Ciclo Celular e Ácidos Nucleicos

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BIOLOGIA CELULAR E 
MOLECULAR 
AULA 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Elaine Ferreira Machado 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Nesta aula trabalharemos o ciclo celular para compreender como ele 
ocorre, o que compreende o mecanismo de replicação do DNA, a transcrição do 
RNA bem como os processos de divisão celular por mitose e meiose. A morte 
celular programada (apoptose) também será discutida, assim como as 
alterações biológicas do DNA que conduzem a tumores. Por isso, serão objetivos 
desta aula: 
• Geral: compreender os processos envolvidos na regulação do ciclo 
celular, evidenciando as bases moleculares da transformação maligna; 
• Específicos: diferenciar a estrutura e função do DNA e RNA no ciclo 
celular; reconhecer a mitose como um processo de divisão celular 
equacional identificando suas etapas; relacionar o processo de meiose as 
permutações e formação de gametas com variabilidade genética; discutir 
o processo de morte celular programada e sua importância (necrose e 
apoptose); pesquisar em artigos de divulgação científica as relações entre 
as divisões celulares e os tumores. 
TEMA 1 – DNA E RNA 
O DNA e o RNA são denominados ácidos nucleicos. Foram assim 
denominados, no século XIX, devido ao fato de terem sido observados, pela 
primeira vez, no núcleo das células. Segundo Thiemann (2003, p. 14) “em 1868, 
um jovem pesquisador, Friedrich Miescher (1844-1895), purificou uma nova 
substância no material nuclear das células, chamada de nucleína”, porém a 
primeira indicação apontando o DNA como material genético ocorreu em 1882 
por Walther Fleming, entre outras pesquisas com genes e cromossomos que, 
em 1953, permitiram a elucidação das estruturas dessa molécula por James 
Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalinda Franklin (Thiemann, 2003). 
A descoberta do DNA, do RNA e do papel biológico desempenhado por 
eles foi uma marca fundamental no desenvolvimento da biologia molecular, 
permitindo pesquisas de compreensão da hereditariedade bem como técnicas 
com o DNA recombinante. 
Elucidadas as estruturas das moléculas, verificou-se que os ácidos 
nucleicos (embora não sejam encontrados apenas no núcleo celular como 
quando foram descobertos) são polímeros de nucleotídeos formados por fosfato, 
 
 
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pentose e bases nitrogenadas (púricas e pirimídicas) e controlam o metabolismo 
celular, a síntese de macromoléculas, a diferenciação celular e formam o 
patrimônio genético dos indivíduos. O nucleotídeo caracteriza-se como um 
monômero que forma os polímeros DNA e RNA. Na Figura 1, um exemplo da 
estrutura e composição do nucleotídeo: 
Figura 1 – Estrutura dos nucleotídeos e diferenças no DNA e RNA 
 
Fonte: Ghost Design/Shutterstock. 
O DNA (ácido desoxirribonucleico) encontra-se nos cromossomos, nas 
mitocôndrias e nos cloroplastos. As pesquisas envolvendo o DNA geraram e 
geram muitas polêmicas e questões éticas, principalmente no que diz respeito à 
manipulação em laboratório dessa molécula. Estruturalmente, tem o formato de 
 
 
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uma dupla-hélice, com nucleotídeos cujas bases nitrogenadas são a adenina, a 
timina, a citosina e a guanina em sua composição. 
Como se trata de uma macromolécula de fita dupla, a adenina pareia-se 
sempre com a timina, ao passo que a citosina se pareia com a guanina devido 
às relações de afinidade química entre elas. Esses nucleotídeos unem-se por 
pontes de hidrogênio para configurar a molécula de DNA. A adenina forma duas 
pontes de hidrogênio com a timina enquanto a guanina forma três pontes de 
hidrogênio com a citosina. A Figura 2 ilustra a estrutura conformacional do DNA: 
Figura 2 – Estrutura da molécula de DNA 
 
