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Aula- Citoesqueleto.pptx
- 1. Componentes e organização Porto Velho 2023 Disciplina: Citologia e Histologia Profa. Poliana Tavares
- 2. • Evidenciar a dinâmica dos três tipos de filamentos proteicos que compões o citoesqueleto • Compreender a estrutura e organização do citoesqueleto • Entender a dinâmica dos movimentos celulares e dos movimentos intracelulares Nesta aula iremos …
- 3. Toda célula para funcionar adequadamente deve se organizar no espaço e interagir com outras células e com o ambiente ao seu redor Forma Locomoção Interação célula-célula e célula- matriz extracelular Resistência Mecânica Organização e movimento interno CITOESQUELETO
- 4. Toda célula para funcionar adequadamente deve se organizar no espaço e interagir com outras células e com o ambiente ao seu redor Forma Locomoção Interação célula-célula e célula- matriz extracelular Resistência Mecânica Organização e movimento interno CITOESQUELETO
- 5. COMPONENTES Sistema de proteínas filamentosas que garante organização espacial e propriedades mecânicas da célula. CITOESQUELETO MT = microtúbulos IF = filamentos intermediários AF = filamentos de actina
- 6. COMPONENTES A capacidade que as células eucarióticas possuem de adotar uma variedade de formas e de executar movimentos coordenados e direcionados depende de uma rede complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma Filamentos intermediários Microtúbulos Microfilamentos 7 nm QUERATINA, LAMINA, VIMENTINA TUBULINA FILAMENTO DE ACTINA CITOESQUELETO 10 nm 25 nm
- 7. COMPONENTES A capacidade que as células eucarióticas possuem de adotar uma variedade de formas e de executar movimentos coordenados e direcionados depende de uma rede complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma Filamentos intermediários Microtúbulos Microfilamentos 7 nm QUERATINA, LAMINA, VIMENTINA TUBULINA FILAMENTO DE ACTINA CITOESQUELETO 10 nm 25 nm
- 8. Estrutura altamente dinâmica que deve ser capaz de rápido remodelamento. Filamentos do citoesqueleto adaptam-se para formar estruturas estáveis ou dinâmicas. CITOESQUELETO A) B)
- 9. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS O córtex celular, camada situada logo abaixo da membrana plasmática, é formada por filamentos de actina e por uma variedade de proteínas que se ligam à actina. Esta camada rica em actina controla a forma e os movimentos de superfície da maioria das células animais. DISTRIBUIÇÃO • Encontrados em todas as células eucarióticas (região cortical) - abaixo da membrana plasmática; • Filamentos finos e flexíveis. CITOESQUELETO
- 10. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS FUNÇÃO
- 11. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS FUNÇÕES • Ajudam a gerar movimento: Migração, fagocitose, divisão celular, ancoragem • Contração muscular • Determinam a forma da célula • Suporte mecânico para extensão – microvilosidades • Resistência a membrana plasmática CITOESQUELETO
- 12. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS Os filamentos são polares e possuem extremidades diferentes: uma extremidade menos (-) de crescimento lento e uma extremidade mais (+) de crescimento mais rápido CITOESQUELETO
- 13. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS A hidrólise de ATP nos filamentos de actina induz ocomportamento de rolamento ou movimento estacionário. Actina com ADP associado Actina com ATP associado ADP ATP CITOESQUELETO
- 14. FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS Proteínas Acessórias coordenam a nucleação, polimerização e organização dos filamentos de actina CITOESQUELETO
- 15. Integrinas = proteínas transmembrana de adesão FILAMENTOS DE ACTINA OU MICROFILAMENTOS Um neutrófilo à caça de uma bactéria. Nesta preparação de sangue humano, um agregado de bactérias (seta branca) está prestes a ser capturado por um neutrófilo. Conforme as bactérias se movimentam, o neutrófilo rapidamente reorganiza sua densa rede de actina na região anterior para se movimentar rumo à bactéria CITOESQUELETO
- 16. Papel essencial na organização das células eucarióticas • Tubos protéicos longos e ocos • Sofrem dissociação e reassociação • Criam vias de transporte para vesículas e organelas • Ancoram organelas e membrana plasmática • Formam o fuso mitótico, cílio e flagelo MICROTUBULOS CITOESQUELETO
- 17. • Irradiam do centro para a periferia celular a partir do centrossomo • Cílios e flagelos • Filamentos longos e ocos (rígidos) DISTRIBUIÇÃO CITOESQUELETO FUNÇÃO • Ajudam na divisão celular • Formação do fuso mitótico • Determinam a organização interna da célula • Tranporte intracelular: proteínas motoras
- 18. COMPOSIÇÃO CITOESQUELETO Filamento polarizado em forma de cilindro oco construído a partir de 13 protofilamentos paralelos, cada um composto de heterodímeros de tubulina.
