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14.6: Articulações - Biologia

14.6: Articulações - Biologia



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Duplo articulado?

Esta pessoa tem articulação dupla? Não; não existe tal coisa, pelo menos no que diz respeito aos humanos. No entanto, algumas pessoas, como o indivíduo na foto, são muito mais flexíveis do que outras, geralmente porque têm ligamentos mais frouxos. Os médicos chamam a condição de hipermobilidade articular. Independentemente de como é chamado, as façanhas de pessoas com articulações altamente móveis podem ser bastante impressionantes.

Figura ( PageIndex {1} ): Yoga

O que são juntas?

Juntas são locais nos quais os ossos do esqueleto se conectam. No entanto, nem todas as articulações permitem movimento. Das articulações que permitem movimento, a extensão e a direção dos movimentos que permitem também variam.

Classificação das juntas

As juntas podem ser classificadas em estrutural ou funcionalmente. A classificação estrutural das articulações depende da maneira como os ossos se conectam. A classificação funcional das articulações depende da natureza do movimento que as articulações permitem. Há uma sobreposição significativa entre os dois tipos de classificações porque a função depende muito da estrutura.

Classificação Estrutural de Juntas

A classificação estrutural das articulações é baseada no tipo de tecido que liga os ossos uns aos outros na articulação. Existem três tipos de articulações na classificação estrutural: articulações fibrosas, cartilaginosas e sinoviais.

  1. Articulações fibrosas são articulações nas quais os ossos são unidos por tecido conjuntivo denso, rico em fibras de colágeno. Essas articulações também são chamadas de suturas. As articulações entre os ossos do crânio são articulações fibrosas.
  2. Articulações cartilaginosas são articulações nas quais os ossos são unidos por cartilagem. As articulações entre a maioria das vértebras da coluna vertebral são articulações cartilaginosas.
  3. Articulações sinoviais são caracterizados por um espaço cheio de líquido, chamado de cavidade sinovial, entre os ossos das articulações. Você pode ver o desenho de uma articulação sinovial típica na Figura ( PageIndex {2} ). A cavidade é cercada por uma membrana e preenchida com um líquido, chamado líquido sinovial, que fornece amortecimento extra para as extremidades dos ossos. A cartilagem cobre as superfícies articulares dos dois ossos, mas na verdade os ossos são mantidos juntos por ligamentos. O joelho é uma articulação sinovial.

Classificação funcional das articulações

A classificação funcional das articulações é baseada no tipo e grau de movimento que elas permitem. Existem três tipos de articulações na classificação funcional: articulações imóveis, parcialmente móveis e articulações móveis.

  1. As articulações imóveis permitem pouco ou nenhum movimento na articulação. A maioria das articulações imóveis são articulações fibrosas. Além dos ossos do crânio, as articulações imóveis incluem as articulações entre a tíbia e a fíbula na parte inferior da perna e entre o rádio e a ulna na parte inferior do braço.
  2. As juntas parcialmente móveis permitem um ligeiro movimento. A maioria das articulações parcialmente móveis são articulações cartilaginosas. Além das articulações entre as vértebras, eles incluem as articulações entre as costelas e o esterno (osso do peito).
  3. As articulações móveis permitem que os ossos se movam livremente. Todas as articulações móveis são articulações sinoviais. Além do joelho, eles incluem o ombro, quadril e cotovelo. As articulações móveis são o tipo mais comum de articulações do corpo.

Tipos de juntas móveis

As articulações móveis podem ser classificadas de acordo com o tipo de movimento que permitem. Existem seis classes de articulações móveis: articulações pivô, dobradiça, sela, plana, condiloide e articulada. Um exemplo de cada aula, bem como o tipo de movimento que ela permite, é mostrado na Figura ( PageIndex {3} ).

  • Uma articulação pivô permite que um osso gire em torno de outro. Um exemplo de articulação pivô é a articulação entre as duas primeiras vértebras da coluna vertebral. Essa junta permite que a cabeça gire da esquerda para a direita e vice-versa.
  • Uma junta de dobradiça permite o movimento para frente e para trás como a dobradiça de uma porta. Um exemplo de junta de dobradiça é o cotovelo. Essa junta permite que o braço se curve para frente e para trás.
  • Uma junta de sela permite dois tipos diferentes de movimento. Um exemplo de junta de sela é a junta entre o primeiro osso metacarpo da mão e um dos ossos do carpo no pulso. Essa articulação permite que o polegar se mova em direção e para longe do dedo indicador e também cruze a palma em direção ao dedo mínimo.
  • Uma junta plana, também chamada de junta deslizante, permite que dois ossos deslizem um sobre o outro. As articulações entre os tarsais nos tornozelos e entre os carpais nos pulsos são principalmente articulações de deslizamento. No pulso, esse tipo de articulação permite que a mão se curve para cima no pulso e também acene de um lado para o outro enquanto o antebraço é mantido estável.
  • Uma articulação condilóide é aquela na qual uma cabeça ovalada em um osso se move em uma cavidade elíptica em outro osso, permitindo o movimento em todas as direções, exceto a rotação em torno de um eixo. A articulação entre o rádio no antebraço e os ossos do carpo do punho é uma articulação condiloide, assim como a articulação da base do dedo indicador.
  • Uma junta esférica permite a maior amplitude de movimento de qualquer junta móvel. Ele permite movimentos para frente e para trás, bem como para cima e para baixo. Também permite a rotação em um círculo. O quadril e o ombro são as duas únicas articulações do corpo humano.

