Ciclo e Divisão Celular

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Ciclo Celular e Divisão 
Celular 
Profa. Dra. RENATA CEZAR 
 
RECIFE, 2017 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU 
GENÉTICA HUMANA 
 
ATENÇÃO ALUNOS: ESSE MATERIAL SERVE COMO GUIA E NÃO DEVE 
SER A ÚNICA FERRAMENTA DE ESTUDO PARA A DISCIPLINA. 
CONSULTAR LIVROS, ARTIGOS, APOSTILAS, ETC 
• Ciclo de duplicação e divisão que ocorre em 
uma sequência ordenada de eventos; 
• Nos unicelulares cada divisão forma um novo 
indivíduo, nos multicelulares muitas rodadas 
de divisão são necessárias para formar o 
indivíduo; 
• As taxas de divisão celular variam de um tipo 
celular para o outro; 
• As células tem que replicar o seu DNA e 
dobrar a sua massa; 
• Em bactérias as divisões são mais simples, já 
que não tem núcleo e o cromossomo ser 
menor e mais acessível, todo o processo 
levando 20min. 
• Em eucariontes o genoma está distribuído em 
vários cromossomos, mitocôndria e 
cloroplastos (vegetais); 
• Além do conjunto de organelas e 
citoesqueleto; 
CICLO CELULAR 
• Mecanismos responsáveis pelo crescimento 
e desenvolvimento 
• Células somáticas  célula duplica seu 
material genético e o distribui igualmente 
para duas células-filhas 
• Processo contínuo dividido em 2 fases 
principais: 
– INTÉRFASE 
– MITOSE 
 
CICLO CELULAR 
• Célula encaminhada à progressão no ciclo 
por mecanismos de regulação relacionados a 
• crescimento 
• multiplicação 
• diferenciação celular 
• condição de latência. 
• Falhas nos mecanismos  célula pode ser 
encaminhada para apoptose (morte celular 
programada) ou desenvolvimento tumoral 
• Tipos celulares 
CICLO CELULAR 
Fases do Ciclo: 
G1: 12 horas 
S: 7 a 8 horas 
G2: 3 a 4 horas 
M: 1 a 2 horas 
Total: 24 horas 
REGULAÇÃO 
• Sinais químicos que controlam o ciclo provêm 
de fora e de dentro da célula 
• Sinais externos: 
> Hormônios 
> fatores de crescimento 
• Sinais internos são proteínas de 2 tipos: 
> ciclinas 
> quinases (CDKs) 
 
 
Fatores de Crescimento 
• Fatores de crescimento liberados ligam-se a 
receptores de membrana das células alvo 
• Complexo receptor-ligante ativa produção de 
sinalizadores intracelulares 
• Sinalizadores ativam cascata de fosforilação 
intracelular, induzindo a expressão de genes 
• Produto da expressão destes genes  
componentes essenciais do Sistema de 
Controle do Ciclo celular (composto por 
CDKs e Ciclinas) 
 
 
Intérfase 
• Fase mais demorada (90% a 95% do tempo 
total gasto durante o ciclo) 
• Atividade biossintetica intensa 
• Subdividida em: G1, S e G2 
• O Ciclo pode durar algumas horas (células 
com divisão rápida, ex: derme e mucosa 
intestinal) até meses em outros tipos de 
células 
 
Intérfase 
• Intensa síntese de RNA e proteínas 
• aumento do citoplasma da célula-filha recém 
formada 
• Se refaz o citoplasma, dividido durante a 
mitose 
• Cromatina não compactada e não 
distinguível como cromossomos 
individualizados ao MO 
• Pode durar horas ou até meses 
• Inicia com estímulo de crescimento e 
posterior síntese de ciclinas que vão se 
ligar as CDKs (quinases) 
G1 
 
 
Intérfase 
• Ciclinas ligadas às quinases vão agir no 
complexo pRb/E2F, fosforilando a proteína 
pRb 
• Depois de fosforilada, libera o E2F, ativa a 
transcrição de genes que geram produtos para 
que a célula progrida para a fase S 
• Se pRb não for fosforilada, permanece ligada 
ao E2F  não progressão do ciclo celular 
 
 
G1 
 
Intérfase 
 
• Muitos casos de neoplasias malignas 
associados a mutações no gene codificador da 
pRb 
• A proteína pode ficar permanentemente ativa, 
estimulando a célula a continuar a se dividir 
 
G1 
 
 
Intérfase 
• Duplicação do DNA 
• aumenta a quantidade de DNA polimerase e 
RNA; 
• Complexo ciclinaA/Cdk2 importante função 
antes da síntese de DNA, fosforilando 
proteínas envolvidas na origem de replicação 
do DNA 
 
Fase S 
 
Intérfase 
• Tempo para o crescimento celular e para 
assegurar completa replicação do DNA antes 
da mitose 
• Pequena síntese de RNA e proteínas 
essenciais para o início da mitose 
• Inicia-se a condensação da cromatina para 
que a célula possa progredir para a mitose 
• Há checkpoints, que está inativo durante 
quase toda a fase G2, mas quando ativado 
encaminha a célula à mitose 
 
