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Aula 04 Biologia 1 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Aula 04– Divisão celular (mitose), Divisão celular (meiose) e Ploidia na divisão celular Biologia Aula 04 Biologia 2 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Sumário SUMÁRIO 2 DIVISÃO CELULAR: MITOSE E MEIOSE 3 CICLO CELULAR 3 DIVISÃO CELULAR 3 OS PROCESSOS DE DIVISÃO CELULAR 4 MITOSE 5 Fases da Mitose 5 O gráfico da Mitose 11 Pontos de Checagem 12 Mitose animal x Mitose vegetal 13 MEIOSE 15 Fases da Meiose 16 Meiose I 18 Meiose II 21 O gráfico da meiose 23 PLOIDIA E A QUANTIDADE DE DNA 25 Ploidia na Mitose 27 Ploidia na Meiose 28 RESUMO DIRECIONADO 32 Ciclo celular 32 Divisão celular 32 Os processos de divisão celular 32 Mitose 33 O gráfico da Mitose 36 Pontos de Checagem 37 Mitose animal x Mitose vegetal 37 Meiose 38 Meiose I 39 Meiose II 41 O gráfico da meiose 41 Ploidia e a quantidade de DNA 42 Aula 04 Biologia 3 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Divisão celular: Mitose e Meiose O nosso organismo é formado por trilhões de células! O fato é que estas células estão em constante divisão na busca de repor as células mortas, promover o crescimento, e claro, executar as funções especificas de cada célula. Nesta aula, vamos entender os diferentes mecanismos que promovem divisão celular: a Mitose e a Meiose. Ciclo celular O ciclo celular é assim chamado porque descreve o ciclo de vida das células dividido em fases: interfase e divisão celular. A interfase ainda se subdivide nas fases: ● G1: a célula se encontra executando suas funções; ● S: a célula entra em processo de replicação do material genético; ● G2: o tamanho da célula aumenta e se inicia a duplicação das organelas. Algumas células, a exemplo das nervosas e musculares, são bastante especializadas. Em consequência, possuem baixa capacidade de se dividir. Nestes casos, diz-se que estas células “saíram do ciclo”, pois estão eternamente na fase G1. Alguns autores preferem dizer que estas células estão em fase G0. Divisão celular Como dito, existem dois mecanismos básicos de divisão celular: a mitose e a meiose. Vamos entender cada um deles, suas diferenças e importâncias. Observe a tabela abaixo: Aula 04 Biologia 4 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Mitose Meiose Número de células-filhas produzidas 2 4 Número de cromossomos em cada célula-filha Igual ao número de cromossomos da célula-mãe Metade do número de cromossomos da célula-mãe Importância Crescimento Reposição celular Reprodução assexuada Produção de gametas Reprodução sexuada Como vemos, cada um dos mecanismos apresentam importantes funções. Veremos ainda que, por estar relacionada a produção de gametas, a meiose garante uma grande variabilidade genética nos seres vivos, graças a um processo chamado crossing over. Quanto ao número de cromossomos resultantes nas células-filhas, diz-se que a mitose é uma divisão equacional, enquanto a meiose é uma divisão reducional. Em outras palavras, a mitose forma células-filhas com igual ploidia da célula-mãe, e a meiose com metade da ploidia da célula mãe. Os processos de divisão celular Abaixo, vemos os dois mecanismos de divisão celular que serão abordados nesta aula. Repare que, a célula mãe (2n) possui determinado número de cromossomos. Após a fase S da interfase, esses cromossomos já estão duplicados e a célula pronta para o processo de divisão. Aula 04 Biologia 5 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Reparamos também que na mitose, após a duplicação do material genético a célula-mãe, passa por apenas uma divisão. Como resultado, temos duas células-filhas clones, e que possuem a mesma ploidia (mesma quantidade de material genético) da sua célula-mãe Diferente disso, na meiose observamos duas divisões meióticas. Como consequência, têm-se 4 células filhas, cada uma com metade da ploidia, ou seja, metade da quantidade de material genético da célula original. A meiose é fundamental na manutenção da ploidia dos seres humanos, isto porquê o processo de produção dos gametas se dá por divisão meiótica tanto nos espermatozoides quanto nos ovócitos, ambos com 23 cromossomos que após fecundados somarão 46 cromossomos. Mitose Fases da Mitose Veremos agora as fases da mitose dentro do ciclo celular. Na imagem é possível ver o tempo estimado de cada fase, porém, é importante ressaltar que este tempo varia de acordo com o tipo de célula e a espécie. Aula 04 Biologia 6 de 44| www.direcaoconcursos.com.br As fases da mitose, em ordem de acontecimentos são: Prófase Metáfase Anáfase Telófase Veremos cada uma destas fases detalhadamente. Instituto AOCP – SUSIPE/PA – 2018 – Técnico em gestão penitenciaria – Biologia De acordo com os conhecimentos de biologia celular e molecular, é correto afirmar que a mitose é um dos processos de divisão celular mais comuns nas células eucarióticas. Esse mesmo processo é dividido didaticamente em 4 fases, a saber A) Prófase, Telófase, Anáfase e Metáfase. B) Prófase I, Metáfase I, Metáfese e Telófase. C) Anáfase, Prófase, Metáfase e Telófase. https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/cespe-2013-seduc-ce-professor-pleno-i-biologia Aula 04 Biologia 7 de 44| www.direcaoconcursos.com.br D) Fase G1, Fase G2 e Fase S. E) Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. RESPOSTA: Como vimos logo acima, as fases da meiose na ordem que ocorrem