As fases do ciclo celular

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As fases do ciclo celular 
Estágios do ciclo celular 
Para se dividir, uma célula deve completar várias tarefas importantes: ela precisa crescer, copiar 
seu material genético (DNA), e dividir-se fisicamente em duas células-filhas. As células realizam 
estas tarefas em uma série de etapas previsíveis e organizadas que constituem o ciclo celular. 
O ciclo celular é um ciclo e não um caminho linear, porque ao final de cada um, as duas células-
filhas podem começar novamente mesmo processo, a partir do início. 
Em células eucarióticas, ou células com núcleo, os estágios do ciclo celular são divididos em 
duas fases principais: 
1. Interfase 
2. Fase Mitótica (M) 
 
> Durante a interfase, a célula cresce e faz uma cópia de seu DNA. 
> Durante a fase mitótica (M), a célula separa seu DNA em dois conjuntos e divide seu citoplasma, 
formando duas novas células. 
 
Interfase 
Vamos entrar no ciclo celular assim que uma célula se forma, pela divisão de sua célula-mãe. 
O que esta célula recém-nascida deve fazer, em seguida, para crescer e se dividir? 
A preparação para a divisão acontece em três etapas: 
> Fase G1 
Durante a fase G1, também chamada de primeira fase de intervalo, a célula cresce e torna-se 
fisicamente maior, copia organelas, e fabrica os componentes moleculares que precisará nas 
etapas posteriores. 
> Fase S 
Na fase S, a célula sintetiza uma cópia completa do DNA em seu núcleo. Ela também duplica 
uma estrutura organizadora de microtúbulos chamada de centrossomo. Os centrossomos 
ajudam a separar o DNA durante a fase M. 
> Fase G2 
Durante a segunda fase de intervalo, ou fase G2, a célula cresce mais, produz proteínas e 
organelas, e começa a reorganizar seu conteúdo em preparação para a mitose. 
A fase G termina com o início da mitose. 
As fases G1 e G2, juntas são chamadas de interfase. O prefixo inter significa entre, refletindo 
que a interfase ocorre entre uma fase mitótica (M) e a próxima. 
 
 
Fase M 
Durante a fase mitótica (M), a célula divide seu DNA duplicado e o citoplasma para formar duas 
novas células. A fase M envolve dois processos distintos relacionados à divisão: 
1. Mitose 
2. Citocinesis 
 
Na mitose, o DNA nuclear da célula se condensa em cromossomos visíveis e é separado pelo 
fuso mitótico, uma estrutura especializada formada por microtúbulos. 
A mitose acontece em quatro etapas: 
 
1. Prófase (algumas vezes dividida em prófase inicial e prometafase) 
2. Metáfase 
3. Anáfase 
4. Telófase. 
 
Na citocinese, o citoplasma da célula é dividido em dois, formando duas novas células. 
A citocinese normalmente começa assim que a mitose termina, com alguma sobreposição. 
É importante notar que a citocinese ocorre de formas diferentes em células animais e vegetais. 
> Em animais, a divisão da célula ocorre quando um 
conjunto de fibras citoesqueléticas chamado anel 
contrátil contrai-se em direção ao interior da célula 
e parte a célula em duas, um processo chamado de 
citocinese contrátil. A indentação produzida à 
medida que o anel se contrai para o interior da 
célula é chamada de sulco de clivagem. 
> Células de plantas são muito mais duras que 
células animais; elas são cercadas por uma parede 
celular rígida e têm uma pressão interna alta. Por 
isto, as células de plantas se dividem em duas 
através da construção de uma nova estrutura no 
meio da célula. Esta estrutura, conhecida como lamela média, é feita de membrana plasmática e 
componentes da parede celular disponíveis em vesículas, e ela divide a célula em duas. 
Saída do ciclo celular e G0 
O que acontece às duas células-filhas produzidas numa rodada do ciclo celular? Isto depende de 
que tipo de células elas são. Alguns tipos de células dividem-se rapidamente, e nestes casos, as 
células-filhas podem entrar imediatamente em um novo ciclo de divisão celular. 
Por exemplo, muitos tipos de células em um embrião jovem dividem-se rapidamente, como as 
células em um tumor. 
Outros tipos de células dividem-se lentamente ou não se dividem. 
Estas células podem deixar a fase G1 e entrar em um estado de repouso chamado Fase G0. 
Em G0, a célula não está ativamente se preparando para dividir, 
está apenas desempenhando suas funções. Por exemplo, pode 
conduzir sinais como um neurônio (como aquele no desenho 
abaixo) ou armazenar carboidratos como uma célula do fígado. 
G0 é um estado permanente para algumas células, enquanto 
outras podem reiniciar a divisão caso recebam os sinais corretos. 
 