Fonte: Shadedesign/Shutterstock. 
O DNA apresenta uma característica importante na manutenção das 
características biológicas: duplica-se, em um processo denominado replicação 
ou duplicação, considerado um processo semiconservativo e que autorrepara o 
DNA, transmitindo a informação genética para as células-filhas e evitando 
mutações bruscas e deletérias para as espécies. 
O processo de replicação do DNA envolve uma série de enzimas, entre 
elas a DNA polimerase, cuja função está no rompimento das pontes de 
hidrogênio para que as fitas separadas sirvam de molde à formação do novo 
DNA. As fitas do DNA são sempre antiparalelas, e a duplicação ocorre no sentido 
5´-3’. A Figura 3 ilustra a replicação do DNA: 
 
 
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Figura 3 – Replicação do DNA 
 
Fonte: Designua/Shutterstock. 
Observe na figura acima o processo de replicação do DNA, com a 
participação das enzimas e o DNA original servindo de molde para a síntese de 
novas moléculas, motivo pelo qual a replicação é denominada semiconservativa. 
O DNA caracteriza-se como uma molécula capaz de autoduplicar-se bem 
como tem a capacidade de produzir moléculas de RNA, transmitindo a 
informação genética nele contido, até a síntese de moléculas orgânicas, como 
as proteínas, pelos seres vivos. 
Assim, o RNA origina-se do DNA por um processo denominado 
transcrição. Trata-se de uma molécula bem menor, de fita simples, cujas bases 
nitrogenadas de seus nucleotídeos são a adenina, uracila, guanina e citosina; 
sua pentose é a ribose. Aparece no núcleo celular, nos ribossomos e no 
citoplasma. Difere estruturalmente do DNA, conforme ilustra a Figura 4: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 4 – Diferenças estruturais entre o DNA e o RNA 
 
Fonte: Shadedesign/Shutterstock. 
Com composição química semelhante, no entanto com estrutura e 
funções diferenciadas, o RNA classifica-se em rRNA (RNA ribossômico), tRNA 
(RNA de transferência) e mRNA (RNA mensageiro), de acordo com as funções 
celulares. 
O RNA realiza um processo denominado transcrição em que se 
transcreve tendo como molde o DNA e traduz-se a informação genética para a 
formação das moléculas orgânicas, as proteínas, nas células, tal como ilustra a 
Figura 5: 
Figura 5 – Transcrição e tradução do RNA 
 
Fonte: Designua/Shutterstock. 
 
 
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Após o processo de transcrição, o mRNA codifica uma proteína com o 
auxílio do tRNA e do rRNA, com códons e anticódons. Os códons caracterizam-
se como uma sequência de três nucleotídeos do mRNA. Essa sequência 
determina o aminoácido da cadeia polipeptídica, com sessenta e quatro 
combinações possíveis para formar vinte aminoácidos bem como códigos de 
início e fim do processo de transcrição. Já os anticódons caracterizam-se como 
uma sequência de três nucleotídeos do tRNA que se pareiam com o mRNA 
durante a síntese proteica. A Figura 6 demonstra esse processo: 
Figura 6 – Transcrição e tradução do código genético 
 
 
Fonte: Santos, 2010. 
Dessa forma, podemos compreender que o DNA tem um conjunto de 
dados genéticos que atuam em diferentes células, com diferentes combinações 
possíveis, o que culmina com diferentes processos transcricionais em células 
variadas dos organismos. 
Além disso, os ácidos nucleicos agem em processos de divisão celular e 
regulação do ciclo de vida de todas as células, como veremos. 
TEMA 2 – MITOSE 
A mitose caracteriza-se como um processo equacional de divisão celular, 
ou seja, mantém constante o número de cromossomos de uma espécie. No 
entanto, para que ocorra a mitose, é necessário que a célula duplique seu DNA. 
Esse período, denominado interfase, caracteriza-se pela intensa atividade 
 
