Ciclo Celular

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CONTROLE DO CICLO 
CELULAR
Imagens cedidas pela profa. Marcia Attias.
sábado, 28 de novembro de 2009
CONTROLE DO CICLO CELULAR
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Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
! Primeiramente dividido 
em 2 grandes fases:
" FASE S
" FASE M
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Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
! Depois, dividido em 4 fases sequenciais:
(± 23h)
(± 1h)
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✓ Cada fase tem uma característica 
peculiar:
G1
•Inicia-se logo após o fim da divisão celular;
•Nesta fase as células-filhas crescem, 
aumentam de volume, sintetizam membrana 
e organelas novas para adquirir volume 
semelhante ao da célula-mãe;
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S
•É a fase de Síntese de DNA, ou seja, o 
DNA é duplicado;
G2
•É uma segunda fase de crescimento;
M
•O material genético duplicado é 
dividido para duas céullas-filhas
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! A duração do ciclo celular varia para cada tipo celular:
Attias & Cunha-e-Silva. Em, Biologia Celular II, vol. único. Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ, 2004.
" Em geral o que varia é a duração de G1;
" E o tempo de S vai depender diretamente do tamanho do DNA a ser 
duplicado;
" G0 ou QUIESCÊNCIA – neurônios, células musculares e hepatócitos.
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! CLIVAGEM, multiplicação sem crescimento:
" Ocorre durante o desenvolvimento embrionário e pode ser 
facilmente visualizado em animais como o sapo Xenopus
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4096 células
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! Componentes do controle do ciclo celular:
" As etapas do ciclo celular são fortemente controladas, 
sincronizadas e orquestradas.
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! Componentes do controle do ciclo celular:
" As etapas do ciclo celular são fortemente controladas, 
sincronizadas e orquestradas.
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" As primeiras proteínas que fazem parte da maquinaria de controle 
do ciclo celular foram identificadas em Xenopus.
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! O controle do ciclo celular e os CHECKPOINTS:
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Todo o DNA está replicado?
O ambiente é favorável?
CHECKPOINT G2/M
TRANSIÇÃO METÁFASE 
PARA ANÁFASE
Todos os cromossomos estão 
ligados ao fuso mitótico?
CHECKPOINT START
O ambiente é favorável?
ENTRA EM MITOSE
DEIXA A ANÁFASE E SEGUE 
PARA A CITOCINESE
ENTRA NO CICLO CELULAR E SEGUE PARA A FASE S
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! Assim, possui as seguintes características:
" Funciona como um relógio que liga cada evento num 
tempo específico;
" Faz com que os eventos sejam sempre ordenados;
" Garante que cada evento somente ocorra uma vez por 
ciclo;
" Garante que as etapas sejam realmente completadas;
" É bastante robusto, onde mesmo com problemas, ele 
pode ocorrer;
" É completamente adaptável para tipos celulares 
específicos ou condições ambientais.
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" AS CINASES DEPENDENTE DE CICLINAS (Cdks)
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" OS COMPLEXOS CICLINA-Cdk:
Cinase 
Start
G1-ciclina
M-ciclina
Fator 
promotor 
de mitose 
(MPF)Dispara a replicação 
do DNA
Dispara a maquinaria 
de mitose
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" São diferentes ciclinas que formaram 4 complexos ciclina-
Cdk, atuando em pontos distintos do ciclo celular:
Table 17-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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" OS NÍVEIS DE EXPRESSÃO DAS CICLINAS VARIAM EM 
CADA FASE DO CICLO CELULAR:
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G1 ciclina
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! O complexo M-CdK induz a entrada na fase de mitose.
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M-
ciclina Cinase ativadora
Cinase 
inibidora
Fosfato 
inibidor
Fosfato 
ativador
Fosfatase 
inativa
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! Assim, vão atuar ativando diversas proteínas:
" Fosforilação das laminas e filamentos intermediários, 
provocando a fragmentação da lâmina nuclear e 
desaparecimento do envoltório nuclear;
" Fosforilação da condensina que promoverá a 
condensação dos cromossomos;
" Fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos, 
importantes para a formação do fuso mitótico.
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! Presença de proteínas inibidoras das cinases (CKIs).
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" Função importante no controle das fases G1 e S.
ou p21
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! O papel da p53 no controle do ciclo celular: danos no DNA.
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Depois de toda preparação altamente 
controlada....
A CÉLULA ENTRA EM DIVISÃO
A MITOSE
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O principal objetivo da MITOSE é dividir o DNA em 
duas partes iguais...
Num processo disparado pela M-CDK
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
• Metáfase
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
• Metáfase
• Anáfase
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
• Citocinese
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Para fins de estudo a mitose é 
dividida em fases:
• Prófase
• Prometáfase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
• Citocinese
Mas os eventos são contínuos e 
simultâneos
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PRÓFASE PROMETÁFASE METÁFASE
ANÁFASE TELÓFASE CITOCINESE
Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008)
✓ Em cada fase, um evento distinto:
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✓ Uma célula em divisão é bastante 
diferente de uma célula em intérfase em, 
pelo menos, três características:
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✓ Uma célula em divisão é bastante 
diferente de uma célula em intérfase em, 
pelo menos, três características:
• O envoltório nuclear, presente na célula 
interfásica, desaparece durante a divisão.