Recurso: Meu corpo humano

De todas as partes do sistema esquelético, as articulações são geralmente as mais frágeis e sujeitas a danos. Se a cartilagem que protege os ossos nas articulações se desgasta, ela não volta a crescer. Eventualmente, toda a cartilagem pode se desgastar. Esta é a causa da osteoartrite, que pode ser dolorosa e debilitante. Em casos graves, as pessoas podem perder a capacidade de subir escadas, caminhar longas distâncias, realizar atividades diárias de rotina ou participar de atividades que amam, como jardinagem ou praticar esportes. Se você proteger as articulações, poderá reduzir as chances de danos, dores e incapacidades nas articulações. Se você já tiver lesões nas articulações, é igualmente importante protegê-las e limitar danos futuros. Siga estas cinco dicas:

  1. Mantenha um peso normal e saudável. Quanto maior o seu peso, mais força você exerce sobre as articulações. Quando você anda, cada joelho tem que suportar uma força igual a seis vezes o seu peso corporal. Se uma pessoa pesa 90 quilos, cada joelho suporta mais de meia tonelada de peso a cada passo. Sete em cada dez cirurgias de substituição do joelho para osteoartrite podem ser atribuídas à obesidade.
  2. Evite muitos exercícios de alto impacto. Exemplos de atividades de alto impacto incluem vôlei, basquete e tênis. Essas atividades geralmente envolvem correr ou pular em superfícies duras, o que coloca um tremendo estresse nas articulações que suportam peso, especialmente nos joelhos. Substitua algumas ou todas as atividades de alto impacto por atividades de baixo impacto, como ciclismo, natação, ioga ou levantamento de pesos leves.
  3. Reduza o risco de lesões. Não seja um guerreiro de fim de semana, sentado em uma mesa durante toda a semana e, em seguida, agrupando todas as suas atividades físicas em dois dias. Envolva-se em uma rotina de exercícios diários regulares que mantenha seu corpo em forma e seus músculos tonificados. O fortalecimento dos músculos tornará as articulações mais estáveis ​​e distribuirá o estresse entre elas. Certifique-se de fazer alguns alongamentos todos os dias para manter os músculos ao redor das articulações flexíveis e menos sujeitos a lesões.
  4. Distribua o trabalho pelo corpo e use as articulações maiores e mais fortes. Use o ombro, cotovelo e pulso para levantar objetos pesados, não apenas os dedos. Segure pequenos itens na palma da mão, em vez de pelos dedos. Carregue itens pesados ​​em uma mochila, em vez de carregá-los nas mãos. Segure objetos pesados ​​perto de seu corpo, em vez de no comprimento dos braços. Levante com os quadris e joelhos, não com as costas.
  5. Respeite a dor. Se doer, pare de fazer isso. Faça uma pausa na atividade pelo menos até que a dor pare. Tente usar as articulações apenas até o ponto de leve fadiga, não dor.

Análise

  1. Quais são as juntas?
  2. Quais são as duas maneiras pelas quais as juntas são comumente classificadas?
  3. Como as juntas são classificadas estruturalmente?
  4. Descreva a classificação funcional das articulações.
  5. Como as juntas móveis são classificadas?
  6. Cite as seis classes de juntas móveis e descreva como elas se movem.
  7. Dê um exemplo de junta em cada uma das classes de juntas móveis.
  8. Verdadeiro ou falso. O crânio é um osso liso e não tem articulações.
  9. Verdadeiro ou falso. Uma articulação plana é um tipo de articulação sinovial.
  10. Que tipo específico de articulação móvel você acha que é a articulação do joelho? Explique seu raciocínio.
  11. Explique a diferença entre cartilagem em uma articulação cartilaginosa e cartilagem em uma articulação sinovial.
  12. Por que as articulações fibrosas são imóveis?
  13. Que tipo de articulação possui ligamentos?
    1. Bola e soquete
    2. Fibroso
    3. Cartilaginoso
    4. Nenhuma das acima
  14. Que tipo de articulação permite a maior amplitude de movimento?
  15. Qual é a função do líquido sinovial?

Explore mais

A síndrome de Ehlers-Danlos é um grupo de doenças hereditárias que afetam os tecidos conjuntivos. Uma forma relativamente comum da síndrome envolve principalmente as articulações. Pessoas com esta forma de Ehlers-Danlos têm articulações excessivamente flexíveis ou hipermobilidade articular. Isso torna suas articulações propensas a desgaste excessivo, luxações e osteoartrite precoce. Você pode aprender mais sobre esse distúrbio assistindo a estes vídeos atraentes:


Conservação e divergência da variação transcriptômica e epigenômica em híbridos de milho

Estudos recentes em todo o genoma sugeriram que, além das variações genéticas, as variações epigenéticas também podem estar associadas à expressão diferencial do gene e ao vigor do crescimento em híbridos de plantas. O milho é um sistema modelo ideal para o estudo de variações epigenéticas em híbridos, dado o desempenho heterótico significativo, a complexidade bem conhecida do genoma e a rica história em estudos epigenéticos. No entanto, as análises comparativas transcriptômicas e epigenômicas integradas em diferentes órgãos de híbridos de milho permanecem amplamente inexploradas.

Resultados

Aqui, geramos mapas integrados de transcriptomas e epigenomas de brotos e raízes de duas linhagens de milho e seus híbridos recíprocos, e pesquisamos globalmente as variações epigenéticas e suas relações com a divergência transcricional entre diferentes órgãos e genótipos. Observamos que, enquanto as modificações das histonas variam entre os órgãos e entre os genótipos, os padrões de metilação do DNA são mais distinguíveis entre os genótipos do que entre os órgãos. As modificações das histonas foram associadas à divergência transcriptômica entre órgãos e entre híbridos e pais. Além disso, mostramos que os genes regulados positivamente em ambos os brotos e raízes de híbridos foram significativamente enriquecidos na via de montagem de nucleossomos. Curiosamente, os siRNAs de 22 e 24 nt demonstraram ser derivados de elementos transponíveis distintos, e para diferentes elementos transponíveis em ambos os brotos e raízes, as diferenças na atividade de siRNA entre híbridos e patentes foram impulsionadas principalmente por diferentes espécies de siRNA.

