Resumo de Genética - Ciclo Celular e a Mitose

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O Ciclo Celular e a
Mitose
Os diferentes tipos celulares e a
divisão celular
Há uma incompatibilidade entre o
desempenho da função celular e a
reprodução ou divisão celular. Quando a
célula diferenciada está desempenhando a
sua função de acordo com o tecido onde se
encontra, ela não está ciclando, ou seja: está
fora do ciclo celular, no intervalo de zero.
Nesse estágio, a célula está em quiescência,
ou seja: não está se proliferando, porém
está metabolicamente ativa. Certos tipos
celulares, como os neurônios e as células da
musculatura esquelética, uma vez
originados não se dividem mais, diferente de
outros tipos celulares como as células
hepáticas e as células da epiderme onde a
quiescência é reversível e se dividem
frequentemente.
De�nição e Etapas do Ciclo Celular
O ciclo celular é o processo de
transformação que ocorre na célula
eucariótica e que culmina na sua divisão ou
reprodução.
Duas principais etapas que compõem o ciclo
celular: quando a célula sai da fase G0 ou do
estado de quiescência e entra no ciclo
celular, a primeira fase é a interfase.
A intérfase é a etapa que precede o ciclo
celular e pode ser subdividida em três fases:
G1, S e G2. A intérfase é a fase mais longa
do ciclo celular e a célula passa por
intensas transformações (ocupa a maior
parte do ciclo celular). Em seguida, ocorre a
fase de divisão propriamente dita ou fase M,
para mitose ou meiose.
A mitose é a divisão das células somáticas
que resulta em duas células-�lhas (2n)
idênticas à célula mãe (2n). A meiose é a
divisão das células germinativas que origina
os gametas para reprodução sexuada dos
indivíduos, onde a partir de uma célula
diplóide (2n) são geradas quatro células
haplóides (n).
Ciclo Celular - Intérfase - Fase G1
O ciclo celular inicia pela fase G1 da
interfase, que é caracterizada pelo
crescimento celular. Todas as organelas e
os constituintes celulares, exceto o DNA,
começam a ser duplicados: RNA, proteínas,
lipídios e carboidratos. Na interfase, o DNA
nuclear está associado à proteínas sob a
forma de cromatina interfásica alongada
(difusa). A passagem de G1 para S é
�rmemente controlada por um “checkpoint
G1” ou ponto de checagem, onde qualquer
dano ao DNA ou crescimento insu�ciente da
célula podem impedir a progressão para a
fase S. Caso as condições necessárias sejam
restabelecidas, a célula pode prosseguir no
ciclo celular, caso não elas são induzidas à
apoptose ou morte celular programada.
Ciclo Celular - Intérfase - Fase S
Na fase S, há a replicação do DNA. Sendo um
ácido nucleico de �ta dupla, cada uma das
�tas dessa molécula é separada no processo
denominado de desnaturação, e desse modo
cada uma delas servirá de molde para a
síntese de duas novas �tas. Nas células
somáticas humanas, por exemplo, temos 46
moléculas de DNA com aproximadamente
3,2 milhões de pares de bases nitrogenadas,
representando quase 2m de DNA por célula.
Para que o processo de replicação seja
rápido e e�ciente, várias origens de
replicação podem ocorrer e a replicação
pode ocorrer em ambas as direções, sendo
possível também a fusão dos replicons. Ao
�nal da fase S, cada cromossomo terá sido
duplicado, e, embora não seja evidente, cada
um contém duas cromátides, ou seja: há 46
cromossomos, cada um com duas
cromátides.
Após a replicação das novas �tas de DNA, as
cromátides-irmãs e os centrômeros de cada
cromossomo são mantidos juntos por um
complexo de proteínas denominadas
coesinas em um processo dependente de
energia ou de ATP. Embora cromatina ainda
esteja alongada e não seja possível
visualizar as cromátides e o centrômero,
esquematicamente eles podem ser
visualizados desse modo:
Nota: Complexo de proteínas coesinas (Smc1 e
Smc3) que mantêm unidos os centrômeros na
fase S da interfase.
Nota: Complexo de proteínas coesinas (Scc1 e
Scc3) que mantêm unidas as cromátides na
fase S da interfase.
Ciclo Celular - Intérfase - Fase G2
Concluída a replicação, a célula segue para
fase G2 onde ao �nal terá todos os seus
constituintes duplicados, porém antes das
células seguir para mitose há o checkpoint
G2. Neste momento, o DNA é monitorado: se
a replicação não foi concluída ou houve dano
ao DNA que não tenha sido reparado, o ciclo
celular é detido até que as condições sejam
corrigidas.
Duração do Ciclo Celular
“in vitro”: a maior parte dos tipos celulares
concluem o ciclo celular em 16 horas. A fase
G1 dura em média 5 horas: é a fase mais
variável entre os diferentes tipos celulares.