- 19. Os microtúbulos tem sua nucleação a partir do centrossomo e crescem a partir da extremidade +. CITOESQUELETO
- 20. PARTICIPAÇÃO DE PROTEÍNAS ACESSÓRIAS CITOESQUELETO Proteínas acessórias coordenam a nucleação, polimerização e organização dos microtúbulos
- 21. DIRECIONAMENTO DE ORGANELAS CITOESQUELETO • Polarização das células animais; • Direcionamento de organelas
- 22. Proteínas motoras: Ligação à microtúbulos e filamentos de actina • cinesinas (+) e dineínas (-) DIRECIONAMENTO DE ORGANELAS CITOESQUELETO
- 23. FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS DISTRIBUIÇÃO • Difusa pelo citoplasma • Ao redor do núcleo formando a lâmina nuclear • Filamentos fibrosos e resistentes CITOESQUELETO
- 24. FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS FUNÇÃO CITOESQUELETO • Resistência mecânica à tensão; • “Intermediários” em referência ao diâmetro; • Rede citoplasmática que envolve o núcleo e estende à periferia da célula, ancorando junções célula-célula; • Presentes na lâmina nuclear.
- 26. RECAPITULANDO...
- 27. MOVIMENTOS CELULARES E INTRACELULARES CITOESQUELETO Movimentos celulares: O QUE VOCÊ PRECISA SABER?
- 28. MOVIMENTOS CELULARES E INTRACELULARES CITOESQUELETO Movimentos celulares podem ser divididos em dois grupos: •Movimentos que causam modificação na forma das células: contração das células musculares, mioepitelinas, endoteliais, mióides, movimento amebóide e a divisão celular. •Movimentos que não levam a modificação na forma das células: processos de transporte intracelular de material não acompanhado por deformação celular, como, por exemplo, nas correntes citoplasmáticas e no transporte de material ao longo dos prolongamentos das células
- 29. MOVIMENTOS CELULARES E INTRACELULARES CITOESQUELETO Movimentos que causam modificação na forma das células: Neutrófilo, perseguindo uma bactéria Transporte de vesículas sinápticas nos neurônios Movimentos que não levam a modificação na forma das células
- 30. MOVIMENTOS INTRACELULARES: microtúbulos e proteínas motoras CITOESQUELETO
- 31. DIRECIONAMENTO DE ORGANELAS E VESÍCULAS CITOESQUELETO
- 32. MIGRAÇÃO CELULAR CITOESQUELETO • A migração celular depende da reorganização dos filamento de actina. PROTUSÃO LIGAÇÃO E TRAÇÃO
- 33. Proteínas motoras e Filamentos de Actina CITOESQUELETO • Os filamentos de actina podem formar estruturas contráteis que se interligam promovem o movimento através da ação da proteína motora miosina. MIOSINA
- 34. Proteínas motoras e Filamentos de Actina CITOESQUELETO • Os filamentos de actina podem formar estruturas contráteis que se interligam promovem o movimento através da ação da proteína motora miosina.
- 35. SARCÔMEROS E A CONTRAÇÃO MUSCULAR CITOESQUELETO Fonte: ALBERTS, 2017.
- 36. SARCÔMEROS E A CONTRAÇÃO MUSCULAR CITOESQUELETO Fonte: ALBERTS, 2017.