Conclusões

Esses resultados sugerem que, apesar das variações em genes específicos ou loci genômicos, mecanismos semelhantes podem ser responsáveis ​​pela regulação epigenética de todo o genoma da atividade gênica e estabilidade do transposon em diferentes órgãos de híbridos de milho.


Descrição da coleção

Esta coleção (1930-2008, sem data) contém materiais que documentam o trabalho de George W. Beran e inclui informações biográficas, materiais de pesquisa e arquivos relacionados às responsabilidades de seu comitê para várias organizações. As informações biográficas incluem recortes de notícias que discutem o tempo que passou nas Filipinas e o trabalho que fez lá com a Organização Mundial da Saúde (OMS) e a erradicação da pseudo-raiva. Também há artigos de jornal escritos durante seu tempo como professor no estado de Iowa que documentam prêmios que ele recebeu como professor e pesquisador.

Uma grande parte da coleção contém informações sobre o trabalho de George Beran para a erradicação da pseudo-raiva. Inclui relatórios trimestrais e anuais, atas de reuniões de comitês, informações de conferências, correspondência entre o Dr. Beran e outros que trabalham para eliminar a doença, pesquisas relacionadas a suínos selvagens, recortes de jornais e revistas e relatórios de pesquisa. Além disso, há informações sobre projetos-piloto, incluindo o projeto em Carroll County, Iowa, e relatórios e análises econômicas da pesquisa feita na Iowa State University. Existem descrições das abordagens de Iowa e nacionais para a erradicação.

Além disso, a coleção contém informações da American Veterinary Medical Association (AVMA), da qual Beran era membro. Esses materiais incluem reuniões semestrais do conselho, documentos e correspondência com o American College of Preventive Medicine e notas e informações do Subcomitê de Segurança Alimentar da AVMA.

Existem vários relatórios de pesquisa e artigos relacionados a questões de segurança alimentar na indústria suína, patógenos de origem alimentar e salmonela. Além disso, há recortes de jornais e comunicados de imprensa do Serviço de Inspeção e Segurança Alimentar, uma organização com a qual o Dr. Beran esteve envolvido ao longo de sua carreira. Há também informações extensas sobre a Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controle (HACCP) e o Projeto de Modelos de Inspeção Baseados em HACCP (HIMP), incluindo guias e documentos, contas de despesas e visitas e críticas às fazendas participantes. A pesquisa de Beran com e. coli. 0157: H7 também está incluído.


Ciclo de vida de Ustilago (com diagrama) | Fungi

De acordo com o comportamento nuclear, o micélio de Ustilago passa por dois estágios distintos de desenvolvimento. Estes são os micélios primário e secundário.

O micélio primário consiste em hifas hialinas, delgadas e septadas com um único núcleo haplóide (n) em cada célula. Este tipo de micélio também é denominado micélio monocariótico ou haplomicélio.

É formado pela germinação de um basidiósporo (fig. 14.2 A). Pode ser de uma cepa positiva ou negativa, conforme é desenvolvido a partir de um basidiósporo de cepa positiva ou negativa.

Raramente se desenvolve muito extensivamente. Na maioria das espécies, o micélio primário logo se converte em um micélio secundário. O miécio primário é, portanto, de duração muito curta.

O micélio secundário consiste em hifas com dois núcleos haplóides (n + n) em cada célula. Essas hifas são chamadas de hifas dicarióticas. Essas hifas dicarióticas são septadas e amplamente ramificadas.

Os septos entre as células têm, cada um, um poro central. O complexo septal doliporo está, entretanto, ausente nas manchas. Por meio desses poros, as células adjacentes se comunicam entre si.

O micélio da maioria das espécies de Ustilago encontradas dentro do hospedeiro é geralmente dicariótico ou secundário

micélio. Ele se desenvolve amplamente nos tecidos e se espalha para as várias partes do hospedeiro.

Na verdade, o micélio secundário constitui a parte mais conspícua e importante da fase somática ou vegetativa da maioria das espécies de Ustilago. Em muitas espécies, os septos desenvolvem conexões de grampo.

As hifas se ramificam nos espaços entre as células hospedeiras. Eles são, portanto, intercelulares. As hifas intercelulares podem desenvolver haustórios distintos que penetram nas paredes das células do hospedeiro e absorvem nutrição.

As células hospedeiras, entretanto, não são destruídas. Em algumas espécies, os haustórios estão ausentes. Em Ustilago maydis, as hifas são intracelulares. Eles penetram nas células e obtêm nutrição diretamente do protoplasma das células hospedeiras.

O crescimento do micélio parasita nos tecidos do hospedeiro causa pouca ou nenhuma perturbação no desenvolvimento vegetativo da planta hospedeira. Em algumas espécies, o micélio está espalhado por várias partes do hospedeiro.

Diz-se que é sistêmico. Em outros, ela se espalha perto do ponto de infecção e é chamada de localizada.

Dicariotização ou Diploidização em Ustilago:

O processo pelo qual o micélio primário produzido pela germinação de basidiósporos se transforma em um micélio secundário é denominado discariotização ou diploidização.

O processo é iniciado pelo emparelhamento de duas células haplóides de cepas opostas de uma espécie. Eles copulam e um deles se torna binucleado.