são: 1º prófase 2º metáfase 3º anáfase 4º telófase Portanto, alternativa E está correta. Prófase Primeira etapa da divisão celular, a prófase. Nesta fase, o material genético, duplicado na fase S, se encontra em processo de condensação. Ou seja, a cromatina começa a passar para o estado de cromossomo. Além disso, o par de centríolos, ou seja, o centrossomo, começa a migrar para os polos das células. Em células animais, os centríolos atuam na formação das fibras dos fusos e do áster, que são fibras de microtúbulos que capturam o material genético, promovendo a separação das células. Na prófase, o envoltório nuclear e as organelas membranosas começam a se fragmentar. Aula 04 Biologia 8 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Metáfase Na metáfase, o material genético em forma de cromossomos já se encontra duplicado, ou seja, estão presentes as chamadas cromátides-irmãs. Estes cromossomos se posicionam no plano equatorial da célula, em seu meio. Os centríolos se posicionam nos polos da célula e as fibras do fuso são polimerizadas e ligadas ao centrossomo. Nessa região existe um agregado proteico chamado cinetócoro, que permite o tracionamento das fibras do fuso para posterior separação das cromátides-irmãs. Anáfase Como dito, na anáfase ocorre a separação das cromátides irmãs. Aula 04 Biologia 9 de 44| www.direcaoconcursos.com.br CESPE/CEBRASPE – SEDUC – CE – Professor Pleno I – Biologia Os cromossomos humanos, assim como de vários outros organismos, são facilmente observáveis em microscopia óptica. A fase adequada para visualizar os cromossomos é a metáfase mitótica, pois A) os cromossomos duplicados apresentam seu maior grau de condensação. B) as cromátides-irmãs são visíveis e estão mantidas unidas pelo quiasma. C) as fibras do fuso estão separando os cromossomos homólogos. D) os cromossomos homólogos estão pareados. E) as cromátides-irmãs estão sofrendo disjunção. RESPOSTA: Vamos analisar as alternativas: A) Na metáfase mitótica, de fato, os cromossomos estão condensados ao máximo B) Quiasma é uma estrutura do processo meiótico, que evidencia o processo de crossing over. Portanto, não pode ser encontrado no processo de meiose. C) Na metáfase as fibras do fuso estão separando cromátides-irmãs. D) Não há pareamento de cromossomos homólogos na mitose https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/cespe-2013-seduc-ce-professor-pleno-i-biologiaAula 04 Biologia 10 de 44| www.direcaoconcursos.com.br E) De fato, as cromátides-irmãs são separadas, porém, este não é o motivo de ser adequada a visualização de cromossomos, e sim a sua condensação máxima. Portanto, alternativa A está correta. Telófase Na telófase temos o material genético saindo de seu estado condensado. Além disso, o envoltório nuclear se reestrutura e as organelas membranosas se reorganizam. Ou seja, a telófase representa o contrário do que acontece na fase de prófase. Nesta fase, temos ainda o processo de citocinese. Isto é, a separação citoplasmática, que evidencia a telófase, finalmente separando as células-filhas. CESPE/CEBRASPE – Polícia Federal - 2018 Aula 04 Biologia 11 de 44| www.direcaoconcursos.com.br A imagem anterior foi obtida a partir de amostras de sangue coletadas em uma cena de crime para fins de isolamento de DNA. Várias células foram observadas, mas uma delas (indicada pela seta) apresentava um aspecto morfológico diferenciado. Com base nessa imagem, julgue o item seguinte: 1- A célula indicada encontra-se em mitose na fase de prófase, que se caracteriza pelo desaparecimento da carioteca e espiralização do material genético. RESPOSTA: O desaparecimento da carioteca e a espiralização do material genético, de fato, são eventos que ocorrem na fase de prófase. Porém, o que vemos na imagem é a fase telófase, como podemos perceber pela separação citoplasmática representada. GABARITO: ERRADO. O gráfico da Mitose Este gráfico mostra a quantidade de DNA ao longo da divisão mitótica em uma célula diploide. Deste gráfico podemos analisar que: ● Durante a fase S, já sabemos que ocorre duplicação do material genético. Portanto, se a quantidade de DNA era x, esta passa a ser 2x. ● Esta quantidade permanece em 2x até a fase anáfase, onde ocorre a separação das cromátides-irmãs. Ou seja, separa-se o material genético, e a quantidade de DNA retorna a inicial x. Aula 04 Biologia 12 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Pontos de Checagem Durante as diferentes etapas do ciclo celular, existes os chamados “pontos de checagem” que permitem, ou não, que a célula avance as fases do ciclo. São eles: ● Na fase G1, a célula duplica o seu tamanho e suas organelas. O primeiro ponto de checagem busca analisar se: A célula possui tamanho suficiente para divisão? O ambiente é favorável? Se sim, ela entra na fase S. ● O segundo ponto de checagem se encontra na fase G2. A checagem busca saber se o material genético foi adequadamente duplicado, ou seja: O material genético foi danificado? Todo material genético foi duplicado? ● O terceiro ponto é na Metáfase. Verifica se: A ligação das fibras do fuso às proteínas cinetocóricas do fuso foi feita adequadamente? Isto nos mostra como o ciclo celular é altamente regulado! Aula 04 Biologia 13 de 44| www.direcaoconcursos.com.br CESPE/CEBRASPE – Polícia Federal - 2018 Ponto de checagem é um estágio do ciclo celular eucarionte que regula a continuidade, ou não, da divisão celular. Um