 
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metabólica da célula, preparando-a para coordenar o ciclo de crescimento, 
replicação e divisão celular. 
Por isso, antes que a mitose propriamente dita ocorra, há esse período, a 
interfase, subdividida em períodos G1, S e G2. 
No período G1, a célula produz RNA e proteínas, sintetiza o rRNA e 
prepara-se para a fase S, de intensa síntese do DNA. Nesse período, a célula 
precisa seguir dois caminhos: ou entra em divisão ou em estado quiescente e, 
por isso, proteínas específicas agem inibindo ou estimulando o ciclo celular. Se 
as proteínas estimularem a divisão celular, então a célula entra nafase S. 
A fase S tem uma intensa produção de DNA, ocorrendo a chamada 
duplicação ou replicação semiconservativa da molécula. Nessa fase, as 
moléculas são duplicadas para que todas as células-filhas recebam a mesma 
quantia de DNA das células genitoras, evitando perdas do material genético. 
Concluída a fase S, a célula entra no G2, caracterizado como um período 
de término da replicação e reparos no DNA para que erros não sejam 
transmitidos às células-filhas. Também há intensa síntese de RNA e histonas. 
A Figura 7 ilustra o tempo de permanência da célula em cada uma das 
etapas que antecedem a mitose propriamente dita: 
Figura 7 – Tempo de duração do ciclo celular 
 
Créditos: Alila Medical Media/Shutterstock. 
Preparada para a divisão, a célula inicia a mitose. Essa divisão envolve 
os eventos da cariocinese e citocinese. A primeira refere-se à desorganização 
 
 
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nuclear para a divisão; a segunda, a divisão citoplasma-membrana para formar 
as células-filhas. 
Didaticamente, para fins de estudo, a mitose foi dividida em quatro etapas: 
prófase, metáfase, anáfase e telófase. A Figura 7 ilustra as etapas da mitose e 
seus respectivos acontecimentos: 
Figura 8 – Fases da mitose 
 
Fonte: 137527505 - NOPAINNOGAIN/SHUTTERSTOCK 
Fonte: Nopainnogain/Shutterstock. 
Observando a Figura 7, podemos organizar o Quadro 1, com os principais 
acontecimentos de cada fase: 
Quadro 1 – Principais eventos da mitose 
Fase Acontecimentos celulares 
Prófase Ocorre a condensação e encurtamento da cromatina originando 
os cromossomos; atuação das condensinas; desorganização do 
nucléolo; formação do fuso mitótico. 
Metáfase Estado máximo de condensação dos cromossomos e 
alinhamento dos mesmos na região equatorial das células; 
ruptura total do envoltório nuclear. 
 
 
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Anáfase Ruptura do equilíbrio metafásico com separação e migração das 
cromátides irmãs, formando os cromossomos filhos; participação 
ativa dos microtúbulos. 
Telófase Desaparecimento dos microtúbulos; reconstituição do núcleo e 
do citoplasma; descondensação da cromatina; reorganização do 
envoltório nuclear; ativação do complexo ciclina CDK para 
finalizar a mitose. 
Fonte: Junqueira; Carneiro, 2005. 
 
Ao final da mitose, uma célula diploide (2n) origina duas células diploides 
(2n), conforme Figura 9: 
Figura 9 – Mitose em células animais 
 
Fonte: Kateryna Kon/Shutterstock. 
Assim, em cada uma dessas fases, a célula organiza-se morfológica e 
fisiologicamente para completar o ciclo celular, originando novas células para o 
crescimento do organismo, reposição de células mortas ou reparação de tecidos. 
TEMA 3 – MEIOSE 
A meiose caracteriza-se como um processo de divisão celular reducional 
em que os cromossomos são reduzidos à metade do número diploide (2n) da 
espécie. No caso da espécie humana (Homo sapiens), a meiose ocorre nas 
glândulas sexuais (ovários e testículos), sendo responsável pela gametogênese 
(formação dos gametas). 
Ocorre em duas divisões celulares sucessivas, a meiose I (reducional) e 
responsável pelas permutações e recombinações gênicas e a meiose II 
(equacional). Apresenta também um período S de síntese do DNA e, 
didaticamente, a Meiose I tem a prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. O 
mesmo ocorrendo com a Meiose II. 
 