Os dois núcleos da célula de fusão constituem um dicário. Eles não se fundem na fase vegetativa. A célula dicariótica ou binucleada resultante desenvolve-se em uma hifa dicariótica que, por crescimento posterior, forma o micélio dicariótico ou secundário. A formação de uma célula dicariótica é um pré-requisito para a infecção normal em Ustilago.

Em U. maydis (com smut) a cópula para formar a célula dicariótica ocorre dentro do tecido do hospedeiro (planta com), mas em todas as outras espécies, no gereal, ocorre fora do hospedeiro.

Os vários métodos de diploidização em Ustilago são detalhados abaixo:

1. Por fusões de hifas (somatogamia) entre micélios primários (A). Em U. maydis, os basidiósporos ou esporídios caem na superfície do hospedeiro (planta com) e germinam para produzir micélios haplóides.

Este último penetra na epiderme do hospedeiro e cresce horizontalmente abaixo. A dicariotização ocorre dentro do hospedeiro por meio de fusões de hifas [somatogamia entre hifas de cepas de acasalamento adequadas (opostas)].

Pode ocorrer imediatamente após a penetração no hospedeiro ou após algum crescimento de micélio primário. A migração subsequente de núcleos para as células de fusão inicia a fase dicariótica.

As células binucleadas, portanto, são formadas por alongamento e divisão celular repetida por conexões de grampo do micélio secundário.

2. Por fusão entre os tubos germinativos de dois basidiósporos em germinação (B-C). À medida que os basidiósporos germinam, os tubos germinativos dos basidiósporos das cepas opostas se encontram e se fundem.

As paredes intermediárias no ponto do corftact se dissolvem. O núcleo de um tubo germinativo migra para o outro. Este último torna-se binucleado. Ele se transforma em um micélio secundário. Um exemplo desse tipo é U. hordei.

3. Por conjugação entre os basidiósporos. Em algumas espécies, os basidiósporos se multiplicam por brotamento para produzir esporos secundários (esporídios). Os esporos secundários ou células brotam de linhagens opostas (copulam).

A parede comum entre eles se dissolve no ponto de contato ou eles enviam tubos de cópula um para o outro. O núcleo de um migra para o outro através do elo de conexão (I).

O esporídio binucleado, ou célula de broto, na germinação, produz o micélio secundário. U. receptacularum e U. violocea são exemplos comuns.

4. Pela união dos basidiósporos de uma cepa com o tubo germinativo dos basidiósporos de outra cepa.

5. Pela união de fios de infecção. U. tritici é um exemplo (H). O promicélio ou basídio não contém os basidiósporos. Suas células haplóides crescem em pequenas e delgadas hifas, uma de cada vez. Eles são chamados de fios de infecção.

Dois fios de infecção vizinhos das cepas opostas se fundem. O núcleo de um passa para o outro. Como resultado, um dos fios de infecção torna-se binucleado. Ele cresce para formar o micélio secundário.

Da mesma forma, em U. nuda, a fusão entre as células compatíveis do epibasídio ocorre por tubos de conjugação (D). A célula binucleada conjugada forma uma hifa binucleada que infecta o hospedeiro.

6. Por fusão entre as duas células haplóides do mesmo epibasídio (E1, E2.) Neste caso, a fusão ocorre entre duas células haplóides de cepas opostas do mesmo basídio. U. hordei e U. carbo são os exemplos.

7. Por fusão entre dois basídios formados pela germinação de esporos de smut de linhagens opostas (G). U. nuda é um exemplo.

8. Em U. violacea, a célula binucleada pode surgir pela união de um basidiósporo com uma das células basidiais da cepa oposta (F).

Reprodução em Ustilago:

Os órgãos sexuais estão ausentes em Ustilago. Plasmogamia, cariogamia e meiose, os três eventos fundamentais do processo sexual, ocorrem. A plasmogamia ocorre pela fusão de duas células haplóides compatíveis.

A célula binucleada assim formada por divisões repetidas produz o micélio secundário ou dicariótico. As hifas intercelulares deste último se alimentam da planta hospedeira, acumulam materiais alimentares de reserva e atingindo um determinado estágio de desenvolvimento entram no estágio de esporulação.

1. Esporulação (Fig. 14.3):

No trigo, aveia e cevada, o micélio secundário invasor torna-se ativo na época de floração do hospedeiro. Ela cresce vigorosamente e atinge a região da inflorescência onde se ramifica profusamente e infecta espiguetas embrionárias.

O tecido parenquimatoso nas espiguetas embrionárias é destruído e ocupado pelas massas de hifas. No momento em que a cabeça ou a orelha emerge da folha hospedeira, geralmente está completamente destruída (B).

A esporulação começa no centro da massa de hifas e progride para fora à medida que a proliferação de hifas continua. As hifas se dividem por septos adicionais em segmentos binucleados mais curtos chamados de fundamentos de esporos.

Essas hifas são chamadas de hifas esporogênicas. Eles estão intimamente ligados. O protoplasto binculeado de cada segmento funciona como a inicial do esporo. A formação de esporos em Ustilago é, portanto, endógena e os sproes são formados individualmente dentro dos segmentos de hifas.

A esporulação é precedida pelo espessamento das paredes das hifas e sua subsequente gelatinização. As hifas esporogênicas perdem assim sua identidade. As iniciais dos esporos (protoplastos de células binucleadas) estão em uma matriz gelatinosa hialina.

Eles têm, a princípio, formatos variados, mas se tornam globulares à medida que aumentam. Cada um secreta uma nova parede ao seu redor para se tornar um teliosporo ou esporo de marca. Quando os esporos estão morfologicamente maduros, o material gelatinoso desaparece.

