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BIOLOGIA I PRÉ-VESTIBULAR 49PROENEM.COM.BR 14 DIVISÃO CELULAR INTRODUÇÃO A divisão celular consiste no período em que a célula está se dividindo, seja para crescimento ou regeneração, realizado pela mitose; ou para produção de gametas, realizado pela meiose. Antes da mitose ou da meiose a célula realiza uma etapa de preparação chamada interfase. INTERFASE É um período de intensa atividade metabólica no ciclo celular: é nela que se dá a duplicação do DNA, crescimento e síntese. Costuma-se dividir a interfase em três períodos distintos: G1, S e G2. O intervalo de tempo em que ocorre a duplicação do DNA foi denominado de S (síntese) e o período que antecede é conhecido como G1 (G1 provém do inglês gap, que significa “intervalo”). O período que sucede o S é conhecido como G2. • G1 - a célula começa a aumentar de tamanho e a duplicar os componentes dispostos no citoplasma. Em G1, também são produzidas moléculas de RNA, que atuarão na síntese de proteínas. • S - como dito anteriormente, inicia-se a duplicação do material genético da célula. Ao final do processo, a célula terá o dobro de DNA, o que permitirá que, no final da divisão, sejam formadas duas células idênticas com o mesmo número de cromossomos. • G2 - a célula continua aumentando seu tamanho e duplicando as organelas. Como o volume da célula sofreu um grande aumento, faz-se necessário o início da divisão celular DIVISÃO CELULAR: MITOSE A mitose é a divisão celular usada no crescimento e na regeneração tecidual dos organismos multicelulares. Dá origem a 2 células geneticamente iguais à célula-mãe e entre si. Cromátides irmãs Separação das cromátides MITOSE Par de cromossomos homólogos duplicados Duplicação dos cromossomos Par de cromossomos homólogos na célula Prófase → cada fase da mitose apresenta uma sequência de eventos que a caracterizam. Vejamos, então, os eventos típicos da prófase: • Enrolamento dos filamentos de cromatina, permitindo a visualização dos cromossomos ao microscópio óptico. • Duplicação dos centríolos e começo da formação do fuso acromático. • Desaparecimento da carioteca e dos nucléolos. Metáfase → formação da placa equatorial com os cromossomos dispostos no plano mediano da célula presos ao centríolo pelo centrômero. Cada cromátide de um cromossomo está voltada para um lado. Anáfase → separação das cromátides irmãs, arrastadas para polos opostos da célula, pelas fibras do fuso acromático. Telófase → Cromossomos chegam aos polos e começam a se desenrolar, readquirindo o aspecto de cromatina. Reaparecem a carioteca e o nucléolo. Ocorre a citocinese (divisão do conteúdo celular em dois, na região mediana). PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR50 BIOLOGIA I 14 DIVISÃO CELULAR A mitose na célula vegetal Veremos mais à frente que o Reino Vegetal é comu- mente dividido em dois grupos: Criptógamas (briófitas e pteridófitas) e Fanerógamas (gimnospermas e angiosper- mas). As criptógamas são vegetais evolutivamente menos complexos e ainda apresentam algumas características basais, como centríolos que orientam a separação do material genético durante a divisão celular. Tal caracterís- tica é perdida nas fanerógamas, mas o processo de divisão celular não é prejudicado por isso. Outra característica bastante importante é a presença de uma parede celular celulósica rígida que restringe a cito- cinese nos vegetais. Nas células eucarióticas animais, um cinturão formado por microfilamentos envolve internamen- te a membrana plasmática e promove sua retração. Assim, a citocinese nestas células parece ocorrer no sentido da pe- riferia para o centro, sendo chamada, então, de citocinese centrípeta. Nas células eucarióticas vegetais, observamos a orientação de vesículas provenientes do complexo de Gol- gi sobre microtúbulos próximos ao equador da célula. Nes- tas