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Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 1 Ciclo Celular e Gametogênese O Ciclo Celular Células: capazes de crescer e se reproduzir. Eucariontes: aumento quantitativo e coordenado dos milhares de tipos de moléculas e seu material genético. Partição do núcleo e citoplasma em duas células- filhas. Processo denominado ciclo de divisão celular ou ciclo celular. Embriologia: zigoto inicia duplicações celulares sucessivas ao longo do desenvolvimento. Células somáticas: responsáveis pela formação de tecidos e órgãos em organismos multicelulares. Engloba todas as células diploides (2n) do organismo. Replicam-se apenas por um processo denominado de mitose e que, portanto, não estão envolvidas diretamente na reprodução. Corpo humano: cerca de cem trilhões de células. Processo de crescimento de um tecido, órgão ou o organismo como um todo se dá pela multiplicação do número de células, não pelo crescimento destas. Uma das principais propriedades celulares é manter o volume constante. Divisões celulares continuam frequentemente por toda a vida. Processo responsável pela reposição de células mortas e regeneração. Apoptose: processo fisiológico normal de morte celular programada. Desenvolvimento e a manutenção de tecidos e órgãos dependem de um balanço constante entre proliferação e morte celular. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 2 Formação de novas células nem sempre ocorre por meio do ciclo celular. Células germinativas: processo de divisão de células somáticas específicas (presentes nas gônadas masculinas e femininas) que dão origem à gametas. Gametas carregam somente a metade do número de cromossomos (haploides – n) presentes nas células somáticas. Processo reducional de divisão celular denominado meiose. Meiose: Processo pelo qual um célula pré-existente dá origem a células diferentes dela própria e diferentes entre si. Meiose gera uma fase haploide da vida dos organismos. Fecundação: reestabelece a fase diploide com a fusão de dois gametas haploides (fertilização). Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 3 Mitose – Etapas do Ciclo Celular Ciclo Celular: compreende os processos que ocorrem desde a formação de uma célula até sus própria divisão em duas células-filhas, todas iguais entre si. Dividido em duas grandes etapas: - 1º etapa: período entre duas divisões sucessivas, crescimento celular e preparação para nova divisão – intérfase. - 2º etapa: divisão propriamente dita, originam duas células-filhas. divisão do núcleo (cariocinese) ou mitose seguida pela divisão do citoplasma (citocinese). Crescimento e divisão celular são coordenados e regulados para que ocorra em equilíbrio. Tamanho celular das células filhas deve ser compensado durante o crescimento celular. Duração do ciclo deve se ajustar perfeitamente ao tempo que a célula necessita para dobrar de tamanho. Eucariontes: controle realizado através de fatores genéticos, nutrientes e fatores de crescimento. Intérfase Fase que ocorre a duplicação dos componentes da célula-mãe, inclusive a duplicação do DNA (pré- requisito para que a divisão ocorra). A duplicação do DNA está situada em um período intermediário da intérfase. Intérfase é dividida em quatro fases: G1, S, G2 e M. Fase S: duplicação ou síntese do DNA. Fases G1 e G2: gap (intervalo). G1: intervalo de tempo que transcorre entre o fim da mitose (M) até o início da síntese de DNA (S). Período pós-mitótico ou pré-sintético. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 4 G2: intervalo entre o término da síntese de DNA e a próxima mitose. Período pós-sintético ou pré- mitótico. Cerca de 95% do ciclo celular se passa na intérfase, mas o tempo total dessa fase varia conforme o tipo celular, condições fisiológicas (idade, disponibilidade de hormônios e fatores de crescimento, temperatura, pressão osmótica, hidrostática, oxigênio e ciclo circadiano. Mitose: subdividida em quatro etapas: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Prófase (pro = primeira): caracteriza-se pela condensação gradual das fibras de cromatina. Cromatina: complexo de DNA, RNA, e proteínas que se encontra dentro do núcleo celular nas células eucarióticas. Alcançam um nível de condensação de até 1.000 vezes superior ao estado original. Torna os cromossomos visivelmente individualizados ao final da fase. Metáfase (meta = metade): cromossomos atingem um grau avançado de condensação. Cromátides se tornam totalmente visíveis ao microscópio óptico. Alinhamento dos cromossomos na região equatorial da célula. Formação do fuso mitótico: fibras (microtúbulos) originadas a partir dos centríolos que ligam diretamente aos cromossomos. Anáfase (ana = movimento): início dos eventos finais da mitose. Separação e migração das cromátides-irmãs (cromossomos-filhos). Encurtamento dos microtúbulos aproximam os cromossomos-filhos dos polos celulares. Ao final dessa fase se inicia o reestabelecimento do envoltório nuclear, agora um em cada extremidade da célula, envolvendo os cromossomos. