas e submetidas a um tratamento que permite o crescimento dos tecidos pretendidos. O outro processo, consiste na utilização de células estaminais presentes em alguns órgãos dos indivíduos adultos (pele, medula óssea) ou o cordão umbilical dos recém-nascidos, e provocar a diferenciação nos tecidos que se pretendem. Este último, não levanta tantos problemas éticos como o primeiro.

As células totipotentes podem ainda ser utilizadas na obtenção de indivíduos geneticamente idênticos sem recurso a reprodução sexuada, designando-se assim de clonagem e os organismos ou células originados, designados de clones.

Fig.3 - Célula totipotente

O ciclo celular, bem como a expressão dos genes podem ser alterados por factores ambientais (externos às células). Alguns dos factores, podem ser os raios X, a radioactividade, certas drogas e infecções virais. Estes agentes alteram o ritmo do ciclo celular e os mecanismos de controlo da mitose, podendo assim conduzir a doenças como o cancro. Alguns destes agentes, em fases cruciais do desenvolvimento embrionário, podem conduzir ainda a alterações morfológicas e fisiológicas do embrião.

Video que fala sobre a diferenciação das células:

Notícia: cancro

Única célula de cancro pode gerar tumor

Uma pesquisa realizada nos Estados Unidos indica que apenas uma célula de cancro de pele pode ser o bastante para causar um novo tumor. "Até onde sabemos, esta é a primeira vez que foi possível mostrar que células individuais de cancro humano podem formar tumores de maneira eficiente", afirmou Sean Morrison, pesquisador que liderou estudo, divulgado na revista Nature.

A equipa do Instituto Médico Howard Hughes e da Universidade do Michigan estudou o melanoma, um cancro de pele conhecido pela sua capacidade de se espalhar. Normalmente, a habilidade de uma única célula de "semear" um novo tumor é testada quando os cientistas injectam em ratos com sistemas imunológicos enfraquecidos grandes quantidades destas células e então são contados quantos novos tumores surgem.

A proporção relativamente pequena de tumores levou à concepção em muitos cientistas de que nem todas as células de cancro podem desencadear um novo tumor e que esta habilidade estava restrita a um número pequeno de células cancerosas especializadas, ou "células-tronco cancerosas". Mas, para Morrison, esta forma de pesquisa não é ideal, pois os ratos ainda apresentam alguma imunidade a estas células cancerosas humanas, o que leva os cientistas a subestimar de forma significativa o potencial destas células.

No estudo, a equipa de pesquisadores injectou grupos de células de melanoma em ratos com sistemas imunológicos ainda mais enfraquecidos do que na forma de pesquisa tradicional e descobriu que cerca de 25% das células formaram tumores. Os cientistas também injectaram células individuais de melanoma e observaram que 27% destas células formaram tumores nos ratos.

Morrison admite que é possível que as chamadas "células-tronco cancerosas" possam ser mais comuns em certos tipos de cancro, mas "a verdade provavelmente está em algum lugar entre as duas teorias preponderantes". "Esperamos que alguns tipos de cancro sigam o modelo da célula-tronco cancerosa, enquanto outros tipos não sigam", disse.

"Muitos tipos de cancro serão como o melanoma, um tipo tradicional no qual cada célula é ruim." Ed Yong, porta-voz da entidade britânica de fomento à pesquisa sobre o cancro Cancer Research UK, afirmou que a ideia de que tumores crescem a partir de um pequeno número de "células-tronco cancerosas" é uma das mais interessantes na pesquisa.

"Mas este estudo sugere que pode não ser o mesmo para cada tipo de cancro, no melanoma uma proporção muito maior de células cancerosas são capazes de iniciar um novo tumor", afirmou.

Link:

http://www.acores.net/noticias/view-30855.html

Regulação do ciclo celular

As células apresentam diferentes formas e funções, no mesmo indivíduo, e isso deve-se aos mecanismos de regulação que activam e seleccionam diferentes porções de ADN em diferentes células.
Estes mecanismos actuam fundamentalmente em três pontos:
- No final da fase G1;
- No final da fase G2;
- Durante a mitose.