vesículas são encontrados os polissacarídeos estrutu- rais que começam a se acumular do centro à periferia da célula, promovendo uma citocinese centrífuga que culmina na separação do citoplasma das células-filhas. PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 14 DIVISÃO CELULAR 51 BIOLOGIA I INATIVAÇÃO DO CROMOSSOMO X As células em um embrião fêmea nos primeiros estágios de desenvolvimento de mamífero contêm dois cromossomos X, um da mãe (Xm) e outro do pai (Xp). Num estágio precoce de desenvolvimento, um destes dois cromossomos, em cada célula, torna-se condensado em heterocromatina, aparentemente ao acaso. Depois deste estágio, em cada divisão celular, o mesmo cromossomo torna-se condensado em todos os descendentes daquela célula original. Em humanos, a inativação do X ocorre bastante cedo no desenvolvimento, antes que as células tenham sido alocadas para qualquer rota de desenvolvimento. Dessa forma, uma fêmea fica com um mosaico de células contendo cromossomos X maternal ou paternal inativados. Na maior parte dos tecidos e órgãos, aproximadamente metade das células é de um tipo e a outra metade, de outro. Esse cromossomo compactado é conhecido como Corpúsculo de Barr ou como Cromatina Sexual. O número de corpúsculo de Barr de uma célula corresponde à fómula CB = NX - 1. (NX = Número de Cromossomos X). MEIOSE A meiose é a divisão celular que ocorre na formação dos gametas, reduzindo o número de cromossomos de uma espécie pela metade, assim, uma célula-mãe diploide origina 4 células- filhas haploides. Divide-se em duas etapas de divisões celulares sucessivas, dando origem a quatro células: • Meiose I: Etapa reducional, pois o número de cromossomos é reduzido pela metade. • Meiose II: Etapa equacional, o número de cromossomos das células que se dividem mantém-se o mesmo nas células que se formam. FASES DA MEIOSE MEIOSE I Etapas: Prófase I A prófase I divide-se em cinco sub-fases consecutivas: • Leptóteno: cada cromossomo é formado por duas cromátides. Pode-se notar a presença de pequenas condensações, os cromômeros. • Zigóteno: inicia-se o emparelhamento dos cromossomos homólogos, denominado de sinapse, que se completa no paquíteno. • Paquíteno: cada par de cromossomos homólogos possui quatro cromátides, constituindo uma bivalente ou tétrade, essas podem sofrer uma ruptura na mesma altura, e os dois pedaços podem trocar de lugar, realizando uma permutação ou crossing over. Como os cromossomos são portadores de genes, ocorre uma recombinação gênica. • Diplóteno: os cromossomos homólogos começam a se afastar, mas permanecem ligados pelas regiões onde ocorreu a permutação. Tais regiões constituem os quiasmas. • Diacinese: continua ocorrendo condensação e separação dos cromossomos homólogos, à medida que as fases evoluem, o nucléolo e a carioteca desaparecem. PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR52 BIOLOGIA I 14 DIVISÃO CELULAR Metáfase I Desaparecimento da carioteca, pareamento dos cromossomos homólogos. Anáfase I Separação dos cromossomos homólogos para os polos da célula. Telófase I Reaparecimento da carioteca e do nucléolo, ocorre citocinese, divisão do citoplasma. Desse modo, surgem duas novas células haploides. MEIOSE II A meiose II é extremamente semelhante à mitose. As fases da meiose II são as seguintes: Prófase II Ocorre a condensação dos cromossomos e a duplicação dos centríolos. O nucléolo e a carioteca voltam a desaparecer. Metáfase II Alinhamento dos cromossomos-homólogos. Anáfase II Separação das cromátides irmãs para os polos da célula. Telófase II As fibras do fuso desaparecem e os cromossomos já encontram-se nos polos da célula, a carioteca surge novamente e o nucléolo se reorganiza. Por fim, ocorre a citocinese e o surgimento de 4 células-filhas haploides. PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 14 DIVISÃO CELULAR 53 BIOLOGIA I PROTREINO EXERCÍCIOS 01. Destaque as principais etapas da mitose. 