- 37. CONTRAÇÃO MUSCULAR: O encurtamento do conjunto de sarcômeros das miofibrilas representa a contração muscular. CITOESQUELETO
- 39. MIGRAÇÃO CELULAR: microtúbulos e proteínas motoras CITOESQUELETO • Cílios: Movimentos em chicote • Flagelos: Movimentos ondulatórios Óvulo sendo movimentado pelos cílios das trompas Movimento flagelar: espermatozoide
- 40. MIGRAÇÃO CELULAR: microtúbulos e proteínas motoras CITOESQUELETO Fonte: ALBERTS, 2017.
- 41. MIGRAÇÃO CELULAR: microtúbulos e proteínas motoras CITOESQUELETO Fonte: ALBERTS, 2017.
Editor's Notes
- Nesta aula de Citologia e Histologia iremos falar sobre o citoesqueleto, seus componentes e sua organização.
- quando a gente fala de Citoesqueleto nós estamos falando de proteínas filamentosas que compõem essa estrutura e que são fundamentais para promover exatamente o que? forma , movimentação, interação da célula com outras células e com o meio extracelular , organização interna da célula além de resistência mecânica todos esses elementos se dão graças ao citoesqueleto . quando a gente olha uma imagem dessa nós temos que ter bem estabelecido na nossa ideia que existe o citoesqueleto por trás de toda essa organização e dinâmica celular
- normalmente dentre tantos processos celulares o citoesqueleto não aparece representado nas imagens, com exceção dos capítulos de citoesqueleto ou algo muito específico que envolve o citoesqueleto, alguém saberia me dizer por que? caso estivesse representado ele iria causar um fator de confusão, nós iriamos olhar essa imagem e ver um arranhado de filamentos de actina, de microtubo e filamentos intermediários , certo? Isto geraria então esse fator de confusão, então normalmente eles não são expressos visualmente nas imagens celulares, mas é um conceito que a gente precisa ter bem estabelecido para poder entender exatamente. que é o citoesqueleto que consegue coordenar a célula e todas as suas atividades, sua organização a sua forma, sua locomoção e sua dinâmica interna.
- As diferentes atividades do citoesqueleto dependem de três diferentes tipos de filamentos protéicos:
- A capacidade que as células eucarióticas possuem de adotar uma variedade de formas e de executar movimentos coordenados e direcionados depende de uma rede complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma formando então este citoesqueleto Quando nos referimos ao termo citoesqueleto, estamos referindo aos 3 componentes como eu já salientei para vocês. Que são filamentos proteicos os filamentos de actina ou microfilamento, essa nomenclatura varia entre as literaturas, filamentos intermediários e os microtúbulos. nós temos aqui ilustrado em cores diferentes para determinar exatamente formas diferentes e suasdiferentes localizações na célula. Quando precisar me referir a um determinado tipo de filamento, eu chamo pelo nome, por exemplo se a gente tiver se referindo a microtúbulos, apenas relacionando microtúbulo. se eu tiver falando de citoesqueleto eu tenho que contemplar todos esses filamentos.
- A capacidade que as células eucarióticas possuem de adotar uma variedade de formas e de executar movimentos coordenados e direcionados depende de uma rede complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma formando então este citoesqueleto Quando nos referimos ao termo citoesqueleto, estamos referindo aos 3 componentes como eu já salientei para vocês. Que são filamentos proteicos os filamentos de actina ou microfilamento, essa nomenclatura varia entre as literaturas, filamentos intermediários e os microtúbulos. nós temos aqui ilustrado em cores diferentes para determinar exatamente formas diferentes e suasdiferentes localizações na célula. Quando precisar me referir a um determinado tipo de filamento, eu chamo pelo nome, por exemplo se a gente tiver se referindo a microtúbulos, apenas relacionando microtúbulo. se eu tiver falando de citoesqueleto eu tenho que contemplar todos esses filamentos.