Os esporos são estreitamente comprimidos em uma massa compacta e dura chamada bola de smut ou sorus. Os esporos no sorus são facilmente separáveis ​​por uma leve pressão. O sorus ou bola de smut é coberto por um perídio de células hospedeiras em U. hordei.

Praticamente todas as hifas da massa de hifas são convertidas em esporos após a necrose dos tecidos do hospedeiro. Não se formam perídios ou columelas de origem fúngica. Em U. hordei, o grupo de espiguetas em cada nó do ráquis forma uma única massa de esporos ou sorus de forma irregular.

A diferenciação e o desenvolvimento de esporos em outras espécies de Ustilago, como U. avenae, U. tritici e U. nuda, podem seguir de perto o padrão de eventos descrito acima em U. hordei.

A única diferença é que em U. avenae e U. tritici, as hifas fúngicas crescem profusamente entre as paredes anticlinal da epiderme do hospedeiro e destroem esta última. Os sori maduros nessas duas espécies estão, portanto, nus, U. nuda com um padrão de crescimento semelhante ao U. hordei tem as bolas de smut ou sori encerrados em um perídio frágil derivado do tecido do hospedeiro.

As manchas nas quais os soros são cobertos pela cobertura membranosa ou perídio são chamadas de manchas cobertas. Em obscenidades, os sori estão nus. Cada bola de smut ou sorus contém numerosos esporos arredondados de paredes espessas. A parede espessa do esporo é diferenciada em duas camadas (D). A exina externa ou exosporium é espessa. Pode ser liso, reticulado ou espinhoso. A intina interna ou endosporium é sempre fina.

Os esporos binucleados do smut são geralmente os esporos em repouso. Eles permanecem dormentes sob condições adversas. Alguns micologistas chamam os esporos do smut de teleutospore. Os micologistas mais velhos os chamavam de clamidósporos. O uso do termo clamidosporos para os esporos do smut de Ustilago parece ser inapropriado.

Os esporos do smut são estruturas binucleadas produzidas apenas pelas células binucleadas do micélio secundário que se origina como resultado da plasmogamia (fusão sexual). Eles são, portanto, de natureza reprodutiva e homólogos aos teleutosporos das ferrugens, e não aos clamidosporos.

Os esporos do smut são dispersados ​​pelo vento, insetos ou lavados pela água. Quando todos os esporos são eliminados, pequenas raques são deixadas para trás na orelha infectada. Em U. tritici, os esporos do smut não funcionam como esporos em repouso. Eles servem como meio de propagação da doença durante a estação de crescimento.

Eles caem sobre os estigmas da flor e logo germinam para infectar os óvulos nos ovários das plantas saudáveis. Os esporos das manchas recobertas são liberados pelo rompimento das paredes dos grãos na hora da debulha.

2. Germinação de esporos de smut para formar o Basidium (Fig. 14.4).

Os esporos dessa obscenidade carregados pelo vento podem cair no solo, nos grãos e em outros lugares favoráveis. Sob condições adequadas, como calor e umidade, eles germinam.

Duran e Safeeulla (1968) relataram que na maioria dos smuts a temperatura ótima para a germinação dos esporos do smut varia de 20 a 30 ° C. A luz também estimula a germinação de esporos de smut. (ii) cariogamia. Antes da germinação, os dois núcleos (um da linhagem positiva e outra da linhagem negativa) no esporo do smut se fundem para formar um sincárion. É diplóide.

O esporo de smut de parede espessa com um sincárion representa o estágio de probasídio ou hipobasídio encistado (A). Ele absorve a umidade e incha. O exosporium ou a camada do episporo se rompem. O endosporo ou endosporium se projeta na forma de uma hifa cilíndrica curta, o promicélio.

O promicélio também é denominado epibasidium ou metabasidium. (iii) Meiose. O núcleo diplóide migra para o epibasídio e se divide duas vezes. Essas duas divisões constituem a meiose (B) e (C). Os quatro núcleos resultantes no epibasidium são, portanto, haplóides. Como a segregação das cepas sexuais ocorre durante a meiose, dois desses núcleos são de cepa positiva e dois de cepa negativa.

Eles são organizados em uma linha (C). Os septos são colocados entre os núcleos (D). O epibasidium neste estágio é composto por quatro células haplóides.

Os basidiósporos de algumas espécies, como U. maydis, são capazes de se multiplicar por brotamento, como a célula de levedura (F). Os novos esporos formados por brotamento são chamados de esporos secundários ou conídios.

Em U. tritici, que parasita o trigo, faltam basidiósporos. As células haplóides do epibasídio ou do promicélio, em vez disso, produzem hifas curtas e delgadas (Fig. 14.5 E). Eles são chamados de fios de infecção.

Germinação de basidiósporos e infecção do hospedeiro:

Os basidiósporos ou os esporídios secundários produzidos a partir deles germinam no solo ou na própria planta hospedeira jovem (U. maydis). Cada basidiósporo produz um tubo germinativo fino, também denominado tubo de infecção.

O tubo germinativo é haplóide (monocariótico). Na maioria das espécies, ele não pode infectar os tecidos do hospedeiro. A exceção é U. maydis. A infecção geralmente é provocada pelo tubo germinativo dicariótico.

A dicariotização ou diploidização dos tubos germinativos é realizada de forma diferente nas diferentes espécies de Ustilago.

Os exemplos a seguir ilustrarão o ponto:

Provoca o smut coberto de cevada. Os basidiósporos germinam no solo ou nos grãos de cevada à medida que estes são semeados. Os tubos germinativos produzidos por eles são incapazes de causar infecções.