 
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A prófase I é a fase mais duradoura da meiose. Nela, ocorre o pareamento 
de homólogos e a recombinação gênica também denominada permuta ou 
crossing over. A Figura 10 ilustra o processo de meiose: 
Figura 10 – O processo de meiose I e meiose II 
 
Créditos: Ody_Stocker/Shutterstock. 
Resumidamente, a meiose apresenta os seguintes eventos (Quadro 2): 
Quadro 2 – Principais eventos da meiose 
Meiose Fases Acontecimentos celulares 
I Prófase Ocorre o pareamento dos cromossomos 
homólogos e pode acontecer um fenômeno 
conhecido como crossing over ou permutação. 
Divide-se em subfases como: leptóteno, 
zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. 
Metáfase Cromossomos homólogos pareados se dispõem 
na região equatorial da célula, e cada 
cromossomo está preso a fibras de um polo 
celular. 
Anáfase Ocorre o encurtamento das fibras do fuso que 
separa os cromossomos homólogos conduzidos 
para polos opostos da célula; não há separação 
das cromátides-irmãs. 
 
 
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Telófase Ocorre a citocinese, separando as duas células-
filhas haploides. 
II Prófase Cada uma das duas células-filhas tem apenas 
um grupo de cromossomos duplicados. Nessa 
fase, os centríolos duplicam novamente e as 
células em que houve formação membrana 
nuclear começam a se desintegrar. 
Metáfase Os cromossomos prendem-se pelo centrômero 
às fibras do fuso, que partem de ambos os polos. 
Anáfase Ocorre duplicação dos centrômeros e as 
cromátides-irmãs separam-se. 
Telófase Ocorre a reorganização do envoltório nuclear e 
do nucléolo. A citocinese separa as quatro 
células-filhas haploides, isto é, sem 
cromossomos homólogos e com a metade do 
número de cromossomos das células 
germinativas que iniciaram o processo. 
Fonte: Junqueira; Carneiro, 2005. 
Assim, a meiose é fundamental para restabelecer o número de 
cromossomos da espécie após a fecundação, bem como favorecer 
recombinações gênicas responsáveis pela evolução devido ao aumento da 
variabilidade genética. 
Dessa forma, podemos comparar as características e funções de cada 
processo de divisão celular, conforme ilustra a Figura 11: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 11 – Comparação entre os processos de mitose e meiose 
 
Créditos: Snapgalleria/Shutterstock. 
TEMA 4 – MORTE CELULAR 
Da mesma forma que as células se dividem durante o ciclo celular, elas 
também envelhecem e precisam ser eliminadas do tecido ou órgão. Dessa 
forma, as células apresentam mecanismos regulatórios responsáveis pela 
eliminação da própria célula quando não são mais necessárias. Indivíduos nas 
fases embrionária, fetal e adulta precisam do mecanismo de destruição celular 
programada, com diferentes objetivos. Esse mecanismo de morte celular 
programada recebe o nome de apoptose. 
De acordo com Grivicich, Regner e Rocha (2007, p. 336): 
Em 1964, foi proposto o termo morte celular programada para designar 
um tipo de morte celular que ocorre de forma não acidental. Em 1972, 
Kerr, Wyllie e Currie sugeriram o termo apoptose para indicar esse tipo 
de morte celular. A apoptose ocorre nas mais diversas situações, como 
por exemplo, na organogênese e hematopoiese normal e patológica, 
na reposição fisiológica de certos tecidos maduros, na atrofia dos 
órgãos, na resposta inflamatória e na eliminação de células após dano 
celular por agentes genotóxicos. 
Considerando os objetivos da apoptose, algumas características são 
típicas desse processo, por exemplo: a participação do lisossomos; nela não há 
lançamento do conteúdo celular para o meio extracelular; há perda de aderência 
com as células da matriz extracelular e vizinhas; as mitocôndrias podem ter 
rompimento de membrana; há condensação da cromatina e fragmentação 
 