02. Diferencie mitose de meiose. 03. Descreva o que ocorre na metáfase I. 04. Cite em qual etapa da meiose ocorre a separação das cromátides irmãs para os polos da célula. 05. Aponte a diferença entre anáfase e anáfase I. PROPOSTOSEXERCÍCIOS 01. (ENEM) No ciclo celular atuam moléculas reguladoras. Dentre elas, a proteína p53 é ativada em resposta a mutações no DNA, evitando a progressão do ciclo até que os danos sejam reparados, ou induzindo a célula à autodestruição. ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. Porto Alegre: Artmed, 2011 (adaptado). A ausência dessa proteína poderá favorecer a a) redução da síntese de DNA, acelerando o ciclo celular. b) saída imediata do ciclo celular, antecipando a proteção do DNA. c) ativação de outras proteínas reguladoras, induzindo a apoptose. d) manutenção da estabilidade genética, favorecendo a longevidade. e) proliferação celular exagerada, resultando na formação de um tumor. 02. (ENEM PPL) Para estudar os cromossomos, é preciso observá- los no momento em que se encontram no ponto máximo de sua condensação. A imagem corresponde ao tecido da raiz de cebola, visto ao microscópio, e cada número marca uma das diferentes etapas do ciclo celular. Qual número corresponde à melhor etapa para que esse estudo seja possível? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR54 BIOLOGIA I 14 DIVISÃO CELULAR 03. (FUVEST) Células de embrião de drosófila (2n=8), que estavam em divisão, foram tratadas com uma substância que inibe a formação do fuso, impedindo que a divisão celular prossiga. Após esse tratamento, quantos cromossomos e quantas cromátides, respectivamente, cada célula terá? a) 4 e 4 b) 4 e 8 c) 8 e 8 d) 8 e 16 e) 16 e 16 04. (FUVEST) A sequência de fotografias abaixo mostra uma célula em interfase e outras em etapas da mitose, até a formação de novas células. Considerando que o conjunto haploide de cromossomos corresponde à quantidade N de DNA, a quantidade de DNA das células indicadas pelos números 1, 2, 3 e 4 é, respectivamente, a) N, 2N, 2N e N. b) N, 2N, N e N/2. c) 2N, 4N, 2N e N. d) 2N, 4N, 4N e 2N. e) 2N, 4N, 2N e 2N. 05. (FUVEST) Na figura abaixo, está representado o ciclo celular. Na fase S, ocorre síntese de DNA; na fase M, ocorre a mitose e, dela, resultam novas células, indicadas no esquema pelas letras C. Considerando que, em G1, existe um par de alelos Bb, quantos representantes de cada alelo existirão ao final de S e de G2 e em cada C? a) 4, 4 e 4. b) 4, 4 e 2. c) 4, 2 e 1. d) 2, 2 e 2. e) 2, 2 e 1. 06. (FUVEST) A figura abaixo representa uma célula diploide e as células resultantes de sua divisão. Nesse processo, a) houve um único período de síntese de DNA, seguido de uma única divisão celular. b) houve um único período de síntese de DNA, seguido de duas divisões celulares. c) houve dois períodos de síntese de DNA, seguidos de duas divisões celulares. d) não pode ter ocorrido permutação cromossômica. e) a quantidade de DNA das células filhas permaneceu igual à da célula mãe. 07. (FUVEST) No processo de divisão celular por mitose, chamamos de célula-mãe aquela que entra em divisão e de células-filhas, as que se formam como resultado do processo. Ao final da mitose de uma célula, têm-se a) duas células, cada uma portadora de metade do material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora e a outra metade, recém-sintetizada. b) duas células, uma delas com o material genético que a célula- mãe recebeu de sua genitora e a outra célula com o material genético recém-sintetizado. c) três células, ou seja, a célula-mãe e duas células-filhas, essas últimas com metade do material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora e a outra metade, recém-sintetizada. d) três células, ou seja, a célula-mãe e duas células-filhas, essas últimas