A diploidização é provocada pela fusão entre os tubos germinativos haplóides dos dois basidiósporos de cepas opostas (Fig. 14.2 B-C). Como resultado, um dos tubos torna-se dicariótica (binucleado).

O tubo germinativo dicariótico é capaz de infectar as mudas jovens de cevada em um estágio muito inicial, à medida que emerge do grão. Ele ganha entrada na muda hospedeira através do hipocótilo e atinge o coleóptilo.

U. hordei fornece, portanto, um exemplo de infecção na fase de muda. O smut solto de aveia causado por U. avenae também é um exemplo de infecção na fase de muda.

2. Ustilago tritici (Fig. 14.5):

Os esporos de smut germinam nos estigmas de penas da flor. Cada um produz um promicélio ou epibasídio de quatro células (D). As células do epibasídio não possuem basidiósporos.

Em vez disso, cada célula basidium produz uma excrescência tubular delgada, o fio de infecção (E). É haplóide. Os fios de infecção do mesmo basídio com núcleos de cepas opostas se fundem para formar uma hifa binucleada (dicariótica) (F).

Este último cresce com o estilete até chegar ao ovário onde penetra. No ovário, ele se ramifica nos espaços intercelulares do tecido ovário. No décimo dia de sua origem, ele entra no óvulo.

É um exemplo de infecção pela flor. O micélio fica dormente no grão (Fig. 14.6 A) e é novamente ativado quando o grão germina (Fig. 14.6 B).

Ela se espalha e cresce junto com a muda (Fig. 14.6 C) até que esta amadureça e produza flores. O micélio finalmente invade os ovários (Fig. 14.6 D) e os óvulos.

Dentro dos ovários, ele produz milhões de esporos de sujeira que são expostos pela decomposição dos tecidos do hospedeiro. Quando o vento sopra, os esporos são levados embora deixando a ráquis nua (Fig. 14.3 C).

3. Ustilago maydis (Com smut Fig. 14.4):

É um exemplo de infecção primária geral em muitos tecidos embrionários do hospedeiro. Os esporos do smut (teliosporos) produzidos no verão são, a princípio, binucleados quando jovens.

Os dois núcleos eventualmente se fundem. Os esporos maduros são, portanto, uninucleados e diplóides. Eles ficam dormentes no inverno em detritos de milho ou outros lugares favoráveis ​​no solo. Eles germinam na época de plantio seguinte do milho.

A parede espessa do esporo se rompe. Através da divisão emerge um tubo germinativo cilíndrico curto conhecido como promicélio ou epibasídio. (UMA). Imediatamente, o núcleo diplóide migra para o último e sofre meiose (B-C).

Os quatro núcleos haplóides resultantes são distribuídos uniformemente e dispostos em uma fileira. Os septos são colocados entre os núcleos do epibasídio (D). Cada célula deste último carrega um basidiósporo haplóide.

Os basidiósporos são capazes de brotar. Esses basidiósporos ou os basidiósporos secundários são carregados pelo vento. Acontece que eles caem em uma planta de milho jovem.

Lá, cada basidiósporo germina para produzir um tubo germinativo nãoinucleado (Fig. 14.2 A). Ele entra no hospedeiro através de um estoma ou perfura a parede da célula epidérmica e causa infecção primária.

A infecção pode ocorrer a qualquer momento durante a estação de crescimento e através de qualquer parte jovem e meristemática do hospedeiro (caule, folhas, orelhas, borlas, etc.).

Os tubos germinativos haplóides de dois basidiósporos de cepa positiva e negativa se fundem no tecido do hospedeiro e produzem uma célula binucleada (célula dicariótica). Isso é diploidização por somatogamia ou cópula somatogâmica (Fig. 14.2 A).

A célula binucleada ou dicariótica resultante cresce por alongamento e divisão celular por conexões de grampo para formar um micélio secundário completo. As células do micélio secundário (micélio dicariótico) são binucleadas.

O micélio secundário desempenha um papel dominante e conduz o ciclo de vida do parasita fúngico. Ele se ramifica intercelularmente e até mesmo intracelularmente em todos os tecidos do hospedeiro.

É relatado que algumas das hifas do micélio secundário que atingem a superfície do hospedeiro, produzem várias safras de conídios binucleados durante a estação de crescimento.

Os conídios binucleados maduros são dispersos pelo vento. Caindo sobre o hospedeiro, os conídios iniciam infecções novas ou secundárias. A doença se espalha dessa maneira. Eventualmente, o micélio secundário se desenvolve extensivamente em certos pontos.

Nesses pontos, o desenvolvimento extensivo do micélio causa inchaços chamados galhas ou tumores (Fig. 14.8). Estes tumores podem aparecer em qualquer porção do hospedeiro, e. caule, folhas, orelhas, borlas. Cada inchaço contém um número indefinido de esporos de smut.

Sexualidade em Ustilago:

Nenhum órgão sexual é desenvolvido em Ustiiago. The sexual process is represented by three fundamental phenomena characteristic of it, namely, plasmogamy, karyogamy and meiosis.

(uma) Plasmogamy (Fig. 14.2):

Heterothallism is common in the genus Ustiiago. The mycelia though morphologically alike are different physiologically. Physiologically they are unisexual. There is, however, no apparent distinction into male and female mycelia.

They are different only in their sexual behaviour. The difference of sex is thus very rudimentary. It is denoted by the signs plus and minus. Such mycelia are said to be heterothallic.

Plasmogamy in heterothallic species is brought about by different methods of diploidisation. It may be accomplished by conjugation between basidiospores of opposite strains (B-C).

Union may as well take place between a basidiospore of one strain and a cell of the basidium of opposite strain (F). There may be fusion between basidia of different smut spores (G).

