Aula 9

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Relatório Teórico 
 
 
 
Biologia Molecular e Celular 
Aula 9 
 
 
 
Química Industrial 1º Ano 
 
 
 
 
 
2017/2018 
 
 
 
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Índice 
 
Ciclo Celular ................................................................................................................................................... 3 
Interfase ...................................................................................................................................................... 3 
Fase G1 ..................................................................................................................................................... 4 
Fase S ....................................................................................................................................................... 5 
Fase G2 .................................................................................................................................................... 5 
Fase Mitótica .............................................................................................................................................. 6 
Pontos De Verificação (Checkpoints) ................................................................................................ 6 
Bases Bioquímicas Nas Transições Do Ciclo Celular .................................................................. 8 
Cinases Dependentes De Ciclinas (CDKs)................................................................................... 9 
Pontos De Restrição: Ponto Critico De Decisão ........................................................................... 14 
Pontos De Restrição E Cancro ........................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Ciclo Celular 
Ciclo Celular é o conjunto de fases que uma célula passa com o intuito de duplicar-se, 
dando origem a duas células novas. Em células eucarióticas, o ciclo celular é dividido em 3 
fases principais: 
• Intérfase: na qual ocorre crescimento da célula e preparo para a divisão 
propriamente dita. 
• Fase mitótica (Fase M): na qual ocorrerá a separação dos cromossomos da célula-
mãe. 
• Citocinese: na qual ocorrerá o rompimento das membranas plasmáticas e a 
finalização do processo de divisão, dando origem a duas células-filhas 
Essas fases são de suma importância para o funcionamento da célula, erros nesses 
processos podem acarretar na morte celular ou até no desenvolvimento de células tumorais. 
 
Interfase 
A Interfase é a fase mais longa do ciclo celular. Em média, a célula passa cerca de 90% do 
tempo em Intérfase. Nessa fase, a célula consegue nutrientes, cresce e duplica suas 
moléculas de DNA. Assim, prepara-se para a divisão celular. 
A interfase é dividida em 3 fases principais: 
• Fase G1 
• Fase S 
• Fase G2 
 
 
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Fase G1 
Tipicamente, é a fase mais longa e variável do ciclo celular. É nesta fase que ocorre o 
crescimento das células até atingirem um tamanho adequado. Se o estanho nutricional á 
baixo, ou se as células receberem sinais antiproliferativos, ou para diferenciarem-se, ocorre 
um retardamento na progressão do ciclo celular, ou podem mesmo suspender o ciclo para 
entrarem numa fase “estacionária” em G0. Como dito é marcada pela intensa síntese de 
enzimas, de RNA e no "armazenamento" de proteínas compensando sua síntese 
descontinuada durante as etapas da Fase Mitótica. 
 
Nota: Fase G0 
O estágio G0 não é presente em todas as células. Nessa etapa a célula entra num estágio 
de repouso e não entra em processo de divisão celular. 
Muitas das células de organismos multicelulares diferenciam-se de forma a adquirirem 
funções especializadas, e podem suspender o ciclo celular de forma definitiva. Elas 
encontram-se ativas em termos de síntese de proteínas, secreção, e podem ser altamente 
móveis. 
Em alguns casos, células em G0 podem reentrar no ciclo celular em resposta a variedade 
de estímulos. Este processo é altamente regulado, de forma a controlar proliferações 
excessivas que possam conduzir ao desenvolvimento de cancro. 
 
 
 
 
 
 
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Fase S 
A segunda etapa da Intérfase é marcada, principalmente pela duplicação do material 
genético, logo, dobrando a ploidia da célula, fazendo que cada cromossomo apresente uma 
cromátide irmã. Além disso, na fase S, ocorre o início da duplicação dos centrossomas e o 
início dos seus movimentos para os polos da célula. 
Cromossomas de eucarióticas superiores (mamíferos) são de tal forma grandes que a 
replicação se inicia em diversos locais, designados por origens de replicação. 
 
Fase G2 
A terceira etapa da Intérfase é marcada pela intensa síntese de proteínas e 
consequentemente de rápido crescimento celular, preparando a célula para a Fase Mitótica. 
O deslocamento dos centrossomas se dá por meio de dineínas e cinesinas. 
Logo que foram duplicados, os centrossomas já começam a produzir fusos astrais. Esses 
são associados a dineínas causando movimento, fazendo o centrossoma se deslocar para 
os polos. Ocorrem também a associação com duas cinesinas EG5 que contribuem como 
uma segunda força para "empurrar" os microtúbulos e deslocar os centrossomas. 
Quando o centrossoma já estiver em sua devida posição, o fuso astral relaciona-se com 
cinesina 14 fazendo uma força contrária à tendência de movimento, fazendo com que o 
centrossoma pare em determinada posição. 
Como dito, corresponde a um período relativamente curto durante o qual enzimas 
especificas irão permitir á célula entrarem em mitose. Cromatina e citoesqueleto preparam-
se para as alterações estruturais que irão ocorrer durante a mitose. 
 