 
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nuclear, formando os corpos apoptônicos, que serão ligeiramente fagocitados 
por macrófagos sem causar inflamações (Grivicich; Regner; Rocha, 2007), fato 
que ocorre na necrose celular e, por isso, esse último processo causa infecções. 
Na Figura 12, uma síntese do processo de apoptose celular: 
Figura 12 – Acontecimentos da apoptose celular 
 
Fonte; Soleil Nordic/Shutterstock. 
Muitos estudos têm sido realizados sobre a apoptose celular e já se sabe 
que fatores de crescimento celular e hormônios regulam o processo. A apoptose, 
além de renovar células, constitui-se como um mecanismo de defesa a vírus, 
bactérias, fungos, protozoários bem como mutações do DNA que formam células 
cancerígenas. Caracteriza-se como uma defesa natural, eliminando apenas a 
célula ou grupo celular com características indesejáveis ao bom funcionamento 
do organismo. 
TEMA 5 – DNA E TUMORES 
A proliferação celularé altamente controlada por proteínas porque as 
células devem se multiplicar até certo ponto, mesmo após lesões. No entanto, 
as células tumorais ou cancerosas, surgidas por mecanismos de mutação do 
DNA se proliferam muito, agridem tecidos, induzem a formação de novos vasos 
sanguíneos (angiogênese) bem como podem entrar em metástases. 
 
 
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Geralmente as células cancerosas são aquelas que não cooperam umas 
com as outras, apresentam o DNA danificado e não são submetidas aos 
controles celulares. O surgimento dessas células é atrelado a uma única célula 
que sofreu mutação, passou por mitose e originou as outras células mutantes e 
com alto poder proliferativo. Isso se deve ao caráter genético ou à idade dos 
indivíduos. 
Vários fatores podem contribuir para a alteração do DNA e a formação de 
células cancerosas, como os vírus, as substâncias químicas e a alimentação, 
bem como a radiação. Segundo Junqueira e Carneiro (2005), a primeira 
observação da ação do ambiente na formação de células cancerígenas ocorreu 
em 1775, associando o câncer de pulmão à atividade dos limpadores de 
chaminés nas indústrias. 
Geralmente os grupos celulares que realizam muitas mitoses têm mais 
chances de sofrer mutações, por exemplo, os tecidos epiteliais e conjuntivos. Um 
exemplo bem característico são os tumores de pele associados à radiação 
ultravioleta a que os seres humanos ficam expostos. 
Segundo o INCA (Instituto Nacional do Câncer): 
O crescimento das células cancerosas é diferente do crescimento das 
células normais. As células cancerosas, em vez de morrerem, 
continuam crescendo incontrolavelmente, formando outras novas 
células anormais. Diversos organismos vivos podem apresentar, em 
algum momento da vida, anormalidade no crescimento celular – as 
células se dividem de forma rápida, agressiva e incontrolável, 
espalhando-se para outras regiões do corpo – acarretando transtornos 
funcionais. O câncer é um desses transtornos (Brasil, 2011). 
As células cancerosas apresentam também características diferenciadas 
em relação às células normais: podem ter número anormal de cromossomos e 
também cromossomos defeituosos, apresentam muitos ribossomos, tamanho 
diferenciado das demais células bem como coloração diferenciada, sendo 
possível observar isso em relação aos demais grupos celulares dos tecidos. A 
Figura 13 ilustra essa situação: 
 
 
 
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Figura 13 – Diferenças entre as células normais e tumorais 
 