desses pontos é chamado de ponto de checagem do fuso, ou ponto M. Caso não haja ligação entre os filamentos do fuso e os cromossomos, a célula interrompe o ciclo. Se os cromossomos estiverem firmemente ligados aos filamentos pelos dois lados, ocorre a próxima fase. Em qual transição de fases ocorre esse ponto de checagem M, ou do fuso? A) Da metáfase para a anáfase da mitose. B) Da prófase I para a metáfase I da meiose I. C) Da metáfase I para a anáfase I da meiose I. D) Da prófase para a metáfase da mitose. RESPOSTA: Esse processo ocorre na mitose. Na metáfase ocorre a ligação das fibras do fuso ao complexo proteico do cinetócoro, posteriormente, na anáfase, estes mesmos fusos são os responsáveis pela separação das cromátides- irmãs. Ou seja, o ponto de checagem ocorre da metáfase para a anáfase. Portanto, alternativa A está correta. Mitose animal x Mitose vegetal Para diferenciar a mitose animal da mitose vegetal precisamos estar atentos à citocinese. Nas células animais, observa-se que a citocinese ocorre “de fora para dentro”, de maneira centrípeta. Ou seja, forma-se um sítio de clivagem, isto é, um anel de actina e miosina, que promove a constrição e separação do citoplasma. Por outro lado, a rígida parede celular das células vegetais impede o processo de citocinese de fora para dentro. Neste caso, a citocinese é centrífuga, ou seja, de dentro para fora. Isto ocorre graças a vesículas provenientes do complexo golgiense que permitem a formação de uma membrana celulósica. Esta membrana é responsável pela separação das células. Outra diferença notável é a ausência de centríolos nas células vegetais, ou seja, a mitose é acêntrica. Não ocorre formação de fibras do áster. Aula 04 Biologia 14 de 44| www.direcaoconcursos.com.br CESPE/CEBRASPE – Polícia Federal - 2018 A alfarroba é uma vagem da qual se extrai uma polpa que, depois de torrada e moída, pode ser usada como substituto do cacau. Com sabor de chocolate, os produtos feitos com alfarroba possuem o benefício de serem isentos de lactose, glúten e açúcar, embora, em termos calóricos, não apresentem muita diferença do cacau. A alfarrobeira (Ceratonia siliqua) também é designada pelo nome popular de figueira-do-egito. Com base nas informações apresentadas no texto e nos aspectos a ele relacionados, julgue os itens a seguir: 1- Não há centríolos nas células das folhas da alfarrobeira e, por isso, durante a mitose, essas células não passam pelo processo de citocinese. RESPOSTA: De fato, células vegetais não possuem centríolos. Porém, vimos que estas células passam sim pelo processo de citocinese de maneira centrífuga, isto é, do centro para a periferia da célula. GABARITO: ERRADO Aula 04 Biologia 15 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Meiose Como vimos anteriormente, a meiose se caracteriza pela formação de gametas e por estar presente na reprodução sexuada. É importante sempre lembrar que neste mecanismo, geram-se 4 células-filhas, cada uma com metade do número de cromossomos da célula original. Ou seja, este mecanismo é reducional. PROGESP - UFPR – Vestibular - 2018 Nos organismos vivos multicelulares, a meiose é um mecanismo que tem como sua principal função: A) A produção de gametas; B) O aumento do número de células; C) A produção de indivíduos haploides e monera; D) A produção de organelas celulares; E) O crescimento dos protistas RESPOSTA: Acabamos de ver que a função principal da meiose é justamente a produção dos gametas! Portanto, alternativa A está correta. Na meiose, nota-se que existe apenas uma duplicação do material genético, seguida de duas divisões meióticas, isto explica o caráter reducional deste mecanismo, a metade da ploidia original. VUNESP – PC/SP – Técnico de laboratório - 2014 Observe os esquemas referentes a dois processos de divisão celular. Aula 04 Biologia 16 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Na figura 1, está esquematizada uma divisão celular ____________, enquanto, na figura 2, está esquematizada uma divisão celular ____________ . Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas do texto. A) equacional ... reducional B) procarionte ... eucarionte C) vegetal ... animal D) diploide ... haploide E) meiótica ... mitótica RESPOSTA: Observe que, em ambas as figuras, a célula original é diploide (2n). Note que, na figura um há formação de duas células-filhas com a mesma ploidia da célula-mãe, caracterizando divisão mitótica, equacional. Por outro lado, na figura 2, a célula original, diploide, dá origem a 4 células-filhas com metade de sua ploidia original. Isto caracteriza uma divisão meiótica, que é reducional. Portanto, alternativa A está correta. Fases da Meiose É importante perceber quea meiose se divide em duas fases, chamadas Meiose I e Meiose II. Aula 04 Biologia 17 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Como já vimos, os cromossomos homólogos são duplicados na fase S. Na fase anáfase da Meiose I, estes cromossomos homólogos serão separados em duas células. Posteriormente, na Meiose II, se separam as cromátides-irmãs de cada um dos cromossomos. Isto nos leva a concluir que a Mitose é semelhante à Meiose II, isto porquê na anáfase da mitose também ocorre a separação destas cromátides-irmãs. CESPE/CEBRASPE – Policia Científica – PE - Biologia Durante a gravidez, o diagnóstico do cariótipo fetal pode ser realizado a partir de estudo citogenético laboratorial de alguns materiais, como amostras de placenta, líquido amniótico e sangue. Com relação a esse assunto, julgue o item subsequente. 