- Vamos então detalhar cada um deles, mas antes a gente precisa estabelecer um conceito muito importante. todas essas proteínas filamentosas que formam o citoesqueleto ,como eu falei para vocês elas são formadas por subunidades que facilmente conseguem ser polimerizadas, ou seja, elas conseguem se organizar e se agregar, seja formando estruturas estáveis ou estruturas dinâmicas . então é muito comum essas estruturas formadas pelo citoesqueleto serem formadas e desconstruídas muito rapidamente, ou serem formadas e permanecerem até a morte celular, isto vai depender do tipo de estrutura que a gente esteja falando então só para ilustrar aqui a imagem é bem clara. nós temos a célula polimerizando o citoesqueleto nessa direção e de repente ela responde a um processo de sinalização celular e precisa migrar para o outro lado, mobilizando então o citoesqueleto para o outro lado a gente tem uma despolimerização desses filamentos e repolarização no sentidocontrário de forma rápida e dinâmica é essa polimerização, despolimerização e repolimerização do citoesqueleto demanda um alto gasto de energia ou seja nós as células precisam de muito ATP para promover essa organização e estruturação e dinamização do citoesqueleto
- vamos começar falando dos filamentos de actina (também chamados de microfilamentos). São polímeros helicoidais de duas cadeias, flexíveis, com diâmetro de 5 a 9nm, organizados na forma de feixes lineares, redes bidimensionais ou tridimensionai os filamentos de actina se encontram exatamente no córtex celular que essa região abaixo da membrana plasmática inclusive esse filamento de actina eles ficam ancorados na membrana plasmática eles são filamentos finos e bastante flexíveis por isso esses filamentos vão conferir forma a maioria das células Na imagem vemos alguns exemplos onde temos envolvimento dos filamentos de actina, aqui na imagem A, formando as micro vilosidades na imagem b, a formação dos feixes contráteis, em C, emissão de pseudópodes e em D, a formação do anel contrátil. essaa formação do anel contrátil é extremamente importante porque é esta estrutura que vai estrangular a célula em durante o processo de mitose, e fazer com que a célula mãe dê origem a 2 células filhas
- Os filamentos de actina (também chamados de microfilamentos). São polímeros helicoidais de duas cadeias. São estruturas flexíveis, com diâmetro de 5 a 9nm, organizados na forma de feixes lineares, redes bidimensionais e géis tridimensionai
- Os filamentos de actina possuem algumas funções: a primeira delas é gerar o movimento, seja envolvida na contração muscular, na divisão celular , na locomoção ou migração celular , veremos essa parte mais à frente, além disso, eles dão forma à célula, suporte para suporte mecânico para extensões ou prolongamentos como é o caso das microvilosidades muito presente em nossas células epiteliais intestinais e confere também resistência mecânica à membrana plasmática permitindo que ela tenha ao mesmo tempo mobilidade e estabilidade.
- as subunidades de actina vão se arrumando em 2 feixes que formam literalmente uma trança que resulta em um filamento. Os microfilamentos tem uma peculiaridade , eles são polarizados, ou seja , tem um lado positivo e um lado negativo, significa o que que nós vamos ter uma extremidade positiva onde o crescimento a polarização e despolarização ela é rápida e nós vamos ter uma extremidade negativa onde a despolarização e a polarização dessa subunidade de actina ocorre de forma mais lenta significa que o filamento de actina ele pode crescer tanto pelo lado negativo quanto pelo lado positivo veremos em detalhe a seguir, Antes, vale salientar que, Aqui no centro da actina, dessa proteína globular, dessa subunidade, nós vamos ter um sítio de ligação ao ATP, ou seja para polimerização dos microfilamentos a célula precisa de uma demanda significativa de ATP.