 
 
Quanto tempo dura o ciclo celular? 
Células diferentes podem levar tempos diferentes para completar o ciclo celular. Uma típica 
célula humana pode levar cerca de 24 horas para se dividir, mas células de ciclo rápido de 
mamíferos, como aquelas que revestem o intestino, podem completar um ciclo a cada 9-10 horas 
quando mantidas em cultura 1,2. 
Tipos de células diferentes também dividem seu tempo entre as fases do ciclo celular de formas 
diferentes. Em embriões de rãs, por exemplo, as células não passam praticamente nenhum 
tempo em G1 e G2 e, em vez disso, circulam rapidamente entre as fases S e M, resultando na 
divisão de uma célula grande, o zigoto, em várias células menores (2,3). 
 
As Fases da Mitose 
Mitose é um tipo de divisão celular em que uma célula (a célula-mãe) se divide para produzir duas 
novas células (as filhas) que são geneticamente idênticas a ela. No contexto do ciclo celular, a 
mitose é a parte do processo de divisão em que o DNA do núcleo das células é dividido em dois 
conjuntos iguais de cromossomos. 
Em todos esses casos, o "objetivo" da mitose é assegurar que cada célula-filha receba um 
conjunto inteiro e perfeito de cromossomos. 
 
 
 
A mitose consiste em quatro fases básicas: 
Prófase Anáfase 
Metáfase Telófase 
 
Alguns livros-texto listam até cinco, dividindo a prófase em uma fase anterior (chamada prófase) 
e uma fase posterior (chamada prometáfase). 
Essas fases ocorrem em uma ordem estritamente sequencial, sendo que a citocinese - o processo 
de divisão dos conteúdos das células para formar duas novas células - começa na anáfase ou na 
telófase. 
 
 
 
Dá para lembrar a ordem das fases com o famoso mnemônico: [ProMETo] a Ana Telefonar. 
 
 
 
Vamos começar observando uma célula um pouco antes de ela começar a mitose. 
Esta célula está na interfase (fase G2 tardia) e já copiou o seu DNA, de modo que cada 
cromossomo no núcleo consiste em duas cópias conectadas, chamadas cromátides irmãs. 
Você não consegue ver os cromossomos muito claramente neste ponto porque eles ainda estão 
em sua forma longa, fibrosa e descondensada. 
Essa célula animal também fez uma cópia de seus centrômeros, uma organela que irá 
desempenhar um papel chave em orquestrar a mitose, então há dois centrômeros. 
(As células das plantas geralmente não tem centrossomos com centríolos, mas têm um tipo 
diferente de centro organizador de microtúbulos que tem um papel similar). 
 
 
No estágio inicial da prófase, a célula começa a quebrar algumas estruturas e a formar outras, 
preparando o cenário para a divisão dos cromossomos. 
 Os cromossomos começam a se condensar (o que facilita sua separação mais tarde). 
 O fuso mitótico começa se formar - O fuso é uma estrutura feita de microtúbulos, fibras fortes 
que são parte do "esqueleto" da célula. Sua função é organizar os cromossomos e movê-los 
durante a mitose. O fuso cresce entre os centrossomos a medida que eles se separam. 
 O nucléolo (ou nucléolos, no plural), uma parte do núcleo onde são formados os ribossomos, 
desaparece. Esse é um sinal de que o núcleo está prestes a se romper. 
 