contendo material genético recém-sintetizado. e) quatro células, duas com material genético recém-sintetizado e duas com o material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora. 08. (FUVEST) A figura mostra etapas da segregação de um par de cromossomos homólogos em uma meiose em que não ocorreu permuta. PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 14 DIVISÃO CELULAR 55 BIOLOGIA I No início da intérfase, antes da duplicação cromossômica que precede a meiose, um dos representantes de um par de alelos mutou por perda de uma sequência de pares de nucleotídeos. Considerando as células que se formam no final da primeira divisão (B) e no final da segunda divisão (C), encontraremos o alelo mutante em a) uma célula em B e nas quatro em C. b) uma célula em B e em duas em C. c) uma célula em B e em uma em C. d) duas células em B e em duas em C. e) duas células em B e nas quatro em C. 09. (UNICAMP) Considerando o esquema a seguir como uma representação simplificada da meiose, indique a alternativa correta. a) A, B, D e F são diploides. b) B, C, D e E são formados na telófase I. c) A, B, D e G são células idênticas quanto ao seu material genético. d) B, C, D e I são haploides. 10. (UERJ) Considere a ilustração abaixo, de uma célula animal com padrão diploide de seis cromossomos, ou seja, 2n=6, em divisão celular. A partir da ilustração, observa-se a ocorrência do seguinte processo: a) reposição de células mortas b) multiplicação celular assexuada c) produção de células totipotentes d) formação de células reprodutoras 11. Com relação à divisão celular, podemos afirmar que a) a mitose só ocorre em organismos com reprodução sexuada. b) a mitose permite variabilidade genética, principal diferença do processo em relação à meiose. c) na meiose não há associação de cromossomos homólogos com troca de partes entre eles, fato que só ocorre na mitose. d) na meiose não ocorre segregação de genes. e) o objetivo do processo mitótico é o crescimento do organismo e do processo meiótico é a formação de gametas. 12. Se a quantidade de DNA de uma célula somática em metáfase mitótica é 2X, as células do mesmo tecido, nas fases G1 e G2 apresentam, respectivamente, as seguintes quantidades de DNA: a) X e X b) X/2 e X c) X/2 e 2X d) X e X/2 e) X e 2X 13. Numa dada fase de um processo de divisão celular, os cromossomos homólogos migram para polos opostos da célula. Essa fase é a a) metáfase da mitose. b) anáfase da mitose. c) metáfase da meiose I. d) anáfase da meiose I. e) anáfase da meiose II. 14. Na meiose, para a formação das células reprodutoras, observa- se o emparelhamento de cromossomos homólogos na: a) metáfase II; b) metáfase I; c) prófase II; d) anáfase I; e) anáfase II. 15. As fases da prófase da primeira divisão meiótica, em sequência correta, são: a) paquíteno, leptóteno, diplóteno, zigóteno, diacinese. b) paquíteno, diacinese, leptóteno, zigóteno, diplóteno. c) leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno, diacinese. d) leptóteno, paquíteno, zigóteno, diacinese, diplóteno. e) diacinese, zigóteno, leptóteno, paquíteno, diplóteno. 16. A figura ilustra a prófase do processo de divisão celular. Considerando que se trata de uma divisão equacional, os cromossomos estão a) duplicados, pareados e posicionados no plano equatorial da célula. b) não duplicados, pareados e posicionados no interior do núcleo em degeneração. c) duplicados, não pareados e posicionados no interior do núcleo em degeneração. d) não duplicados, não pareados e posicionados no plano equatorial da célula. e) duplicados, pareados e posicionados no interior do núcleo em degeneração. PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR56 BIOLOGIA I 14 DIVISÃO CELULAR 17. Câncer é o nome dado a um conjunto de mais de 100 doenças que têm em comum o crescimento desordenado de células que invadem os tecidos e