Na fase G1, existem células que não iniciam um novo ciclo ou que não apresentam condições para o fazer (podem ser células que não se dividem mais, como as células dos neurónios, ou podem não haver nutrientes suficientes, ou ainda o facto da célula não ter atingido o tamanho considerado necessário), permanecendo num estádio denominado de G0. No caso das células que não se voltam a dividir, pode ocorrer o caso, de estas permanecerem no estádio G0 até à sua morte. Pode ainda desencadear-se a apoptose ou morte celular, se o ADN se encontrar danificado, não podendo ser reparado.

No final da fase G2, há também um momento de controlo antes de se iniciar a mitose. Se a replicação do ADN ocorrer correctamente, o ciclo prossegue, caso terem ocorrido anomalias nesta replicação, o ciclo é assim interrompido, podendo a célula voltar a iniciar a fase S.

Durante a mitose, mais concretamente na metáfase, os mecanismos de regulação celular, verificam se a repartição dos cromossomas pelas células-filhas é feita de forma equitativa. Se esta repartição não ocorrer correctamente, o ciclo pode ser interrompido.

Fig. 1 - Regulação do ciclo celular nas diferentes fases.

Estes mecanismos de regulação têm um papel bastante importante no ciclo celular, já que quando estes falham, pode ocorrer, por exemplo, um cancro.

Fig. 2 - Cancro: quando as divisões celulares se descontrolam

Video em inglês onde se verifica a regulação do ciclo celular:

Ciclo celular

As células, como já sabemos, são as unidades básicas da vida, e asseguram por sua vez a continuidade dessa mesma vida, já que são estas que se dividem originando novas células. Estas quando se dividem originam cada uma, duas células-filhas idênticas geneticamente à célula-mãe.
A divisão celular, tanto nos seres eucariontes como nos procariontes, é rigorosa e precisa. A informação genética é autoduplicada, sendo as suas cópias distribuídas por cada uma das células filhas. É esta precisão e rigorosidade na duplicação e na respectiva distribuição da informação genética pelas células-filhas, que asseguram a continuidade genética da vida.

Mas afinal, o que é o ciclo celular?
Chama-se ciclo celular, ao conjunto de processos que ocorrem entre a formação de uma célula, até à sua própria divisão em duas respectivas células-filhas.

É-nos possível compreender melhor estas transformações e todo este processo, conhecendo a estrutura do material genético que se encontra distribuído por diferentes moléculas de ADN, ou seja, a estrutura dos cromossomas.

• Estrutura dos cromossomas nos organismos eucariontes
  
  Nas células eucarióticas, as moléculas de ADN encontram-se associadas a proteínas, designadas de histonas, que por sua vez, constituem uma estrutura filamentosa de cromatina dispersa, que ao se desenrolar, dá origem a uma cromatina mais condensada, um cromossoma.
  Quando o cromossoma é constituído apenas por uma molécula de ADN, é-lhe dado o nome de cromatídio, ou seja, a molécula de ADN quando duplicada, o cromossoma passa a ser formado por dois cromatídios, ligados por uma estrutura sólida e resistente chamada de centrómero.
  

Fig 1 - Estrutura dos cromossomas.

• Fases do ciclo celular
  
  A vida celular caracteriza-se principalmente pela sua natureza cíclica. Basicamente, as células crescem, aumentam o seu próprio conteúdo, e depois dividem-se.
  No ciclo celular são conhecidas duas fases:
  - Interfase;
  - Fase mitótica.
  
  · Interfase
  
  Na interfase, encontra-se o período compreendido entre o fim de uma divisão celular e o início da seguinte, em que decorre a duplicação do material genético.
  A replicação do material genético de uma célula ocorre no período S, que se encontra compreendido, respectivamente, por dois intervalos (ou fases), G1 e G2.
  
  Fase G1 – Período que decorre entre o fim da mitose e o início da síntese de ADN. Ocorre ainda uma intensa actividade biossintética (biossínteses de RNA, enzimas e proteínas), formação de organelos celulares e o consequente crescimento celular.
  
  Fase S – Replicação do ADN, associando-se as respectivas proteínas (histonas), passando o cromossoma a ser constituído por dois cromatídios ligados pelo seu centrómero (cromatina com estrutura dupla). Fora do núcleo, das células animais, ocorre ainda a duplicação dos centríolos, originando-se aos pares.
  