No final da prófase (chamada também de prometáfase), o fuso mitótico começa a capturar e 
organizar os cromossomos. 
 Os cromossomos se condensam ainda mais, de maneira a ficarem bem compactos. 
 O envoltório nuclear se rompe, liberando os cromossomos. 
 O fuso mitótico cresce mais, e alguns microtúbulos começam a"capturar" os cromossomos. 
 
 Os microtúbulos podem se ligar aos cromossomos através do cinetócoro - um arranjo de 
proteínas encontrado no centrômero de cada cromátide irmã. (Centrômeros são regiões do DNA 
onde as cromátides irmãs são mais firmemente conectadas). 
 Os microtúbulos que ligam-se a um cromossomo são chamados de microtúbulos cinetocóricos. 
 Os microtúbulos que não se ligam aos cinetócoros podem se ligar à microtúbulos do pólo 
oposto, estabilizando o fuso. Mais microtúbulos se estendem de cada centrossomo em direção à 
borda da célula, formando uma estrutura chamada de áster. 
 
 Na metáfase, o fuso já capturou todos os cromossomos e os alinhou no meio da célula, que está 
pronta para a divisão. 
 Todos os cromossomos estão alinhados na placa metafásica (não se trata de uma estrutura 
física, é apenas um termo para o plano em que os cromossomos estão alinhados). 
 Nesta fase, os dois cinetócoros de cada cromossomo devem se ligar a microtúbulos de pólos 
opostos do fuso. 
Antes de entrar na anáfase, a célula vai verificar se todos os cromossomos estão na placa 
metafásica com seus cinetócoros corretamente ligados aos microtúbulos. Isto é chamado ponto 
de checagem do fuso e ajuda a garantir que as cromátides irmãs se dividam uniformemente entre 
as duas células-filhas quando se separarem na próxima etapa. Se um cromossomo não estiver 
adequadamente alinhado ou ligado, a célula para a divisão até que o problema seja resolvido. 
 
Na anáfase, as cromátides irmãs se separam uma da outra e são empurradas em direção às 
extremidades opostas da célula. 
 A proteína "cola" que mantém as cromátides irmãs unidas é quebrada, permitindo que elas se 
separem. Cada uma é agora um cromossomo único. Os cromossomos de cada par são 
empurrados em direção aos pólos opostos da célula. 
 Os microtúbulos não ligados aos cromossomos se alongam e se empurram separando os pólos 
da célula, tornando-a mais longa. 
Todos esses processos são acionados por proteínas motoras, máquinas moleculares que podem 
“caminhar” pelas trilhas dos microtúbulos levando cargas. Na mitose, as proteínas motoras 
carregam cromossomos ou outros microtúbulos enquanto se deslocam. 
 
Na telófase, a célula está quase completamente dividida e começa a reestabelecer sua estrutura 
normal a medida que a citocinese (divisão dos conteúdos da célula) toma lugar. 
 O fuso mitótico é dividido em seus "blocos de construção". 
Dois novos núcleos são formados, um para cada conjunto de cromossomos. As membranas 
nucleares e os nucléolos reaparecem. 
 Os cromossomos começam a se descondensar e voltam a sua forma "filamentosa". 
 
 
 
 Citocinese, a divisão do citoplasma para formar duas células novas, sobrepõe-se aos estágios 
finais da mitose. Ela pode começar tanto na anáfase quanto na telófase, dependendo da célula, 
e termina logo depois da telófase. 
 Nas células animais, a citocinese é contrátil, apertando a célula em duas, como uma bolsinha de 
moedas com um cordão. O "cordão" é um conjunto de filamentos feitos de uma proteína 
chamada actina e o vinco formado pelo aperto é conhecido como sulco de clivagem. As células 
das plantas não podem ser divididas desta forma porque elas possuem uma parede celular e são 
muito duras. Em vez disso, a estrutura chamada de placa celular se forma no meio da célula, 
dividindo-a em duas células-filhas, separadas por uma nova parede. 
 