órgãos, podendo espalhar-se (metástase) para outras regiões do corpo. De todos os casos, 80% a 90% dos cânceres estão associados a fatores ambientais, tais como, cigarro, exposição excessiva ao sol e alguns vírus. Instituto Nacional de Câncer (INCA). Disponível em http://www.inca.gov.br/conteudo_ view.asp?id=322. Acesso em 7 ago. 2017. De acordo com a parte descrita no trecho acima, “o crescimento desordenado de células”, qual seria o processo no organismo humano que pode causar tal crescimento incomum e, consequentemente, estar envolvido no desenvolvimentode câncer? Escolha a alternativa que contém a resposta correta. a) Respiração celular b) Fecundação c) Mitose d) Circulação sanguínea e) Crossing over 18. Cada célula a seguir está em uma fase da divisão celular A célula que está se dividindo por mitose e que se originou de uma célula-mãe cuja ploidia era 2n = 4 está indicada em a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 19. Em relação à divisão celular, assinale a alternativa incorreta. a) Na prófase, os centríolos migram para polos da célula, formando um conjunto de fibras que vão de um centríolo ao outro, chamado de fuso mitótico. b) Na metáfase, após a desintegração da carioteca, os cromossomos atingem o máximo de condensação e migram para a região equatorial da célula. c) Na anáfase, ocorre a cariocinese, que é a divisão do núcleo. d) Na telófase, os cromossomos chegam aos polos do fuso, refazendo a membrana nuclear. e) Na prófase, os cromossomos se condensam, tornando-se visíveis. 20. Sobre os processos de divisão celular (meiose e mitose), verifica-se que: a) na anáfase (mitose), ocorre a separação das cromátides irmãs, enquanto na anáfase I (meiose) ocorre a separação dos cromossomos homólogos. b) ao final do processo meiótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera duas células-filhas de conjunto cromossômico n. c) ao final do processo mitótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera duas células-filhas de conjunto cromossômico n. d) tanto a meiose quanto a mitose geram variação genética. e) o crossing-over ocorre na metáfase I. APROFUNDAMENTO EXERCÍCIOS DE 01. (UFU) Considere a representação esquemática do ciclo celular. Baseando-se nas informações apresentadas na figura, responda as questões abaixo. a) Qual letra caracteriza a etapa do ciclo celular em que seria mais adequado usar investigações de um cariótipo, tendo em vista a necessidade de se obter maior nitidez dos cromossomos? Qual letra representa a etapa em que o nucléolo desaparece, os cromossomos se tornam menos condensados e os microtúbulos remanescentes do fuso desaparecem? b) A que etapa do ciclo celular mitótico corresponde às letras A e D, respectivamente? c) Se a quantidade de DNA de uma célula somática na etapa B é 2x, as células do mesmo tecido, nas fases G1 e G2 da interfase, apresentam, respectivamente, qual quantidade de DNA? 02. (FAC. SANTA MARCELINA - MEDICIN) A figura representa uma célula animal em uma fase da meiose. a) Qual fase da meiose está representada na figura? Justifique sua resposta. b) Indique quantos cromossomos estarão presentes em cada uma das células formadas, ao final dessa meiose. Justifique sua resposta. 03. (FAMEMA) A figura representa uma célula animal com os pares de cromossomos homólogos na região mediana durante a meiose I. PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 14 DIVISÃO CELULAR 57 BIOLOGIA I a) Quantas moléculas de DNA existem na célula representada? Justifique sua resposta. b) Cite um critério morfológico utilizado para identificar os pares de cromossomos homólogos. Explique a importância da fase representada no aumento da variabilidade genética dos gametas. 