1- A troca aleatória de sequências gênicas entre cromossomos homólogos é um fenômeno que pode ocorrer durante a meiose. RESOLUÇÃO: Correto! Essa troca de sequências gênicas entre cromossomos homólogos é o fenômeno que chamamos de crossing over. Este fenômeno justifica a variabilidade genética, tão importante para a sobrevivência das espécies. GABARITO: CERTO Aula 04 Biologia 18 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Meiose I As fases da meiose I e da meiose II são: Até então, sem novidades! Porém, a diferença está na Prófase I que apresenta ainda subfases. São elas: ● Leptóteno ● Zigóteno ● Paquíteno ● Diplóteno ● Diacinese SEDUC/CE – UECE/CEV – Professor – Biologia A troca de material genético pelo crossing over pode resultar em novas combinações da informação genética no cromossomo recombinante. A fase do ciclo celular em que ocorre crossing over é a A) prófase I da meiose I. Meiose I Prófase I Metáfase I Anáfase I Telófase I II Prófase II Metáfase II Anáfase II Telófase II Aula 04 Biologia 19 de 44| www.direcaoconcursos.com.br B) anáfase da mitose. C) telófase II da meiose II. D) telófase da mitose. RESOLUÇÃO: O crossing over acontece na prófase I, da meiose I. Portanto, alternativa A está correta. Prófase I À medida que a fase prófase I avança, os cromossomos homólogos duplicados tendem a se parear. A essa aproximação damos o nome de sinapse. Esse par de cromossomos homólogos são chamados de bivalentes ou tétrades, se pensarmos que existem 4 cromátides-irmãs. Após o pareamento bem estabelecido na subfase Paquíteno, inicia-se a permutação, ou seja, a troca de regiões cromossômicas entre os homólogos, que chamamos de crossing over ou permutação. O crossing over é evidenciado pela presença de quiasmas, que nada mais são do que sobreposições de cromossomos, que podem ser observadas a partir do Diplóteno. Aula 04 Biologia 20 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Instituto AOCP – SUSIPE/PA – Técnico em Gestão Penitenciária – Biologia Em qual subfase da Prófase I acontece a permutação genética entre cromossomos homólogos chamada de Crossing-over? A) Paquíteno. B) Diacinese. C) Telófase. D) Fase X. E) Zigóteno. RESOLUÇÃO: Como vimos, é necessário saber que o crossing over acontece na subfase Paquíteno. Portanto, alternativa A está correta. COSEAC - UFF -2019 – Biologia As modificações morfológicas que ocorrem durante o pareamento são a base para dividir a prófase meiótica em cinco estágios sequenciais. O estágio, depois dos complexos terem se desfeito, onde os eventos individuais de recombinação por entrecruzamento entre cromátides não irmãs podem ser vistos como conexões inter- homólogas chamadas de quiasmas, é o: Aula 04 Biologia 21 de 44| www.direcaoconcursos.com.br A) leptóteno B) paquíteno. C) diacinese. D) zigóteno. E) diplóteno. RESOLUÇÃO: Como vimos, quiasmas são sobreposições que evidenciam o crossing over. Estas sobreposições podem ser observadas a partir do Diplóteno. Portanto, alternativa E está correta. Metáfase I Ainda na metáfase I, vemos pares homólogos condensados ao máximo e localizados ao meio da célula Anáfase I Nesta fase ocorre a separação dos cromossomos homólogos. Telófase I Após a separação dos pares homólogos, ocorre a reparação do envoltório nuclear e descondensação do material genético. Meiose II A Meiose II apresenta basicamente as mesmas regras e os mesmos eventos da Mitose. O que diferencia a Meiose II da Mitose é o fato de que na Anáfase II serão separadas as cromátides-irmãs, visto que os cromossomos homólogos foram anteriormente separados. Aula 04 Biologia 22 de 44| www.direcaoconcursos.com.br O resultado disto é a geração de 4 células filhas, com metade da quantidade de material genético da célula original. Como já dito, divisão reducional. SEE/PE – Professor de Biologia – Biologia - 2016 As células podem se dividir por dois processos diferentes: mitose e meiose. Com relação ao processo da meiose, assinale a afirmativa correta: A) Ocorre sinapse de cromossomos e geralmente formação de quiasmas. As células filhas não podem empreender nova divisão meiótica. B) Ocorre sinapse de cromossomos, geralmente há formação de quiasmas e de apenas duas células filhas, geneticamente diferentes, como resultado. C) Ocorre uma divisão equacional cromossômica seguida de uma divisão citoplasmática. Geralmente ocorre formação de quiasmas D) Não ocorre sinapse de cromossomos, mas ocorre uma divisão equacional de cromossomos seguida de uma divisão citoplasmática. E) Não ocorre sinapse de cromossomos nem quiasmas, mas ocorrem duas divisões citoplasmáticas seguidas. RESOLUÇÃO: Aula 04 Biologia 23 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Vamos analisar cada uma das alternativas: A) Está correto! Ocorre sinapse, que se refere ao processo em que os cromossomos homólogos se tornam intimamente ligados um ao outro. E a formação de quiasmas que indica a ocorrência de crossing over. As células filhas, de fato não podem entrar em uma nova divisão meiótica visto que estas já são haploides. B) Está errado, pois na divisão meiótica há formação de 4 células-filhas e não 2. C) A divisão meiótica é reducional, e não equacional como afirma o item. D) Ocorre sim sinapse entre os cromossomos homólogos. E) Ocorrem sim quiasmas na divisão meiótica. Portanto, alternativa