Fonte: Gritsalak Karalak/Shutterstock. 
Assim, os principais genes que atuam em tumores são os oncogenes e 
genes supressores de tumores. Os genes supressores de tumor mantêm as 
células em estado G-zero e, toda vez que uma célula tem seu DNA alterado, ela 
não se divide e, portanto, não se torna maligna. Já os oncogenes codificam 
proteínas que provocam a multiplicação desordenada das células. 
Geneticamente, os oncogenes são dominantes e herdados. Assim, um 
único alelo herdado é suficiente para causar tumor porque dificulta o controle do 
ciclo celular. Já os genes supressores de tumores são recessivos, não são 
herdados, pois são resultados de mutações celulares, como as deleções. 
Enquanto o primeiro (oncogene), se presente, causa o câncer, o segundo (gene 
supressor) predispõe ao câncer. 
Atualmente “o conhecimento dos processos genéticos e bioquímicos que 
induzem à formação de células cancerosas vem permitindo desenvolver novas 
estratégias de tratamento” (Belizário, 2002, p. 51). 
NA PRÁTICA 
Saiba mais 
1. As pesquisas e estudos sobre o ciclo celular bem como a elucidação 
da molécula de DNA trouxeram muitos questionamentos bioéticos. O 
documentário DNA: a promessa e o preço ilustra bem essa situação. Acesse o 
 
 
17 
link a seguir e assista a esse documentário. Reflita sobre as promessas trazidas, 
bem como os perigos envolvidos na manipulação dessa molécula. 
DNA: a promessa e o preço - Episódio 1 - Parte 1. Prinyx, 1 nov. 2008. 
Disponível em: . Acesso 
em: 3 set. 2019. 
2. Acesse o link a seguir e leia o artigo “A descoberta da estrutura do DNA: 
de Mendel a Watson e Crick”. Elenque as principais pesquisas que resultaram 
na elucidação da estrutura do DNA e suas funções biológicas. 
THIEMANN, O. H. A descoberta da estrutura do DNA: de Mendel a 
Watson e Crick. Química Nova na Escola, n. 17, maio 2003. Disponível em: 
. Acesso em: 3 set. 2019. 
3. Em entrevista, a diretora geral do INCA expõe sobre o futuro dos casos 
de câncer em seres humanos. Acesse o link a seguir e assista à entrevista e 
relacione os fatores apresentados na entrevista aos da nossa aula. 
DIRETORA-GERAL do Inca fala sobre previsão de novos casos de câncer 
nos próximos dois anos. G1, 2019. Disponível em: . Acesso em: 3 set. 
2019. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, trabalhamos o ciclo celular, o papel dos ácidos nucleicos 
nesse ciclo, as divisões celulares por mitose e meiose bem como a importância 
de cada processo na formação de células somáticas ou gametas, a morte celular 
programa (apoptose) na manutenção de um número adequado de células e as 
alterações no ciclo celular, especificamente no material genético (DNA), as quais 
levam à formação de tumores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
BRASIL. Instituto Nacional de Câncer (Brasil). ABC do câncer: abordagens 
básicas para o controle do câncer. Rio de Janeiro: Inca, 2011. Disponível em: 
. Acesso em 3 
set. 2019. 
BELIZÁRIO, J. E. O próximo desafio: reverter o câncer. Ciência Hoje, jul., 2002. 
CARNEIRO, J., JUNQUEIRA, L. C. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. 
CURTIS, H. Biologia geral. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 1997. 
GRIVICICH, I.; REGNER, A.; ROCHA, A. B. da. Morte celular por apoptose. 
Revista Brasileira de Cancerologia, v. 53, n. 3, p. 335-343, jul.-set. 2007. 
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. São Paulo: 
Guanabara Koogan, 2005. 
SANTOS, D. Código genético. Blog do Prof. Djalma Santos, 15 nov. 2010. 
Disponível em: . Acesso em: 3 set. 2019. 
THIEMANN, O. H. A descoberta da estrutura do DNA: de Mendel a Watson e 
Crick. Química Nova na Escola, n. 17, maio, 2013. Disponível em: 
. Acesso em: 3 set. 2019. 
 
 
 
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/abc_do_cancer.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/17-a04.pdf