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✓ Uma célula em divisão é bastante 
diferente de uma célula em intérfase em, 
pelo menos, três características:
• O envoltório nuclear, presente na célula 
interfásica, desaparece durante a divisão.
• Os cromossomos, que formam uma 
massa na célula interfásica, se 
condensam e se individualizam durante a 
divisão.
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✓ Uma célula em divisão é bastante 
diferente de uma célula em intérfase em, 
pelo menos, três características:
• O envoltório nuclear, presente na célula 
interfásica, desaparece durante a divisão.
• Os cromossomos, que formam uma 
massa na célula interfásica, se 
condensam e se individualizam durante a 
divisão.
• Durante a divisão, os microtúbulos se 
rearranjam, dando origem ao fuso 
acromático.
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E mais....
• Fragmentaçãodo Golgi e do Retículo
• Desadesão da célula
• Reorganização do citoesqueleto de 
actina
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✓ Numa sequência de eventos...
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✓ Logo no início da Mitose, duas estruturas 
se destacam....
✓ Os cromossomos (DNA);
✓ e os centríolos.
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Figure 17-29 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
microtúbulo matriz 
pericentriolar
par de 
centríolos
DUPLICAÇÃO DOS CENTRÍOLOS
DIRECIONAMENTO PARA OS PÓLOS 
OPOSTOS
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Mas o envoltório nuclear 
ainda está íntegro 
Os cromossomos começam a se 
condensar, individualizando-se
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Mas o envoltório nuclear 
ainda está íntegro 
Os cromossomos começam a se 
condensar, individualizando-se
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Coesina
Structural
Maintenance of
Chromosomes
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Figure 17-27 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Condensina
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• Condensina e 
Coesina são 
proteínas 
capazes de 
agregar o DNA 
gastando 
energia do ATP 
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Depois de condensados os 
cromossomos, inicia-se a 
formação do fuso mitótico
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O FUSO
Figure 17-28 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 microtúbulos astrais microtúbulos cinetocoriais microtúbulos interpolares
centrossomo
pólo do fuso cromossomo 
replicado (cromátides-
irmãs)
cinetócoro
proteína 
motora
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• Microtúbulos astrais - do pólo em 
direção ao córtex celular;
• Microtúbulos cinetocoriais - se ligam 
aos cinetócoros no centrômero das 
cromátides-irmãs;
• Microtúbulos interpolares - formam 
um arranjo antiparalelo no centro do 
fuso por interagirem com a 
extremidade mais dos microtúbulos do 
pólo oposto.
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Proteínas motoras na formação 
do fuso
Figure 17-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
microtúbulos do fuso
cromátides-irmãs
centrossomo
membrana 
plasmática
dineínadineína
cinesina-5
cinesina-14
cinesina-4,10
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Figure 16-85b Molecular Biology of the Cell (© 
Garland Science 2008)
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Paralelo à formação do fuso mitótico
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Paralelo à formação do fuso mitótico
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Paralelo à formação do fuso mitótico
Segue-se a desagregação do 
envoltório nuclear
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Paralelo à formação do fuso mitótico
Quando M-CDk fosforila:
•Subunidades do complexo de poro
•Laminas nucleares
•Outras proteínas do envelope nuclear
Segue-se a desagregação do 
envoltório nuclear
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Microtúbulos do Fuso
• Mais dinâmicos. Por que?
• Fatores de catástrofe X MAPs
• M-Cdk fosforila MAPs e aumenta a instabilidade dinâmica.
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Figure 17-34 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Pescando cromossomos
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Figure 17-36a,b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Centrômero Cinetócoro
Microtúbulos
cinetocoriais
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Figure 17-36c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Microtúbulo-cinetócoro
Figure 17-37 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-38 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
“Pescaria” de cromossomos
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Figure 17-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Forças motoras dos 
cromossomos
1. Proteínas cinetocoriais associadas á 
despolimerização de microtúbulos.
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2. Fluxo de microtúbulos na direção minus.
(ajuda a manter o fuso “esticado”)
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3. Ejeção polar: cinesinas 4 e 10 associadas a microtúbulos 
interpolares afastam os centrossomos ( e os cromossomos)
Figure 17-42a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-43a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Metáfase
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Anáfase: APC/C
Figure 17-43b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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APC/C
• Complexo promotor da anáfase
• da família das ubiquitinas
• Catalisa a destruição da securina (ptn 
que protege as ligações entre as 
cromátides irmãs) e das M-ciclinas
• A securina inibe a atividade da 
separase
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Figure 17-44 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-49a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-49b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-49c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-50a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-50c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
actina
miosina II
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Figure 17-51a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 17-51b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure Q17-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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MOVIES
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