A está correta. O gráfico da meiose Percebe-se no gráfico que determinada célula inicia seu ciclo com quantidade x de DNA. Na fase S da interfase, vemos que ocorre duplicação do material genético, a quantidade passa a ser 2x. Na separação dos cromossomos homólogos, na fase Anáfase I da Meiose I, a quantidade de material genético volta a ser x devido a separação dos pares de cromossomos homólogos. Essa quantidade será novamente reduzida na Anáfase II, da Meiose II, onde ocorre a separação das cromátides- irmãs, passando a ser x/2. Aula 04 Biologia 24 de 44| www.direcaoconcursos.com.br CESPE/CEBRASPE – Prefeitura de São Luís - Biologia A respeito da associação entre o código genético e a síntese de proteínas em eucariotos, assinale a opção correta. A) A síntese de proteínas envolve diversos tipos de RNA e o ribossomo. B) As sequências de proteínas codificadas no DNA e transcritas em RNAm são suficientes para explicar o funcionamento de toda a atividade biológica nos organismos vivos. C) Cada códon presente no DNA define a síntese de uma proteína específica. D) As proteínas são sintetizadas a partir do molde do DNA. E) O processo de síntese de proteínas denomina-se transcrição gênica RESOLUÇÃO: Vamos analisar as alternativas. A) De fato, o processo de síntese de proteínas envolve além do ribossomo, o RNA mensageiro, o RNA transportador e RNA ribossômico. B) Atividades biológicas dependem de enzimas, que são catalisadores biológicos de origem proteica. Porém, nem todas as enzimas são proteínas assim como nemtodas as atividades biológicas dependem de proteínas, a exemplo dos sais minerais que atuam como reguladores do metabolismo. C) Os códons estão presentes no RNA, não no DNA, e definem aminoácidos e não proteínas. D) Errado. O DNA é transcrito em um RNA mensageiro, que leva informações para a síntese de proteínas. E) O processo de síntese de proteínas é chamado de tradução. Portanto, alternativa A está correta. Aula 04 Biologia 25 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Ploidia e a quantidade de DNA Como vimos, os dois mecanismos básicos de divisão celular explicados são: Mitose e Meiose. Com base nos conhecimentos adquiridos até aqui, vejamos os seguintes itens: VUNESP – PC/SP – Papiloscopista Policial - 2018 Uma das semelhanças entre os processos de divisão celular mitótico e meiótico corresponde à existência da etapa anáfase em ambos. Porém, na meiose, ocorrem duas etapas anáfases, enquanto na mitose ocorre apenas uma etapa anáfase. Tal diferença é decorrente da: A) condensação cromossômica no início do processo que ocorre apenas na mitose. B) existência de duas divisões consecutivas na meiose e de apenas uma divisão na mitose. C) duplicação cromossômica no início do processo que ocorre apenas na meiose. D) duplicação da ploidia celular ao final do processo meiótico, enquanto na mitose tal ploidia se reduz. E) formação de duas células filhas diploides na meiose e de quatro células filhas haploides na mitose. RESOLUÇÃO: Vamos analisar as alternativas. A) A condensação cromossômica ocorre tanto na mitose quanto na meiose, portanto o item está incorreto. B) Correto! Na meiose há apenas uma duplicação do material genético, seguida de duas divisões. Enquanto que, na mitose há apenas uma duplicação do DNA, seguida de uma divisão. C) A duplicação cromossômica ocorre na interfase, tanto na mitose quando na meiose. D) Errado. Ao final do processo meiótico temos a redução da ploidia. E) Na meiose, temos formação de duas células filhas haploides, partindo de uma célula diploide. Na mitose, temos a formação de duas células-filhas diploides, pois a divisão é equacional. Portanto, alternativa B está correto. Aula 04 Biologia 26 de 44| www.direcaoconcursos.com.br FUNDEP – IF/SP - Professor – Biologia – 2014 Observe a representação esquemática das divisões celulares. Após análise da imagem, é CORRETO afirmar que: A) em I na etapa 2, os cromossomos apresentam 1 molécula de DNA. B) em II na etapa 3, os cromossomos duplicados estão em dose única. C) em II na etapa 4, não ocorreu a separação dos cromossomos homólogos. D) em II na etapa 5, os cromossomos estão sem seus pares homólogos. RESOLUÇÃO: Analisando as alternativas. A) Está incorreto. Os cromossomos estão duplicados, logo, apresentam duas moléculas de DNA. B) Errado. Os cromossomos duplicados estão pareados em pares homólogos. C) Errado, a separação dos cromossomos homólogos acontece na anáfase da meiose I. D) Correto! Os pares homólogos já foram separados na primeira divisão meiótica e posteriormente as cromátides- irmãs na segunda divisão meiótica. Portanto, alternativa D está correta. Aula 04 Biologia 27 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Ploidia na Mitose Vimos que, durante a divisão mitótica ocorrem modificações, tanto na quantidade de DNA, quanto no número de cromossomos. O número de cromossomos é expresso através da ploidia, ou seja, o número de lote n, de cromossomos em uma célula. ● Célula n = haploide ● Célula 2n = diploide ● Célula 3n = triploide etc A mitose pode ocorrer células de qualquer ploidia, visto que é uma divisão equacional. Todas gerarão duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula original. Diferentemente, a meiose não pode ocorrer, por exemplo, em células haploides, visto que essa divisão tem caráter reducional. Vamos observar: Na figura a, vemos 3 cromossomos simples, logo 3 