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Prof. Dr. Walace Kiffer Jr 1/34 Ciclo Celular: Mitose Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 2/34 A única maneira de formar uma nova célula é duplicando uma célula já existente: Improvável que novas vidas apareçam; Somos todos resultado de inúmeras divisões celulares! 3 Bilhões de anos de divisões... Uma célula se reproduz ao executar uma sequência organizada de eventos em que ela duplica seu conteúdo e, então, divide-se em duas: Ciclo Celular. A função básica do ciclo celular é duplicar a imensa quantidade de DNA nos cromossomos e, então, segregar as cópias em duas células-filhas geneticamente idênticas. Por isso, a divisão celular ocorre em duas fases: Fase S (S de síntese de DNA): necessita de 10 a 12 horas; Fase M (M de mitose): 1 hora; Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 3/34 Fases de divisão das Células: Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Fases entre a divisão: A maioria dos ciclos celulares possui fases de intervalo – a fase G1 entre a fase M e a fase S, e a fase G2 entre a fase S e a mitose; Necessidade de crescer e desenvolver organelas; Permite a atividade metabólica normal das células: No G1 os cromossomos não estão replicados. No G2 os cromossomos estão replicados. Avaliação das condições do meio interno e externo para a divisão. 4/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 5/34 Interfase: Fases G1, S e G2. Na fase G1 a célula pode: Decidir que tudo está correto e o ambiente é favorável para divisão. Entrar na fase G0 (zero), um estado de inatividade que pode durar até a morte da célula ou do organismo. Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 6/34 Se as condições forem favoráveis: Na fase G1 ou G0: A célula avança até o ponto de comprometimento no final de G1: Início ou ponto de restrição. Se chegar ao Início a célula entra na fase S mesmo se os estímulos cessem. Início ou Ponto de restrição Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 7/34 Tempo da divisão: Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 8/34 É possível observar as fases da divisão celular: Técnicas de microscopia óptica; Técnicas de microscopia eletrônica; Técnicas de Microscopia de fluorescência. Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 9/34 O que controla a divisão celular: Sistema de controle do ciclo celular; Funciona como um relógio; TODAS as etapas da divisão são Monitoradas; O sistema opera em 3 etapas: 1 - Início (ou ponto de restrição) no final de G1, onde a célula se compromete à entrada no ciclo celular e à duplicação dos cromossomos. 2 - Transição de G2/M, onde o sistema de controle dispara um evento mitótico precoce que leva ao alinhamento de cromossomos no eixo mitótico na metáfase. Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 10/34 O que controla a divisão celular: Sistema de controle do ciclo celular; Funciona como um relógio; TODAS as etapas da divisão são Monitoradas; O sistema opera em 3 etapas: 3 - Transição entre metáfase e anáfase, onde o sistema de controle estimula a separação das cromátides-irmãs, levando à conclusão da mitose e da citocinese. Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 11/34 O que controla a divisão celular: Depende de proteínas-cinase dependentes de ciclinas (Cdks) ciclicamente ativadas; Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 12/34 Os cromossomos lineares das células eucarióticas são estruturas imensas e dinâmicas de DNA e proteína, e sua duplicação é um complexo processo que ocupa uma fração importante do ciclo celular. A longa molécula de DNA de cada cromossomo deve não apenas ser precisamente duplicada – um feito notável por si só –, mas o empacotamento das proteínas que cercam cada região daquele DNA também deve ser reproduzido, assegurando que as células-filhas herdem todas as características da estrutura cromossômica. Fase S: A replicação do DNA e do Centrossomo: Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 13/34 Centrossomo ou centro celular é o local onde partem os microtúbulos do citoesqueleto, é o centro organizador próximo do núcleo. Ele consiste de duas estruturas cilíndricas compactas que são conhecidas como centríolos. Responsável pela ancoragem das fibras do fuso mitótico (estruturas responsáveis pela separação das cromátides irmãs). Fase S: A replicação do DNA e do Centrossomo: Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Fase M: Mitose: Divisão do núcleo e do citoplasma: Após a conclusão da fase S e a transição através de G2, a célula sofre uma grande perturbação na fase M. O início da mitose, durante a qual as cromátides-irmãs são separadas e distribuídas (segregadas) para o par de núcleos-filhos idênticos, cada um com sua própria cópia do genoma. 14/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: A mitose é tradicionalmente dividida em cinco etapas – prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase –, inicialmente definidas com base no comportamento do cromossomo como visto em microscópio. Uma vez concluída a mitose, o segundo principal evento da fase M – citocinese – divide a célula em duas metades, cada uma com um núcleo idêntico. 15/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Prófase 16/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Prometáfase 17/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Prometáfase e a fixação dos fusos nos cromossomos. 