A fase S, ou fase de replicação, é a mais
longa. Em média, a fase G2 dura 3 horas. E a
mitose é a mais curta de todas, durando em
média uma hora. A primeira fase, a prófase,
é a fase mais longa.
Mitose
A vida dos organismos multicelulares
diplóides começa como zigoto e as
subsequentes geração de células �lhas por
mitose são a base do desenvolvimento e
crescimento do organismo. A mitose
também propicia a cicatrização das lesões e
a substituição das células da epiderme da
pele e do revestimento intestinal, que são
continuamente descartados. Do mesmo
modo, na medula óssea são produzidas as
células imaturas que suprem de glóbulos
vermelhos e brancos o tecido sanguíneo dos
vertebrados.
Fases da Mitose
A mitose pode ser subdividida em prófase,
metáfase, anáfase e telófase.
● Prófase da mitose:
Ocorre o início da condensação da
cromatina. A cromatina na prófase já difere
da cromatina difusa da intérfase e nessa
fase já é possível, por exemplo, visualizar
alguns centrômeros, embora ainda não
sejam muito evidentes. Os centríolos
duplicados começam a migrar para os pólos
opostos da célula e a partir deles inicia a
formação dos microtúbulos. Além disso, a
membrana nuclear começa a se desfazer,
assim como os nucléolos.
● Metáfase da Mitose:
Na metáfase da mitose, a membrana
nuclear está ausente. A cromatina atinge o
grau máximo de condensação e a morfologia
dos cromossomos está mais de�nida. A
outra extremidade dos microtúbulos que
partem dos centríolos se liga ao cinetocoro,
que é uma estrutura proteica associada a
cada lado do centrômeros duplicados. O
número de microtúbulos ligados ao
cinetócoro é variável: em mamíferos há de
30 a 40. Os microtúbulos são estruturas
dinâmicas que alongam e encurtam como
resultado da adição ou perda de tubulinas.
Neste momento em que estão alongados,
eles participam da migração dos
cromossomos para o plano equatorial da
célula.
Estando os cromossomos bem alinhados no
plano equatorial da célula e ligados às �bras
do fuso, a coesina que une as
cromátides-irmãs (Scc1 e Scc3) é clivada
pela enzima separase, exceto nas regiões
centroméricas. Desse modo, as
cromátides-irmãs são separadas, porém os
centrômeros (Smc 1 e Smc 3) permanecem
unidos. Ao �nal da metáfase todos os
centrômeros de cada cromossomo estarão
alinhados no plano equatorial da célula,
também chamado de placa metafásica.
● Checkpoint da mitose:
Após o término da metáfase, é veri�cada a
formação adequada das �bras do fuso
mitótico, a ligação destas aos cinetócoros
associados aos centrômeros. Havendo algo
inadequado, a mitose é interrompida nesse
checkpoint.
● Anáfase da Mitose:
Nesse momento, vai haver a separação dos
centrômeros devido a clivagem do complexo
de coesinas ao seu redor, que é feito pela
enzima separase, o que permite a separação
ou a disjunção das cromátides-irmãs para os
pólos opostos. Cada centrômero tracionado
pelos microtúbulos segue na frente em
direção aos pólos opostos da célula e os
braços dos cromossomos seguem atrás.
Esse tracionamento das cromátides-irmãs
para pólos opostos é possível devido à
remoção das proteínas tubulinas da
extremidade das �bras do fuso pelas
proteínas motoras, encontradas em vários
locais da célula em divisão. Os eventos da
anáfase são críticos para que cada
célula-�lha tenha um conjunto idêntico de
cromossomos. A não disjunção das
cromátides resulta em número anormal de
cromossomos nas células-�lhas.
● Telófase da Mitose:
Inicia com um conjunto completo de
cromossomos em cada pólo da célula (com
uma cromátide cada). Nas células humanas,
46 cromossomos estão presentes em cada
polo. Ocorre a invaginaçãoda região
mediana da célula que propicia a divisão do
citoplasma em um processo denominado de
citocinese. A membrana nuclear e o
nucléolo se reorganizam. As �bras do fuso
desaparecem. Os cromossomos se
descondensam e a cromatina se torna difusa
novamente. Formam-se duas células-�lhas
diplóides (2n) ao �nal da mitose.
● Final do Ciclo Celular:
Quando isso acontece, a célula pode se
retirar do ciclo celular, se diferenciar e
desempenhar sua função na fase conhecida
como G0, quando ela entra em quiescência,
ou ela pode novamente entrar no ciclo
celular e se dividir novamente.
Importância dos pontos de checagem
do ciclo celular ou checkpoints
Se houver qualquer dano ao DNA levando a
uma ou mais mutações que impeçam o
funcionamento do sistema de checagem, a
célula com qualquer alteração decorrente
de alguma etapa mal-sucedida nesse
processo iria se dividir de modo
descontrolado, o que é característico da
célula cancerosa. Por outro lado, se os
checkpoints funcionam a célula alterada
pode ser removida da população de células
em divisão, prevenindo uma potencial
malignidade.