moléculas de DNA. Esta célula possui apenas um lote de cromossomos n, portanto diz-se que ela é haploide. Na figura b, vemos uma célula diploide, que possui 6 cromossomos simples, expressos n forma de 3 pares de cromossomos homólogos, resultando 6 moléculas de DNA. A quantidade de DNA nesta célula será o dobro do que se encontra na figura a. Aula 04 Biologia 28 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Na figura c, ainda temos uma célula diploide, porém os cromossomos simples agora passam ao estado duplicado, ou seja, as 6 moléculas de DNA, passam a ser 12. A quantidade de DNA nesta célula será o dobro do que se encontra na figura b. É importante perceber que, a célula c continua sendo diploide, com 2n =6. Isto porque a célula ainda possui 6 cromossomos, porém, agora duplicados. Gráfico da variação da ploidia na mitose Vamos agora comparar o que acontece com a ploidia das células durante a mitose, ao que acontece com a quantidade de DNA. Observe que os gráficos se comportam de maneira diferente. Vemos no gráfico da quantidade de DNA, que existe variação ao longo da divisão, sobretudo nos pontos especificados: a duplicação do material genético e a separação das cromátides-irmãs. Porém, como podemos ver no gráfico à esquerda, a ploidia durante a divisão mitótica, não varia. Isto porque, a célula 2n sofre duplicação de seus cromossomos, porém continua sendo 2n, mantendo seu caráter diploide. O que varia é a quantidade de DNA. Ploidia na Meiose Na divisão meiótica, especificamente na meiose I, ocorre a separação dos pares de cromossomos homólogos. Quando estes pares são separados temos que: um lote cromossômico é encaminhado a uma célula-filha, enquanto outro lote cromossômico é encaminhado a outra célula-filha. Isto nos leva a conclusão de que, durante a primeira divisão meiótica ocorre redução da ploidia, e por isso dizemos que a meiose tem caráter reducional. Ploidia (célula diploide) Quantidade de DNA (célula diploide) Aula 04 Biologia 29 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Se tratando da variação da quantidade de DNA, já vimos que: Como vimos anteriormente, a meiose se caracteriza por uma duplicação do material genético na fase S, seguida de duas reduções marcadas por: 1 – separação dos cromossomos homólogos; 2 - separação das cromátides irmãs. CONSULPAN – SEDUC/PA - 2018 – Professor Classe I - Biologia As células animais se dividem por processos de divisão celular. Essas divisões podem ser por Mitose ou Meiose. Há diferenças significativas entre essas duas formas de divisão. Observe a imagem a seguir que representa uma fase da divisão celular, a partir de uma célula 2n = 4. https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/cespe-2019-slu-df-analista-de-gestao-de-residuos-solidos-biologia Aula 04 Biologia 30 de 44| www.direcaoconcursos.com.br (Disponível em: https://biomania.com.br/images/materias/2002-51-141-33-34-i013.jpg. Adaptado.) Assinale, a seguir, a fase e a divisão que esta célula apresenta. A) Anáfase da Mitose. B) Metáfase da Mitose. C) Metáfase I da Meiose. D) Metáfase II da Meiose. RESOLUÇÃO: Vamos desenvolver o raciocínio em partes: A questão nos diz que a célula animal tem caráter diploide (2n), e que possui 4 cromossomos. Na figura, observamos que há 2 cromossomos duplicados, o que indica que já aconteceu redução da ploidia, implicando na primeira divisão meiótica. A fase representada na imagem nos mostra cromossomos condensados ao máximo e posicionados no equador da célula, indicando a fase Metáfase da meiose. Já sabemos que a primeira redução da ploidia já foi feita, e que a próxima etapa será a separação das cromátides irmãs, ou seja, estamos falando da segunda divisão meiótica. Portanto, alternativa D está correta. IF/SC – 2017 – Professor – Biologia Considerando-se uma célula hipotética 2n = 10, analise a figura a seguir e assinale a alternativaque indica a fase e o processo de divisão celular representados CORRETAMENTE. Aula 04 Biologia 31 de 44| www.direcaoconcursos.com.br A) Metáfase I, meiose B) Metáfase, mitose. C) Anáfase I, meiose. D) Anáfase II, meiose. E) Anáfase, mitose. RESOLUÇÃO: Novamente, iremos desenvolver o raciocínio em partes: Temos que a célula hipotética possui caráter diploide (2n), e que apresenta 10 cromossomos. A fase representada na imagem nos mostra separação do material genético, indicando a fase Anáfase. Observamos que nesta célula há 5 cromossomos de cada lado, isto nos permite concluir que houve uma redução na ploidia da célula, que inicialmente apresentava 10 cromossomo. Ou seja, a divisão é meiótica. Se já houve redução da ploidia estamos falando da segunda divisão meiótica. Isto é evidenciado, pois na imagem observamos separação das cromátides irmãs. Portanto, alternativa D está correta. Aula 04 Biologia 32 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Resumo Direcionado Ciclo celular O ciclo celular descreve o ciclo de vida das células, e é dividido em fases: interfase e divisão celular. A interfase ainda se subdivide nas fases: ● G1: a célula se encontra executando suas funções ● S: a célula entra em processo de replicação do material genético ● G2: o tamanho da célula aumenta e se inicia a duplicação das organelas Algumas células, a exemplo das nervosas e musculares, são bastante especializadas. Em consequência, possuem baixa capacidade de se dividir. Nestes casos, diz-se que estas células “saíram do ciclo”, pois