18/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Metáfase 19/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Metáfase e o balanceamento de fixação dos fusos nos cromossomos. 20/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Anáfase 21/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Telófase 22/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Citocinese: divisão do citoplasma. 23/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Citocinese: divisão do citoplasma: Realizada por filamentos de actina e miosina na região do anel contrátil. 24/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Citocinese: divisão do citoplasma: O sulco de clivagem é o local de rompimento dos microtúbulos e fusão da membrana plasmática. 25/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Etapas da Mitose: Citocinese.26/34 Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 27/34 Quantidade de DNA (C) e Cromossomos (n) durante a Mitose: C 2n / Diploide 2 C 2n / Diploide 2 C 4n / tetraploide C 2n / Diploide Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese 28/34 https://www.youtube.com/watch?v=L61Gp_d7evo https://www.youtube.com/watch?v=L61Gp_d7evo Visão Geral do Ciclo Celular Controle do Ciclo Celular Fases do Ciclo Celular Mitose Citocinese Resumo 29/34 30/34 Resumo Toda célula se origina da divisão de uma célula preexistente; O período que compreende todos os processos envolvidos na divisão celular é denominado de Ciclo Celular; O ciclo celular compreende duas Fases: a Interfase e a Mitose; A interfase pode ser subdividida em fases G1, G2, G0 e S; A fase S corresponde ao momento da síntese de DNA, na qual os cromossomos são replicados; A fase M (ou mitose) é subdividida em etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase (finalizada por Citocinese); A mitose é caracterizada por 1 processo de segregação (separação) cromossômica, a segregação das cromátides irmãs entre as células filhas; Durante a Mitose ocorre variações na quantidade de DNA nas células, mas não ocorrem alterações no número de genomas. 31/34 Exercícios de Fixação Nas questões a seguir justifique as alternativas falsas. 1. Em relação ao ciclo celular: a) A fase G do ciclo celular é o período durante o qual o DNA é replicado; b) A fase G1‚ é o principal período de crescimento do material citoplasmático, inclusive das organelas; c) Durante a prófase, os centríolos se distanciam e formam-se as fibras do fuso; d) Na anáfase ocorre o início da citocinese; e) A descondensação dos cromossomos se inicia na metáfase. 2. Analise as proposições apresentadas com relação ao tópico "Divisão celular". a) Nos organismos pluricelulares, o crescimento e a reparação dos tecidos ocorrem através de mitose. b) Na mitose ocorre recombinação de genes e formam-se, ao final do processo, quatro células, todas 2n (diploide) como a célula-mãe. c) Em organismos adultos, todas as células apresentam a capacidade de divisão, seja ela por processos de Mitose ou Meiose. d) No processo de meiose ocorre uma replicação cromossômica para duas divisões celulares. e) Na primeira divisão meiótica ocorre a segregação das cromátides irmãs e na segunda divisão ocorre a separação dos cromossomos homólogos de cada par. 32/34 Exercícios de Fixação 3 – Faça um esquema das subdivisões da fase M destacando os principais eventos que ocorrem em cada uma das etapas, o número de genomas e a quantidade de DNA. Considere uma célula 2n = 6. 4 – Faça um esquema da interfase destacando os principais eventos que ocorrem em cada uma das fases desta etapa. Considere uma célula 2n = 6. 5 – Nos processos de divisão celular o posicionamento dos cromossomos na metáfase e anáfase é importante porque garante: a) distribuição equitativa dos cromossomos pelas células filhas. b) pareamento cromossômico para a ocorrência do "crossing-over". c) replicação de DNA indispensável à continuidade do processo. d) formação de cromossomos homólogos e independentes. e) alinhamento de cromossomos necessário à formação de sinapses. 33/34 Exercícios de Fixação 6 – Células eucarióticas diploides em G1 foram colocadas para se dividir em um tubo de ensaio contendo meio de cultura, no qual os nucleotídeos estavam marcados radiativamente. Essas células completaram todo um ciclo mitótico, ou seja, cada uma delas originou duas células filhas. Onde serão encontrados os materiais radiativos? a) em apenas uma das cromátides de apenas um cromossomo de cada par de homólogos. b) em apenas uma das cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos. c) em ambas as cromátides de apenas um cromossomo de cada par de homólogos. d) em ambas as cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos. e) em ambas as cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos, porém em apenas 50% das células em metáfase. 34/34 Exercícios de Fixação 7 –O esquema a seguir mostra a duração das fases da mitose em células de embrião de gafanhoto, mantidas a 38°C. Carl P. Swanson. THE CELL. Foundations of Modern Biology. New Jersey: Prentice-Hall lnc. p.52. De acordo com esses dados, a etapa mais rápida é aquela em que ocorre: Adicionalmente descreva qual etapa está relacionada com cada uma das demais alternativas. a) fragmentação do envoltório nuclear. b) afastamento das cromátides-irmãs. c) reorganização do envoltório nuclear. d) Replicação das moléculas de DNA. e) alinhamento dos cromossomos na região medial da célula.
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