 G2 
Controle do Ciclo 
Celular 
• Regulado para parar em pontos específicos 
onde são feitos os reparos 
• Proteínas endógenas funcionam como pontos 
de controle  garantem ocorrência adequada 
dos eventos relacionados ao ciclo 
• São reconhecidos estes checkpoints: 
– Em G1 antes da célula entrar na fase S 
– Em G2 antes da célula entrar em mitose 
– E checkpoint do fuso mitótico 
 Controle do Ciclo 
 Celular 
– CKIs (Inibidores de Cdk): proteínas que 
interagem com Cdks, bloqueando sua 
atividade de quinase 
– Complexo ubiquitina de degradação de 
proteína: degrada ciclinas e outras 
proteínas para promover a progressão do 
ciclo celular 
 
Controladores negativos 
Controle do Ciclo 
Celular 
• Principal controlador: p53 
• Freqüentemente alvo para mutações em 
um grande número de patologias 
• Perda de expressão  aumento da 
proliferação celular 
• Transcrição do gene da quinase p21 = 
bloqueio do complexo que fosforila pRb = 
pára a progressão do ciclo = reparo do 
DNA ou morte celular programada 
 
Checkpoint G1-S 
Controle do Ciclo 
Celular 
 
• Atua ao término de G1 e bloqueia a atividade 
de quinase do complexo ciclinaE/Cdk2, 
causando parada no ciclo celular 
 
 
CKI p27 
 
Controle do Ciclo 
Celular 
• As ciclinas mitóticas ligam-se a proteínas 
CdK formando MPF que é ativado por 
enzimas e desencadeiam eventos que levam 
a célula a entrar em mitose. 
• O complexo é desfeito pela degradação da 
ciclina quando a célula esta entre a metáfase 
e anáfase induzindo a célula a sair da mitose. 
 
 
Checkpoint G2-M 
 
Controle do Ciclo 
Celular 
 
• Monitora a ligação dos cromossomos aos 
microtúbulos do fuso mitótico 
• Garante a segregação idêntica do material 
genético entre as células-filhas 
• Preservar a integridade do genoma em nível 
cromossômico 
 
Checkpoint do fuso 
mitótico 
MITOSE 
MITOSE 
• Conceito: divisão de células somáticas, pela 
qual o corpo cresce, diferencia-se e efetua a 
regeneração dos tecidos 
• As células-filhas recebem conjunto de 
informações genéticas (idêntico ao da célula 
parental) 
• O número diplóide de cromossomos é 
mantido nas células filhas 
 
MITOSE 
Fases 
 Prófase 
 Prometáfase 
 Metáfase 
 Anáfase 
 Telófase 
 
MITOSE 
Prófase: condensação dos 
cromossomos, fuso mitótico e 
centrossomos já formados; 
Prometáfase: começo abrupto pelo 
rompimento do núcleo e ligação dos 
cromossomos as microtúbulos pelo 
cinetócoro; 
FUSO MITÓTICO 
• Começa a ser formado na prófase; 
• Ao final da S, o centrossomo é duplicado, 
ficando inicialmente ligados a um lado no 
núcleo; 
• Com o início da prófase são levados aos pólos 
das células; 
• Cada centrossomo serve para organizar seu 
próprio conjunto de microtúbulos que 
interagem e forma o fuso mitótico; 
Os microtúbulos alternam entre crescimento e encurtamento – 
instabilidade dinâmica. 
 
LIGAÇÃO DOS CROMOSSOMOS AO 
FUSO MITÓTICO 
• Na prometáfase, o núcleo é desfeito e forma 
vesículas membranosas; 
• Isso ocorre pela fosforilação das proteínas do 
filamento intermediário da lâmina nuclear; 
• Os microtúbulosde fuso ligam-se ao 
cinetócoro do centrômero, que só é formado 
na presença de sequência de DNA 
centromérico; 
 