 Quando a citocinese termina, temos duas células novas, cada uma com um conjunto completo 
de cromossomos idênticos aos da célula-mãe. As células-filhas podem agora começar suas 
próprias "vidas" celulares e - dependendo do que decidirem ser quando crescerem - podem, elas 
também, realizar mitose, repetindo o ciclo. 
 
 
 
Ciclinas 
Ciclinas estão entre os mais importantes reguladores do ciclo celular. 
Ciclinas são um grupo de proteínas relacionadas e existem quatro tipos básicos encontrados em 
seres humanos e na maior parte dos outros eucariontes: Ciclinas G, Ciclinas S, e Ciclinas M. 
Como os nomes sugerem, cada ciclina está associada a uma determinada fase, transição, ou 
conjunto de fases no ciclo celular e ajuda a conduzir os eventos dessa fase ou período. 
Por exemplo, a ciclina M promove os eventos da fase M, tais como a quebra do envelope nuclear 
e a condensação cromossômica. 
 
 
 
Os níveis das diferentes ciclinas variam consideravelmente em todo o ciclo celular, como 
mostrado no diagrama à direita. Uma ciclina típica está presente em níveis baixos na maior parte 
do ciclo, mas aumenta acentuadamente no estágio onde for necessária. Ciclina M, por exemplo, 
atinge um pico de forma acentuada na transição entre as fases G2 e M. As ciclinas G1 são 
incomuns pelo fato de serem necessárias na maior parte do ciclo celular. 
 
Quinases dependentes de ciclinas Para fazer com que o ciclo celular avance, uma ciclina deve 
ativar ou desativar muitas proteínas alvo dentro da célula. 
As ciclinas desencadeiam os eventos do ciclo celular associando-se a uma família de enzimas 
chamada quinases dependentes de ciclinas (Cdks). 
Uma Cdk sozinha fica inativa, mas a ligação com uma ciclina a ativa, tornando-a uma enzima 
funcional e permitindo que ela modifique proteínas alvo dentro da célula. 
Como isso funciona? 
Cdks são quinases, enzimas que fosforilam (ligam grupos fosfato a) proteínas alvo específicas. 
O grupo fosfato ligado age como um interruptor, tornando a proteína alvo mais ou menos ativa 
> Quando uma ciclina se liga a uma Cdk, isto tem dois efeitos importantes: ativa a Cdk como uma 
quinase, mas também direciona a Cdk para um conjunto específico de proteínas alvo, adequadas 
para o período do ciclo celular controlado pela ciclina. 
Por exemplo, Ciclinas G1/S enviam Cdks para alvos da fase S (promovendo, por ex., a replicação 
do DNA ), enquanto ciclinas M enviam Cdks para alvos da fase M (fazendo a membrana nuclear 
se romper). 
 
 
 
Em geral, os níveis de Cdk permanecem relativamente constantes por todo o ciclo celular, mas a 
atividade das Cdk e as proteínas-alvo mudam à medida que os níveis das várias ciclinas aumentam 
e diminuem. 
Além de precisar de uma parceira ciclina, as Cdks também devem ser fosforiladas em um local 
específico para serem ativadas (isto não é apresentado nos diagramas deste artigo), e também 
podem ser reguladas negativamente pela fosforilação de outros locais. 
As ciclinas e as Cdks são muito conservadas em termos evolutivos, o que significa que elas são 
encontradas em muitos tipos de espécies, da levedura a sapos e a seres humanos. Os detalhes 
do sistema variam um pouco: por exemplo, a levedura possui apenas uma Cdk, enquanto os seres 
humanos e outros mamíferos têm várias Cdks que são usadas em diferentes estágios do ciclo 
celular. (Sim, isso é meio que uma exceção à regra "Cdks não mudam de nível"!) Mas os princípios 
básicos são bastante semelhantes, de forma que as Cdks e os diferentes tipos de ciclinas podem 
ser encontrados em cada espécie. 
 