estão eternamente na fase G1. Alguns autores preferem dizer que estas células estão em fase G0. Divisão celular Existem dois mecanismos básicos de divisão celular: a mitose e a meiose, estes mecanismos podem ser basicamente diferenciados da seguinte maneira: Mitose Meiose Número de células-filhas produzidas 2 4 Número de cromossomos em cada célula-filha Igual ao número de cromossomos da célula-mãe Metade do número de cromossomos da célula-mãe Importância Crescimento Reposição celular Reprodução assexuada Produção de gametas Reprodução sexuada Os processos de divisão celular Repare que, a célula mãe (2n) possui determinado número de cromossomos. Após a fase S, da interfase esses cromossomos já estão duplicados e a célula pronta para o processo de divisão. Aula 04 Biologia 33 de 44| www.direcaoconcursos.com.br • MITOSE: após a duplicação do material genético a célula-mãe passa por apenas uma divisão. Como resultado, temos duas células-filhas clones, e que possuem a mesma ploidia (mesma quantidade de material genético) da sua célula-mãe • MEIOSE observamos duas divisões meióticas. Têm-se 4 células filhas, cada uma com metade da ploidia da célula original. A meiose é fundamental na manutenção da ploidia dos seres humanos, isto porquê o processo de produção dos gametas se dá por divisão meiótica tanto nos espermatozoides quanto dos ovócitos, ambos com 23 cromossomos que após fecundados somarão 46 cromossomos. Mitose Fases da Mitose As fases da mitose, em ordem de acontecimentos são: Prófase Metáfase Anáfase Telófase Aula 04 Biologia 34 de 44| www.direcaoconcursos.com.br • Prófase: o material genético, duplicado na fase S, se encontra em processo de condensação. Ou seja, a cromatina começa a passar para o estado de cromossomo. O centrossomo, começa a migrar para os polos das células. O envoltório nuclear e as organelas membranosas começam a se fragmentar. Em células animais, os centríolos atuam na formação das fibras dos fusos e do áster, que são fibras de microtúbulos que capturam o material genético, promovendo a separação das células. Aula 04 Biologia 35 de 44| www.direcaoconcursos.com.br • Metáfase, o material genético em forma de cromossomos já se encontra duplicado, ou seja, estão presentes as chamadas cromátides-irmãs. Os cromossomos se posicionam no plano equatorial da célula. Os centríolos se posicionam nos polos da célula e as fibras do fuso são polimerizadas e ligadas ao centrossomo. Nessa região existe um agregado proteico chamado cinetócoro, que permite o tracionamento das fibras do fuso para posterior separação das cromátides-irmãs. • Anáfase: ocorre a separação das cromátides irmãs. Aula 04 Biologia 36 de 44| www.direcaoconcursos.com.br ● Telófase: o material genético sai de seu estado condensado, o envoltório nuclear se reestrutura e as organelas membranosas se reorganizam. A telófase representa o contrário do que acontece na fase de prófase. Nesta fase, temos ainda o processo de citocinese, a separação citoplasmática. O gráfico da Mitose Este gráfico mostra a quantidade de DNA ao longo da divisão mitótica, em uma célula diploide. Podemos analisar que: ● Durante a fase S, já sabemos que ocorre duplicação do material genético. Portanto, se a quantidade de DNA era x, esta passa a ser 2x. ● Esta quantidade permanece em 2x até a fase anáfase, onde ocorre a separação das cromátides-irmãs. Ou seja, separa-se o material genético, e a quantidade de DNA retorna a inicial x. Aula 04 Biologia 37 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Pontos de Checagem São eles: ● Na fase G1, a célula duplica o seu tamanho e suas organelas. O primeiro ponto de checagem busca analisar se: A célula possui tamanho suficiente para divisão? O ambiente é favorável? Se sim, ela entra na fase S. ● O segundo ponto de checagem se encontra na fase G2. A checagem busca saber se o material genético foi adequadamente duplicado, ou seja: O material genético foi danificado? Todo material genético foi duplicado? ● O terceiro ponto é na Metáfase. Verifica-se: A ligação das fibras do fuso às proteínas cinetocóricas do fuso foi feita adequadamente? Isto nos mostra como o ciclo celular é altamente regulado! Mitose animal x Mitose vegetal Para diferenciar a mitose animal da mitose vegetal precisamos estar atentos à citocinese. Célula animal Célula vegetal Sentido De fora para dentro (centrípeta) De dentro para fora (centrífuga) Presença de centríolos Sim Não Nas células animais, forma-se um sítio de clivagem, isto é, um anel de actina e miosina, que promove a constrição e separação do citoplasma. Por outro lado, a rígida parede celular das células vegetais impede o processo de citocinese de dentro para fora. A citocinese ocorre graças a vesículas provenientes do complexo golgiense que permitem a formação de uma membrana celulósica responsável pela separação das células. Aula 04 Biologia 38 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Meiose É importante sempre lembrar que neste mecanismo, geram-se 4 células-filhas, cada uma com metade do número de cromossomos da célula original. Ou seja, este mecanismo é reducional, e por isso está presente na formação de gametas. Na meiose, nota-se que existe apenas uma duplicação do material genético, seguida de duas divisões meióticas, isto explica o caráter reducional deste mecanismo, a metade da ploidia original. Aula 04 Biologia 39 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Fases