Ligação dos microtúbulos ao cinetócoro 
ALINHAMENTO NO FUSO EQUATORIAL 
• Placa metafásica: os cromossomos alinham-se 
na região equatorial, num ponto equidistante 
aos dois pólos definindo o início da metáfase; 
• Mesmo no fuso, eles oscilam para frente e 
para trás, indicando que os microtúbulos 
continuam operando mesmo já estando 
centralizados 
Metáfase: cromossomos 
alinhados no equador do fuso, 
cinetócoro de cada cromossomo 
ligado a um centrossomo; 
Anáfase: separação das 
cromátides irmãs, em que cada 
uma segue para um pólo; 
Telófase: chegada dos 
cromossomos aos pólos e 
reconstituição dos núcleos; 
Citocinese: divisão dos 
citoplasmas, individualização 
das células. 
SEGREGAÇÃO NA ANÁFASE 
• O início da anáfase se dá por separação das 
cromátides irmãs por quebra proteolítica; 
• A velocidade de separação é de 1mm por 
minuto; 
• A separação se dá por dois processos: a 
anáfase A e anáfase B 
REGENERAÇÃO DO NÚCLEO 
• Durante a telófase o núcleo é remontado ao 
redor dos grupos cromossômicos em cada pólo 
da célula; 
• As vesículas acumulam-se ao redor de cada 
cromossomo e depois se fundem; 
• Os poros nucleares se refazem, as proteínas das 
lâminas são desfosforiladas e proteínas nucleares 
são bombeadas para dentro pelos poros; 
• Depois de formado o núcleo, os cromossomos 
descondensam-se; 
Regeneração do núcleo 
CITOCINESE 
• Processo pelo qual o citoplasma é dividido em 
dois, só se completando quando os dois 
núcleos já estão formados; 
• O anel contráctil é formado a partir de 
filamentos de actina e miosina; 
• O fuso mitótico determina a formação do 
sulco de clivagem; 
Sulco de clivagem 
• Pelo deslizamento das fibras de actina e 
miosina há tração sobre as proteínas que 
puxam a membrana; 
• Durante a divisão há modificação na forma 
das células; 
 
MEIOSE 
MEIOSE 
 
• Células germinativas  inicia com uma célula 
diplóide e termina em 4 células haplóides 
geneticamente diferentes entre si 
• Na meiose há a preservação do número 
cromossômico diplóide nas células humanas 
(gametas formados número haplóide) 
• Tem uma única duplicação do genoma, 
seguida de 2 ciclos de divisão: a meiose I e a 
meiose II 
MEIOSE I 
• Divisão reducional = são formadas duas 
células haplóides a partir de uma diplóide 
• Obtenção do número de cromossomos 
haplóide, mas com conteúdo de DNA 
ainda duplicado 
 
MEIOSE I 
Metáfase I 
• Membrana nuclear 
desaparece; forma-se o fuso 
• Cromossomos pareados no 
plano equatorial (23 
bivalentes) com seus 
centrômeros orientados para 
pólos diferentes 
 
MEIOSE I 
Anáfase I 
• Os 2 membros de cada bivalente se separam 
= separação quiasmática (disjunção), os 
centrômeros permanecem intactos 
• O número de cromossomos é reduzido a 
metade = haplóide 
• Os conjuntos materno e paterno originais são 
separados em combinações aleatórias 
• Anáfase I é a etapa mais propensa a erros 
chamados de não-disjunção (par de 
homólogos vai para o mesmo pólo da célula) 
 
MEIOSE I 
Anáfase I 
MEIOSE I 
Telófase I 
• Os 2 conjuntos 
haplóides de 
cromossomos se 
agrupam nos pólos 
opostos da célula 
• Reorganização do 
nucléolo, 
descondensação da 
cromatina e formação do 
envoltório nuclear 
 
MEIOSE I 
Citocinese 
• Célula divide-se em 2 células-filhas com 23 
cromossomos cada, 2 cromátides em cada 
cromossomo, = conteúdo 2C de DNA em 
cada célula-filha 
• Citoplasma é dividido de modo igual entre as 
duas células filhas nos gametas formados 
pelos homens 
 
MEIOSE I 
Intérfase 
• Fase breve 
• Sem fase S ( = não há duplicação do DNA) 
 
 
MEIOSE II 
• Semelhante à mitose comum, diferença = 
número de cromossomos da célula que entra 
em meiose II é haplóide 
• O resultado final são 4 células haplóides, cada 
uma contendo 23 cromossomos com 1 
cromátide cada (divisão equacional) 
MEIOSE II 
Prófase II 
• Compactação da cromatina 
• Desaparecimento da 
membrana nuclear 
• Microtúbulos se ligam aos 
cinetócoros e começam a 
mover os cromossomos 
para o centro da célula 
 
MEIOSE II 
Metáfase II 
• Os 23 cromossomos 
com 2 cromátides 
cada se alinham na 
placa metafásica 
MEIOSE II 
Anáfase II 
• Separação centromérica 
• Cromátides-irmãs se 
movem para os pólos 
opostos 
MEIOSE II 
Telófase II 
• Migração das 
cromátides-irmãs 
para os pólos 
opostos 
• Reorganização do 
núcleo 
 
 
MEIOSE II 
Citocinese 
• 4 células com 
número de 
cromossomos e 
conteúdo de DNA 
haplóide (23 
cromossomos e 
1C de DNA) 
 
 
RESULTADOS DA MEIOSE 
• Proporciona 3 fontes de variabilidade 
genética: 
 1) Segregação ao acaso dos cromossomos 
homólogos – 223 combinações (mais de 8 
milhões), pois cada gameta recebe apenas 1 
de cada par de homólogos 
 2) Segregação ao acaso dos cromossomos 
 3) Crossing-over – cada cromátide contém 
segmentos provenientes dos 2 membros do 
par de cromossomos parentais