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 5 Telófase (telos = fim): tem início quando os cromossomos atingem os polos e ocorre o desaparecimento dos microtúbulos. Reconstituição total dos núcleos e a divisão citoplasmática (citocinese). Descondensação da cromatina e reconstituição da membrana plasmática dando origem a duas células- filhas. Meiose – Fundamental para a reprodução sexuada Mitose: ciclo de divisão celular de células somáticas. Resulta na produção de duas células-filhas com mesmo número de cromossomos (células diploides – 2n). Meiose: células germinativas que dão origem à gametas/esporos (gametogênese). Divisão celular de uma célula germinativa diploide (2n) em duas células haploides (n). Processo resulta em quatro células geneticamente diferentes entre si e da célula-mãe. Meiose: (meion = redução) redução do número de cromossomos encontrados nas células somáticas das espécies. Ocorrem duas divisões celulares sucessivas: meiose I e meiose II. Uma única duplicação de DNA que ocorre durante o período S da intérfase anterior à primeira divisão celular. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 6 Ovogênese: sexo feminino. Espermatogênese: sexo masculino. Ovogênese. Meiose se inicia nas células da linhagem germinativa (ovogônias) dentro do folículo primário dos ovários ainda no período embrionário. 5º mês intrauterino: todos os ovócitos que serão formados pela mulher (aprox. 1 milhão) já se encontram na fase de Prófase I da meiose (diplóteno) por vários anos até a fase de maturidade sexual (puberdade). Puberdade: por volta dos 12 aos 45-50 anos de idade. A cada mês 20-30 células imediatamente antes da ovulação completam a meiose I e chegam até a metade da segunda divisão meiótica (Metáfase II) – ovócitos II. Caso a célula for fecundada por um espermatozoide a meiose é completada, senão degenera e é eliminada através da menstruação. Meiose I: dá origem a duas células: ovócito II e primeiro corpúsculo polar (tamanhos diferentes). Corpúsculo polar: células que se formam durante a fase maturação da ovogênese nos mamíferos, a fim de permitir a redução cromossómica característica da meiose. Ao final da meiose II é formado o segundo corpúsculo polar que também degenera. Espermatogênese A produção de espermatozoides é chamada espermatogênese, um processo que inclui divisão celular por mitose e meiose e é seguida pela diferenciação final das células em espermatozoides, chamada espermiogênese. Processo começa nas espermatogônias, ativadas na puberdade através de um processo contínuo de divisões mitóticas, produzindo diversas gerações de células. Células-filhas: podem continuar se dividindo se mantendo como células-tronco(espermatogônias tipo A) ou diferenciar-se em espermatogônias tipo B. Espermatogônias tipo B: passam por alguns ciclos mitóticos e ao final de alguns ciclos originam espermatócitos I (ou primários). Espermatócito I: duplicam seu DNA (46 cromossomos) e resultam em uma divisão em duas células menores com 23 cromossomos (espermatócito II – meiose I). Espermatócito II: entram em segunda divisão meiótica originando duas células – espermátides. Espermiogênese: fase final do processo de produção de espermatozoides. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 7 As espermátides se transformam em espermatozoides. Nenhuma divisão celular ocorre nesse processo. Formação de um acrossomo (complexo de Golgi). Condensação e alongamento do núcleo. Desenvolvimento do flagelo (centríolo). Perda da maior parte do citoplasma. Espermatozoide maduro é eliminado no lúmen do túbulo seminífero. Controle Hormonal da Espermatogênese Controle das etapas da espermatogênese através de dois hormônios: hormônio folículo estimulante (FSH - hipófise) e testosterona. Testosterona é responsável por estimular a espermatogênese. Ovulação Consiste na ruptura de parte da parede do folículo maduro e consequentemente a liberação do ovócito. Ovócito é capturado pela extremidade dilatada da tuba uterina. Ocorre próximo a metade do ciclo menstrual (14º dia – ciclo de 28 dias). Geralmente só um ovócito é liberado, porém ocasionalmente dois ou mais podem ser liberados ou até nenhum (ciclo anovulatório). Ciclo Menstrual Estrógenos e progesterona controlam grande parte da estrutura e funções dos órgãos do sistema reprodutor feminino. Após a puberdade, os hormônios ovarianos fazem com que o endométrio passe por modificações estruturais cíclicas durante cada ciclo menstrual (aprox. 28 dias). Ciclos menstruais: iniciam por volta de 12-15 anos e terminam por volta dos 45-50 anos. A mulher só é fértil durante o período desses ciclos. Início do ciclo: primeiro dia do sangramento menstrual. Fragmentos do endométrio misturados com sangue de vasos rompidos durante o processo. - Fase menstrual: em torno de 3-4 dias. - Fase proliferativa: intervalo até a ovulação. - Fase secretória ou luteal: inicia após a ovulação e dura em torno de 14 dias. Fase menstrual: caso não ocorra fecundação do ovócito e a implantação do embrião, o corpo lúteo deixa de ser funcional em até 10-12 dias após a ovulação. Níveis de estrógenos e progesterona diminuem no sangue. Ocorrência de vários ciclos de contração do endométrio bloqueando fluxo sanguíneo e causando isquemia no tecido da parede do endométrio, causando necrose celular. Artérias se rompem e sangramento menstrual se inicia. Instituto de Ciências da Saúde Biologia, Histologia e Embriologia 8