- É exatamente a hidrólise de ATP que permite essa agregação dessas sobunidades de actina formando nosso microfilamentos o que acontece normalmente com o filamento de actina e que ele tem um comportamento de rolamento emnovimento estacionário. a gente pode até a chegada e saída e subunidade tanto pela extremidade positiva quanto pela extremidade negativa
- Os microfilamentos Formam estruturas diversas nas nossas células a gente precisa entender que eles podem se formar eles podem se nuclear a partir de algumas organizações específicas e aí a gente já salienta a proteína acessória que é o complexo arp 2 e arp 3. uma vez que essa formação desse complexo existe a gente começa a ter a polimerização da actina. nós temos inúmeras outras proteínas acessórias que vão dar a estrutura e a dinâmica necessária para que todos os filamentos de actina se organizem e se remodela na celula de acordo com a sua determinada função
- Passando agora para os microtúbulos Eles já tem Uma característica um pouco diferente , enquanto são finos e flexíveis os microfilamentos ou filamentos de actina, os microtubulos são filamentos longos , ocos e extremamente rígidos,
- Quanto a sua distribuição nós vamos ter os microtubulos surgindo do centro e irradiando para a periferia da célula, a partir do que ? do centrossomo, que é uma estrutura composta por um par de centríolos que são um aglomerado proteico posicionado na periferia do núcleo. Então, os microtúbulos partem do centro da célula normalmente em direção a periferia aqui ( figura do meio) a gente tem uma estrutura muito importante que é a formação do fuso mitótico, fundamental para o processo de divisão celular
- o microtúbulo ele eu falei para vocês que ele é oco ele também vai ser formado por uma proteína globular que é a tubulina só que essa tubulina ela se organiza em um heterodímero que é beta e alfa tubulina esses heterodímero começam a se organizar em protofilamentos e 13 protofilamentos exatamente formam essa estrutura de tubo oco que dá origem a ao microtúbulo e ao contrário da quitina nós vamos ter um sítio para GTP não ATP mas também de demanda o gasto de energia
- esse microtubulo ele vai se nuclear no centrossono pela extremidade negativa já que também é um processo é um filamento polarizado vai ficar inserida no centrossomo e a extremidade positiva ela vai crescer no sentido da periferia da célula e como acontece a polarização e despolimerização dos microtúbulos? isso a gente chama de instabilidade dinâmica e vai depender exatamente da ligação da tubulina a gtp ou gdp se a tubulina esta ligada a GTP, significa que ela vai poder ter mais tubulinas e mais heterodímeros vão poder ser recrutados e esse filamento cresce. se esse filamento está ligado a gdp nós vamos ter um encurtamento nós vamos ter a defasagem dessa estrutura e a desmontagem desta estrutura e o filamento encurta alternando então esses estágios de ligação ou não a gtp ou gdp que é chamado de instabilidade dinâmica os micro tubos tem a capacidade de crescer ou diminuir.
- esse microtúbulos para se organizar eles possuemm inúmeras proteínas acessórias que também estão envolvidos na polimerização, na organização e na nucleação. importante salientar que tanto os filamentos de actina quanto os microtúbulos demandam a participação de inúmeras proteínas acessórias diferentes.
- Como as células se movem e como as coisas se movem dentro delas??
- Microtúbulos e proteínas motoras movem as organelas e vesículas no interior das células
- Esse vídeo representa a ação da cinesina (uma proteína-motora) puxando uma vesícula sináptica pelo citoesqueleto. O que faz a cinesina "caminhar" sobre o filamento é o mecanismo de liga-desliga de moléculas de ATP em sua estrutura, que possui uma atividade ATPasica intrínseca, ou seja, pode quebrar o ATP que se liga nela. Quando o ATP se liga na cinesina, ela o quebra (liberando ADP e deixando o fosfato ligado a cinesina) e isso leva a uma mudança de conformação de um dos "pés", o qual se desprende do microtúbulo e se projeta aleatoriamente para frente, logo em seguida, a cinesina solta o fosfato e muda de conformação novamente fazendo o "pé" prender novamente no microtúbulo, fazendo com que assim, nova molécula de ATP possa se ligar, ser quebrada e recomeçar o ciclo. Esse é o mecanismo básico de redirecionamento de vesículas sinápticas, do corpo celular, onde são sintetizadas pelo complexo de golgi até o terminal do axônio, na sinapse.
- Com a presença de microfilamentos de actina em células não musculares juntamente com a existência de moléculas de miosina (embora em menor quantidade que nas células musculares) e outras proteínas associadas, verificou-se que muitos dos movimentos observados nessas células são decorrentes de interações actomiosínicas, similares às existentes em células musculares.
- Uma característica fundamental do citoesqueleto de actina é que ele pode formar estruturas contráteis que se interligam e promovem o deslizamento dos filamentos de actina, uns em relação aos outros, através da ação da proteína motora miosina. Além de conduzirem a contração muscular, os arranjos de actina e miosina desempenham funções importantes em células não musculares.