Fator de promoção de maturação (MPF) 
Um exemplo famoso de como ciclinas e Cdks trabalham juntas para controlar as transições do 
ciclo celular é o fator de promoção da maturação (MPF). O nome data da década de 1970, 
quando pesquisadores descobriram que células na fase M continham um fator desconhecido 
que podia forçar óvulos de rã (presos na fase G2) a entrar na fase M. Nos anos 80 descobriu-se 
que esta molécula misteriosa, chamada MPF, é uma Cdk ligada a sua parceira ciclina M. 
 
A MPF é um bom exemplo de como ciclinas e Cdks podem trabalhar juntas para conduzir uma 
transição mo ciclo celular. Como uma ciclina típica, a ciclina M mantém-se em níveis baixos 
durante a maior parte do ciclo celular, porém acumula-se assim que a célula se aproxima da 
transição G2. Conforme a ciclina M se acumula, ela se liga a Cdks já presentes na célula, 
formando complexos que estão preparados para ativar a fase M. 
Assim que esses complexos recebemum sinal adicional (essencialmente, um tudo-ok 
confirmando que o DNA da célula está intacto), eles se tornam ativos e iniciam a fase M7. 
Os complexos MPF adicionam marcações de fosfato a várias proteínas diferentes no envelope 
nuclear, resultando em seu rompimento (um evento chave do início da fase M) e também ativam 
alvos que promovem a condensação cromossômica e outros eventos da fase M. O papel de MPF 
no rompimento do envelope nuclear é mostrado de forma simplificada no diagrama abaixo. 
 
 
 
O complexo promotor da anáfase/ciclossomo (CPA/C) 
Além de dirigir os eventos da fase M, o MPF também aciona sua própria destruição ao ativar o 
complexo promotor de anáfase/ciclossomo(APC/C), um complexo proteico que causa a 
destruição das ciclinas M a partir da anáfase. 
A destruição das ciclinas M força a célula a sair da mitose, permitindo que as novas células filhas 
entrem em G1. 
O APC/C também causa a destruição das proteínas que seguram as cromátides irmãs juntas, 
permitindo que se separem na anáfase e se movam para os polos opostos da célula. 
Como o APC/C funciona? 
Assim como uma Cdk, o APC/C é uma enzima, mas seu tipo de função é diferente da Cdk. 
Em vez de ligar um grupo fosfato a seus alvos, ele adiciona uma pequena proteína de marcação 
chamada ubiquitina (Ub). 
 
Quando um alvo é marcado com ubiquitina, ele é enviado ao proteassomo, que pode ser 
considerado a lixeira de coleta reciclável da célula, e é destruído. 
Por exemplo, o APC/C liga um marcador ubiquitina à ciclinas M, fazendo com que elas sejam 
trituradas pelo proteassomo e permitindo que as recém-formadas células filhas entrem na fase 
G1. O APC/C também usa marcação com ubiquitina para provocar a separação de cromátides 
irmãs durante a mitose. Se o APC/C recebe os sinais certos durante a metáfase ele inicia uma 
cadeia de eventos que destrói a coesina, a proteína cola que mantém as cromátides irmãs 
juntas. 
 
• O APC/C primeiro adiciona uma marcação de ubiquitina a uma proteína chamada securina, 
mandando-a para a reciclagem. A securina normalmente se liga a uma proteína chamada 
separase, inativando-a. 
• Quando a securina é enviada para a reciclagem, a separase torna-se ativa e pode realizar sua 
função. A separase corta a coesina que mantém as cromátides irmãs juntas, permitindo que se 
separem.