da Meiose As fases da meiose I e da meiose II são: Até então, sem novidades! Porém, a diferença está na Prófase I que apresenta ainda subfases. Meiose I Prófase I A prófase I se divide em subfases ao passo que se avança a divisão celular. Vamos entender: À medida que a fase prófase I avança, os cromossomos homólogos duplicados tendem a se parear. A essa aproximação damos o nome de sinapse. Esse par de cromossomos homólogos são chamados de bivalentes, ou tétrades, se pensarmos que existem 4 cromátides-irmãs. Meiose I Prófase I Metáfase I Anáfase I Telófase I II Prófase II Metáfase II Anáfase II Telófase II Aula 04 Biologia 40 de 44| www.direcaoconcursos.com.brApós o pareamento bem estabelecido na subfase Paquíteno, inicia-se a permutação, ou seja, a troca de regiões cromossômicas entre os homólogos que chamamos de crossing over ou permutação. O crossing over é evidenciado pela presença de quiasmas, que nada mais são do que sobreposições de cromossomos que podem ser observadas a partir do Diplóteno. Metáfase I Ainda na metáfase I, vemos pares homólogos condensados ao máximo e localizados ao meio da célula Anáfase I Nesta fase ocorre a separação dos cromossomos homólogos. Telófase I Após a separação dos pares homólogos, ocorre a reparação do envoltório nuclear e descondensação material genético. Aula 04 Biologia 41 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Meiose II A Meiose II apresenta basicamente as mesmas regras e os mesmos eventos da Mitose. O que diferencia a Meiose II da Mitose é o fato de que na Anáfase II serão separadas as cromátides-irmãs, visto que os cromossomos homólogos foram anteriormente separados. O resultado disto é a geração de 4 células filhas, com metade da quantidade de material genético da célula original. Como já dito, divisão reducional. O gráfico da meiose Percebe-se no gráfico que determinada célula inicia seu ciclo com quantidade x de DNA. Na fase S da interfase, vemos que ocorre duplicação do material genético, a quantidade passa a ser 2x. Aula 04 Biologia 42 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Na separação dos cromossomos homólogos, na fase Anáfase I da Meiose I, a quantidade de material genético volta a ser x devido a separação dos pares de cromossomos homólogos. Essa quantidade será novamente reduzida na Anáfase II, da Meiose II, onde ocorre a separação das cromátides- irmãs, passando a ser x/2. Ploidia e a quantidade de DNA Ploidia na Mitose Vimos que, durante a divisão mitótica ocorrem modificações, tanto na quantidade de DNA, quanto no número de cromossomo. Este número é expresso através da ploidia, ou seja, o número de lote n, de cromossomos em uma célula. ● Célula n = haploide ● Célula 2n = diploide ● Célula 3n = triploide A mitose pode ocorrer células de qualquer ploidia, visto que é uma divisão equacional. Todas gerarão duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula original. Diferentemente, a meiose não pode ocorrer, por exemplo, em células haploides, visto que essa divisão tem caráter reducional. Vamos observar: Na figura a, vemos 3 cromossomos simples, logo 3 moléculas de DNA. Esta célula possui apenas um lote de cromossomos n, portanto diz-se que ela é haploide. Aula 04 Biologia 43 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Na figura b, vemos uma célula diploide, que possui 6 cromossomos simples, expressos na forma de 3 pares de cromossomos homólogos, resultando 6 moléculas de DNA. A quantidade de DNA nesta célula sera o dobro do que se encontra na figura a. Na figura c, ainda temos uma célula diploide, porém os cromossomos simples agora passam ao estado duplicado, ou seja, as 6 moléculas de DNA, passam a ser 12. A quantidade de DNA nesta célula será o dobro do que se encontra na figura b. É importante perceber que, a célula c continua sendo diploide, com 2n =6. Isto porque a célula ainda possui 6 cromossomos, porém agora duplicados. Gráfico da variação da ploidia na mitose Vamos agora comparar o que acontece com a ploidia das células durante a mitose, ao que acontece com a quantidade de DNA. Observe que os gráficos se comportam de maneira diferente. Vemos no gráfico da quantidade de DNA, que existe variação ao longo da divisão, sobretudo nos pontos especificados: a duplicação do material genético e a separação das cromátides-irmãs. Porém, como podemos ver no gráfico à esquerda, a ploidia durante a divisão mitótica, não varia. Isto porque, a célula 2n sofre duplicação de seus cromossomos, porém continua sendo 2n, mantendo seu caráter diploide. O que varia é a quantidade de DNA. Ploidia na Meiose Na divisão meiótica, especificamente na meiose I, ocorre a separação dos pares de cromossomos homólogos. Quando estes pares são separados temos que: um lote cromossômico é encaminhado a uma célula-filha, enquanto outro lote cromossômico é encaminhado a outra célula-filha. Isto nos leva a conclusão de que, durante a primeira divisão meiótica ocorre redução da ploidia, e por isso dizemos que a meiose tem caráter reducional. Ploidia (célula diploide) Quantidade de DNA (célula diploide) Aula 04 Biologia 44 de 44| www.direcaoconcursos.com.br Se tratando da variação da quantidade de DNA, já vimos que: Como vimos anteriormente, a meiose se caracteriza por uma duplicação do material genético na fase S, seguida de duas reduções marcadas por: 1 – separação dos cromossomos homólogos; 2 - separação das cromátides irmãs.