- Cada uma das cadeias pesadas possui um domínio globular (cabeça) em sua extremidade N-terminal, que contém a maquinaria geradora de força, seguido por uma longa sequência de aminoácidos que forma uma extensão supertorcida que medeia a dimerização da cadeia pesada. As duas cadeias leves ligam-se próximo ao domínio globular N-terminal, ao passo que a cauda supertorcida formará feixes através da ligação às caudas de outras moléculas de miosina. Essas interações cauda-cauda levam à formação de um grande “filamento espesso” bipolar que apresenta vá- rias centenas de cabeças de miosina, orientadas em direções opostas nas duas extremidades do filamento espesso.
- A maior parte do interior citoplasmático das células musculares é constituída por miofibrilas, que é o nome dado aos elementos contráteis básicos da célula muscular. Uma miofibrila é uma estrutura cilíndrica de 1 a 2 mm de diâmetro que frequentemente é tão longa quanto a própria célula muscular. Ela consiste em uma longa cadeia de unidades contráteis pequenas e repetitivas, chamadas sarcômeros, cada uma com um comprimento de 2,2 mm, que conferem aparência estriada à miofibrila dos vertebrados.
- Cada sarcômero é formado a partir de um arranjo ordenado em paralelo e parcialmente superposto, de filamentos delgados e espessos. Os filamentos delgados são compostos de actina e proteínas associadas, sendo ligados por suas extremidades mais a um disco Z em cada extremidade do sarcômero. As extremidades menos, capeadas dos filamentos de actina, se estendem em direção ao centro do sarcômero, onde se sobrepõem aos filamentos espessos, os arranjos bipolares formados a partir de isoformas musculares específicas de miosina II. Assim, a contração muscular, decorre do deslizamento dos feixes de miosina em relação à actina, tendo como consequência, o encurtamento (contração) da célula muscular.
- Microtúbulos e proteínas motoras movem as organelas e vesículas no interior das células
- Assim como as miofibrilas são máquinas motrizes altamente especializadas e eficientes compostas por filamentos de actina e miosina, cílios e flagelos são estruturas motrizes eficientes compostas por microtúbulos e dineína. Tanto os cílios quanto os flagelos são apêndices celulares que possuem um feixe de microtúbulos em seu interior. Os flagelos são encontrados nos espermatozoides e em vários protozoários. Por um movimento ondulatório, permitem que a célula que os possui nade através de meios líquidos. Os cílios são organizados de forma semelhante, mas eles batem em um movimento semelhante ao de um chicote, que lembra o movimento do nado de peito. O batimento dos cílios tanto pode propelir uma célula única através de um fluido, quanto movimentar fluidos sobre a superfície de um grupo de células em um tecido. No corpo humano, uma grande quantidade de cílios reveste o trato respiratório, varrendo camadas de muco, partículas de poeira e bactérias até a boca, onde elas serão eliminadas. Do mesmo modo, os cílios ao longo do das tubas uterinas auxiliam o percurso dos óvulos em direção ao útero.
- O movimento de um cílio ou de um flagelo é produzido pela flexão de sua porção central, denominada axonema. O axonema é composto por microtúbuos e por suas proteínas associadas, organizados em um padrão regular e característico. Nove pares especiais de microtúbulos, consistindo em um microtúbulo completo e um microtúbulo parcial fusionados de forma a compartilhar uma parede tubular entre si, encontram-se organizados em um anel ao redor de um par de microtúbulos simples. Quase todas as formas de cílios e flagelos eucarióticos móveis apresentam este arranjo característico. Os microtúbulos estendem-se de forma contínua por todo o comprimento do axonema, o qual pode apresentar de 10 a 200 mm.
- Em intervalos regulares, ao longo do comprimento dos microtúbulos, as proteínas acessórias interligam os microtúbulos. As moléculas de dineí- na axonemal formam pontes entre os pares de microtúbulos adjacentes em torno da circunferência do axonema. Quando o domínio motor dessa dineína é ativado, as moléculas de dineína ligadas a um dos pares de microtúbulos tentam movimentar-se sobre o par de microtúbulos adjacente, forçando o deslizamento de um sobre o outro.