Diploidisation is also brought about by somatogamous copulation between vegetative cells of the two hyphae of opposite strains. In either case a binucleate condition is established in one of the conjugating cells.

The binucleate cell is also called the dikaryotic cell. The dikaryotic condition once established is maintained for a considerable period in the life cycle. Plasmogamy therefore initiates dikaryophase in the life cycle.

The binucleate cell by elongation and division generally by clamp formation develops into a secondary mycelium.

With karyogamy the dikaryophase ends. The two nuclei in the smut spore fuse. This fusion between the two nuclei may be regraded as a culmination of the sexual process begun at the time of diploidisation. It is equivalent to the fertilisation process.

The diploid nucleus formed in this way is called a synkaryon. The smut spore with a synkaryon is the probasidium or hypobasidium. It represents the transitory diplophase in the life cycle of smuts.

The diploid smut spore germinates to form the promycelium or epibasidium. The synkaryon in the epibasidium undergoes meiosis to form four halpoid daughter nuclei.

The walls are laid between the nuclei. The epibasidium thus becomes a fourcelled structure. Each cell of the epibasidium bears a haploid basidiospore. With meiosis the transitory diplophase comes to an end in the life cylce of Ustilago.

Alternation of Generations in Ustilago:

The life cycle of Ustilago illustrates the important biological phenomenon of alternation of generations. There are two distinct phases in the life cycle.

The sexual phase or the gametophyte phase is represented by the haploid four-celled epibasidium, basidiospores, germ tubes of basidiospores and the haplo or primary mycelium in some species (U. maydis).

It ends with plasmogamy which initiates the dikaryophase in the life cycle. The dikaryophase in smuts consists of the dikaryotic or secondary mycelium and the binucleate smut spores.

With karyogamy which consists in the fusion of the two nuclei in the smut spore ends the dikaryotic phase. The smut spore with the synkaryon (probasidium) represents the transitory diplophase.

The dikaryotic phase together with the transitory diplophase consitutes the sporophyte phase. The sporophyte phase ends with meiosis. With meiosis starts the future gametophyte.

These two phases alternate with one another in the life cycle of Ustilago. One regularly follows the other. Hence Ustilago is said to exhibit alternation of generations in its life cycle.


Shota Atsumi

An increased understanding of system properties underlying cellular networks enables us to construct novel systems by assembling the components and the control systems into new combinations. We are applying this approach to the field of metabolic engineering, which strives for the optimization of desired properties and functions, such as the production of valuable biochemicals. The production of valuable chemicals from microorganisms suites to solve some significant challenges, such as converting renewable feedstocks into energy-rich biofuels. Currently, our main focus is developing synthetic organisms capable of converting CO2 directly to biofuels.

Grad Group Affiliations

  • Biochemistry, Molecular, Cellular and Developmental Biology
  • Chemistry
  • Microbiologia
  • Plant Biology

Courses

  • CHE 105 Anal and Phys Chem Methods
  • CHE 135 Adv Bio-organic Chem Lab
  • CHE 237 Bio organic: Chemical Biology for Energy and Environment

Honors and Awards

Professional Societies

  • American Chemical Society
  • American Society for Microbiology
  • Society for industrial microbiology

Degrees

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Career Prospects

  • Geological knowledge is required for the construction of airports, buildings, tunnels, bridges, dams, ports, power stations, reclamations and landfills, and for dealing with natural hazards such as earthquakes and landslides. Currently, geologists are in demand worldwide to ensure essential supplies of water, oil, minerals and raw materials
  • Graduates are trained to fill a variety of positions, or to undertake further specialised training programmes either in universities or through government/industry initiatives. They are competent to work in the mining industry, hydrogeology, environmental geology and the management of natural hazards
  • Given the demands imposed by large-scale construction projects and the pressures for better environmental management, the need for geologists is likely to continue. In recent years, a number of our graduates have been employed by resource development and mining companies in Canada, Brazil, Australia and Mainland China
  • There is a strong demand for geologists in the local geotechnical profession. Major geotechnical projects involving site formation works, foundation construction, and tunnelling and slope safety management all require people with a strong geological backgrounds.

The wide portion of the long bone between the narrow diaphysis and the epiphysis that grows during childhood.

This is the organic un-mineralized portion of the bone matrix composed primarily of type I collagen that is secreted by osteoblasts prior to maturation of bone tissue.

Conventional osteosarcomas are primary intramedullary high-grade malignant tumours in which neoplastic cells produce osteoid.

Low-grade central osteosarcomas arise from the medullary cavity of bone and are composed of hypo-cellular to moderately cellular fibroblastic stroma with variable amounts of osteoid.

Periosteal osteosarcoma is an intermediate-grade chondroblastic osteosarcoma that occurs on the surface of the metaphysis of long bone.

Parosteal osteosarcoma is a low-grade tumour that originates from the outer surface of the periosteum.

Telangiectatic osteosarcoma occurs in the metaphyseal portion of the long bones. It is characterized by dilated blood-filled vascular spaces lined by malignant osteoblasts.

In chondroblastic osteosarcoma, chondroid matrix is predominant, with minimal amounts of osseous matrix.

Small cell osteosarcoma is composed of small cells with variable degrees of osteoid production.

Thick membranes composed of fibrous connective tissue that wraps around all bone except for the articulating surfaces in joints.

Alternative lengthening of telomeres

(ALT). A mechanism used by 10–15% of cancer cells to counteract telomere attrition that accompanies DNA replication and finite replicative potential. ALT uses homologous recombination to maintain telomere length throughout many cell doublings in the absence of telomerase activity.