  Fase G2 – Este período decorre entre o final da síntese de ADN e o início da mitose. Dá-se a síntese de biomoléculas (RNA e proteínas), que vão ser utilizadas na fase mitótica. Neste período ocorre ainda o crescimento da célula.
  
  Estas diferentes fases, que caracterizam a Interfase, apresentam uma duração variável, dependendo da própria espécie, do tecido e do estádio de desenvolvimento.
  
  

  Fig 2 - Interfase do ciclo celular (fazem apenas parte a fase G1, S e G2)
  
  
  · Fase mitótica
  
  Na fase mitótica, podem considerar-se duas etapas diferentes:
  - Mitose (divisão nuclear);
  - Citocinese (divisão física do citoplasma).

• Mitose
  A mitose é o processo que ocorre na divisão das células eucarióticas, em que os seus núcleos se dividem, sendo constituídos cada um pelo mesmo número de cromossomas do núcleo inicial.
  Apesar deste processo ser considerado contínuo, costumam distinguir-se quatro estádios diferentes: prófase, metáfase, anáfase e telófase.
  
  Prófase:
  · A cromatina condensa-se, tornando-se mais grossa e mais curta;
  · Cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios ligados pelo centrómero;
  · Os centríolos começam a afastar-se em sentidos opostos, formando-se entre eles, o fuso acromático ou mitótico;
  · Os centríolos dirigem-se para os pólos;
  · Dá-se a desorganização da membrana nuclear, desaparecendo os nucleólos.
  
  Metáfase:
  · Os cromossomas atingem o seu máximo de encurtamento;
  · Os centríolos atingem os pólos da célula;
  · O desenvolvimento do fuso acromático é completado;
  · Os cromossomas dispõem-se com os respectivos centrómeros, no meio da zona equatorial, e com os braços virados para os pólos.
  
  Anáfase:
  · Clivagem dos centrómeros, separando-se os cromatídios, que por sua vez, passam a constituir dois cromossomas independentes;
  · Ao separarem-se, estes encurtam-se, migrando cada um dos cromossomas-filhos, para os pólos da célula (ascensão polar);
  · No final desta etapa, cada pólo da célula possui conjuntos idênticos de cromossomas, e de ADN.
  
  Telófase:
  · A membrana nuclear reorganiza-se em volta dos cromossomas de cada célula-filha;
  · Os núcleolos reaparecem;
  · O fuso acromático ou mitótico é dissolvido;
  · Os cromossomas descondensam-se e alongam-se, ficando mais visíveis;
  · A célula fica assim constituída por dois núcleos, terminando a mitose.

Fig 2 - Diferentes etapas da mitose (Interfase, Profase - ínicio, Profase - Fim, Metafase e Telofase).

• Citocinese:
  A citocinese corresponde à divisão física do citoplasma, consequentemente, a individualização das células-filhas. Apesar dos aspectos em comum, entre a fase mitótica das células animais, e a fase mitótica das células vegetais, encontram-se algumas diferenças.
  Nas células animais, a citocinese, consiste no estrangulamento do citoplasma. No final da mitose, forma-se um anel contráctil, na zona equatorial, que ao se contrair puxa a membrana plasmática para o interior da célula, até que as duas células-filhas se individualizem.
  Nas células vegetais, o processo é bastante diferente, já que a parede celular não permite o estrangulamento do citoplasma. Neste caso, as vesículas que provêm do complexo de Golgi distribuem-se alinhadamente pela zona equatorial, formando uma estrutura designada de fragmoplasto. É nesta estrutura plana, que mais tarde será depositada a celulose, originando a parede celular das células-filhas.
  

Fig 4- Citocinese em células animais e vegetais.

Aqui ficam um vídeo e um link de um site onde se explica sintetizadamente e facilmente, a matéria abordada.

O vídeo encontra-se em inglês, pelo que não consegui encontrar nenhum em português, e que explicasse tão bem quanto este que irei publicar.

Link:

http://www.cientic.com/portal/index.php?option=com_content&view=article&id=79%3Adiapositivos-de-ciclo-celular&catid=28%3Acrescimento-e-renovacao-celular&Itemid=94