04. (UFJF-PISM 1) As divisões celulares, mitose e meiose, são processos importantes para a manutenção e perpetuação das espécies. Durante o ciclo celular, nos dois tipos de divisões celulares, o período em que a célula não está se dividindo (intérfase), é conhecido como período de “repouso” celular. Com base no seu conhecimento sobre o ciclo celular responda: Por que o termo “repouso” celular é inapropriado para a intérfase? Em qual período da intérfase observa-se uma maior quantidade de DNA? Quantas cromátides apresentam os cromossomos no período G2 da intérfase? 05. (UEL) Um pesquisador determinou as variações nos números de cromossomos e de moléculas de DNA, ao longo do tempo, em células vegetais em reprodução sexuada e assexuada. As variações na quantidade de moléculas em cada célula, nos dois casos, estão representadas nas figuras A e B. a) Que tipo de divisão celular está caracterizado na figura A? E na figura B? Qual tipo corresponde às células em reprodução sexuada? Qual tipo corresponde às células em reprodução assexuada? Justifique suas respostas. b) Explique as características genéticas dos descendentes das reproduções sexuada e assexuada. GABARITO EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01.E 02.C 03.D 04.D 05.E 06.B 07.A 08.B 09.D 10.D 11.E 12.E 13.D 14.B 15.C 16.C 17.C 18.D 19.C 20.A EXERCÍCIOS DE APROFUNDAMENTO 01. a) A etapa do ciclo celular, em que seria mais adequado usar investigações de um cariótipo, tendo em vista a necessidade de se obter maior nitidez dos cromossomos, seria B (metáfase). Com relação ao segundo momento desse item, que questiona “qual letra representa a etapa em que o nucléolo desaparece, os cromossomos se tornam menos condensados e os microtúbulos remanescentes do fuso desaparecem?”, esse foi ANULADO, haja vista que no esquema não existe uma única fase/letra que engloba as três características simultaneamente. b) As letras A e D correspondem respectivamente à prófase e à telófase. c) Nas fases G1 e G2 da interfase, a quantidade de DNA que as células apresentam é, respectivamente, X e 2x. 02. a) Encontra-se na anáfase I, onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos. b) Estarão presentes três cromossomos em cada célula ao final dessa meiose, pois na anáfase I serão separados os cromossomos homólogos e na anáfase II as cromátides-irmãs. 03. a) O conjunto cromossômico apresenta doze moléculas de DNA, porque cada cromossomo duplicado é formado por duas moléculas de DNA que compõem as células-irmãs. b) A posição do centrômero é um critério para a identificação de cromossomos. O arranjo equatorial de pares homólogos no fuso determinará a segregação independente dos cromossomos durante a anáfase I da meiose. PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR58 BIOLOGIA I 14 DIVISÃO CELULAR 04. a) Durante a interfase, as células produzem RNA, proteínas e aumentam o seu volume (período G1). No período S ocorre síntese de DNA e, consequentemente, a duplicação dos cromossomos. b) A maior quantidade de DNA é verificada no período G2 da interfase. c) Em humanos com cariótipo normal, verificam-se no período G2, 46 cromossomos duplicados, cada um com 2 cromátides, e, portanto, 92 cromátides no total. 05. a) No esquema da figura A está representada a mitose, e na figura B a meiose. As células em reprodução sexuada correspondem à meiose, isto é, figura B. Podemos justificar pela produção de quatro células ao final do processo e redução no número de cromossomos em cada célula formada. Na reprodução assexuada a estabilidade no número de cromossomos nas células formadas é o ponto principal, ou seja, mantém o número de cromossomos que pode ser observado na formação das duas células ao final do processo. b) Os descendentes formados pelo processo de reprodução sexuada diferem dos pais por apresentar uma mistura de material genético de ambos, já no processo de reprodução assexuada as características genéticas se mantêm como ocorre na clonagem. ANOTAÇÕES
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