A genomic phenomenon in which a single catastrophic event results in massive genomic rearrangements and remodelling of a chromosome.

Kataegis is defined by patterns of localized hypermutation colocalized with regions of somatic genome rearrangements.

Quality-adjusted life years

This measure takes into account both the quantity (life expectancy) and the quality of the remaining life years generated by health care interventions.

Chimeric antigen receptors

(CARs). These are engineered receptors that consist of an antibody-derived targeting domain fused with a T cell signalling domain that, when expressed by T cells, confers T cell antigen specificity governed by the targeting domain of the CAR.

Keyhole limpet haemocyanin

(KLH). This is a large, multi-subunit metalloprotein that is found in the haemolymph of the giant keyhole limpet (Megathura crenulata), which is a type of gastropod, and is used extensively as a carrier protein to generate a substantial immune response in the production of antibodies.


Antagonistic Smads in feedback and crosstalk

In addition to R-Smads and co-Smads, which carry signals from receptors to the nucleus, a third group of Smads act antagonistically, abrogating TGF-β signal transduction. The antagonistic Smads include Smad6 and Smad7 in vertebrates, Dad in Drosófila, and possibly Daf-3 in Caenorhabditis elegans. They contain a carboxy-terminal MH2 domain but have very little similarity to a cannonical MH1 domain in the amino-terminal region. The antagonistic Smads are known to mediate negative feedback within TGF-β signaling pathways and regulatory inputs from other pathways.

Smad7 inhibits Smad phosphorylation by occupying type I receptors for TGF-β, Activin, and BMP (for review, see Heldin et al. 1997Massagué 1998) (Fig. 6). Mouse Smad7 preferentially inhibits Activin and TGF-β signaling over BMP signaling (Souchelnytskyi et al. 1998 Ishisaki et al. 1999). The reverse is true of aXenopus Smad7 homolog (Souchelnytskyi et al. 1998). Smad7 appears to reside predominantly in the nucleus at basal state and translocates to the cytoplasm upon TGF-β stimulation (Itoh et al. 1998). The significance of this phenomenon remains to be elucidated.

Smad6 preferentially inhibits BMP signaling by a mechanism different from that of Smad7 (Hata et al. 1998 Ishisaki et al. 1999). When expressed at levels that are sufficient for inhibition of BMP signaling but not TGF-β signaling, Smad6 does not interfere with receptor function but competes with Smad4 for binding to receptor-activated Smad1 and yields inactive Smad1–Smad6 complexes (Fig. 6). Overexpression of Smad4 can outcompete Smad6 and rescue BMP signaling (Hata et al. 1998). At higher expression levels, Smad6 can mimic Smad7 and inhibit signaling by BMP and TGF-β receptors (Imamura et al. 1997). Smad6-defective mice have multiple defects in the development and homeostasis of the cardiovascular system (Galvin et al. 2000). The ossification of the aorta in these animals, in particular, is suggestive of an excess of BMP signaling activity.Drosófila Dad antagonizes Dpp signaling in the control of anteroposterior patterning of the wing imaginal disc (Tsuneizumi et al. 1997).

The expression of both Smad6 and Smad7 is increased in response to BMP, Activin and TGF-β, suggesting roles in negative feedback of these pathways (Nakao et al. 1997 Ishisaki et al. 1998, 1999) (Fig. 7).Smad6 expression in the developing chick heart can be diminished by ectopic Noggin and augmented by ectopic BMP2, suggesting that a BMP negative feedback loop via Smad6 has a role in orchestrating BMP-mediated cardiac development (Yamada et al. 1999). Similarly, Dpp induces the expression of its own antagonist Dad in Drosófila(Tsuneizumi et al. 1997).

The expression of Smad7 can also be increased by pathways that negatively regulate TGF-β signaling (Fig. 7). One example is provided by the ability of interferon-γ (IFN-γ), acting via the Jak1 tyrosine kinase and the Stat1 transcription factor, to increase Smad7 expression (Ulloa et al. 1999). As a result, IFN-γ inhibits TGF-β-mediated Smad3 phosphorylation and signal transduction. Thus, Smad7 induction by IFN-γ provides a mechanism for transmodulation between the STAT and SMAD signal-transduction pathways, providing a basis for the known antagonism between TGF-β and IFN-γ in the regulation of immune cell functions. A similar set of events has been shown to occur in response to the proinflammatory cytokines tumor necrosis factor-α and interleukin-1β, which activateSmad7 expression via the NF-κB/RelA transcription factor (Bitzer et al. 2000).


Tissue-Engineering Heart Valves

Mark W. Maxfield , . Christopher K. Breuer , in Principles of Tissue Engineering (Fourth Edition) , 2014

Conclusão

Successful development of a tissue-engineered replacement heart valve holds the key to better treatment and improved clinical outcomes for end-stage valvular disease. Although significant progress has been achieved since its inception in the early 1990s, the field is young and many key issues have yet to be resolved. We are still exploring the cellular and ECM biology that govern the maintenance of a normal valve. Better characterization of valve cells like VECs and VICs may offer clues to optimize cell seeding. Moreover, advances in other fields of tissue engineering and stem cell biology may provide new techniques and cell types that could transform either the cell source or cell seeding technique used in engineered heart valves. Similarly, growth in other fields like 3D printing or quantification of flow using magnetic resonance imaging may eventually find clinical applications of their respective technologic advancements in engineering heart valves. To that point, it is clear that tissue engineering is a multi-disciplinary, multi-faceted field that requires cooperation, coordination, and collaboration between experts in a variety of different specialties. Fostering these types of relationships using unique funding mechanisms and programs will help move this field forward and will ultimately benefit tissue engineering as a field and the patients that benefit from its growth.


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