 
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As fases G e S possuem estas denominações em decorrência de abreviações do inglês – G 
de gap e S para síntese. 
 
 
Fase Mitótica 
Na Fase Mitótica ocorre a divisão nuclear (nas células eucarióticas) a partir do preparo 
prévio ocorrido durante a Intérfase. É um processo contínuo, no entanto distinguem-se em 
5 fases: 
• Prófase 
• Prometáfase 
• Metáfase 
• Anáfase 
• Telófase 
Os cromossomas e o citoplasma são distribuídos pelas duas células-filhas. A separação 
das duas células-filhas ocorre por um processo chamado citocinese. 
 
 
Pontos De Verificação (Checkpoints) 
O Ciclo Celular é um processo extremamente complexo e de sua importância para a célula. 
Falhas no ciclo podem causar danos graves, como a morte celular, aploidia das células 
filhas, assim como o surgimento de células tumorais. Para que isso não ocorra os 
mecanismos envolvidos no ciclo celular devem estar atuando em sinergia. 
 
 
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Desse modo, a célula possui pontos de verificação para perceber quando pode ir para a 
próxima etapa do ciclo celular. Existem três momentos em que os mecanismos de regulação 
atuam: 
• No final de G1 (Sendo também ponto de restrição): Antes de prosseguir para a Fase 
S a célula deve analisar se possui nutrientes necessários para começar a nova fase, 
uma vez que a síntese de proteínas é mais lenta que a fase de síntese de DNA. 
 
• Na fase G2: Antes de iniciar-se a mitose existe outro momento de controlo - caso a 
replicação do DNA não tenha ocorrido corretamente o ciclo pode ser interrompido 
e a célula volta a iniciar a fase S. Além disso, a célula percebe se há erros 
irreversíveis no material genético e, caso o resultado seja positivo, a proteína P-53 
induz a morte celular por apoptose. 
A verificação do material genético é dada por meio de proteínas específicasque 
transitam pelo núcleo e, ao reconhecerem um erro no DNA, mudam sua 
conformação espacial e associam ao sistema E3 de ubiquitinização. A 
ubiquitinização dessas proteínas e o desacoplamento de E3 faz com que novas 
proteínas se associem nessa região para tentar reparar o material genético. 
 
• Na transição metáfase/anáfase: Ao final da metáfase, enquanto as cromátides irmãs 
estão ligadas uma a outra por meio de coesinas, a célula verifica se todas as 
cromátides estão ligadas ao fuso acromático de forma que cada célula-filha 
receberá uma cromátide. Quando esse sinal é positivo, a APC-C e CDC-20 (ciclina) 
associam-se promovendo a fosforilação de securinas. 
 
 
 
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Nota: Securinas 
As securinas são proteínas que inibem separases e, quando fosforiladas, mudam sua 
conformação e desassociam destas, perdendo seu carácter inibitório 
Após serem fosfatadas, as securinas associam com o sistema E3 de ubiquitinização 
e, após receberem 4 ubiquitinas, são identificadas por proteosomas e degradadas 
Nota: Separases 
Separases são as enzimas responsáveis pela quebra da coesina e consequentemente pelo 
início do deslocamento das cromátides e, portanto, dão início à Anáfase. 
 
 
Bases Bioquímicas Nas Transições Do Ciclo Celular 
O ciclo celular deve ser algo extremamente regulado, falha em seus processos pode levar 
a célula a entrar em colapso e até gerar células tumorais. Por esse motivo, células 
eucarióticas apresentam uma série de mecanismos que impedem divisões celulares 
incontroláveis e reparam danos no material genético. As transições são desencadeadas por 
uma rede de proteínas cinase e fosfatase. 
 
 
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Cinases Dependentes De Ciclinas (CDKs) 
A ativação das moléculas responsáveis pelo mecanismo de divisão ocorre por cinases 
dependentes de ciclina (CDK, do inglês Cyclin-Dependent Kinases). Como o nome sugere, 
as CDKs requerem a ligação de ciclinas - cujos níveis podem variar durante diferentes fases, 
em contraste com os níveis de CDKs, que permanecem constantes - para serem funcionais, 
sem a presença destas, não há atividade. Os humanos têm mais de 10 CDKs, ma apenas 
algumas estão envolvidas no controlo do ciclo celular. 
Existem quatro classes essenciais de ciclinas (cada tipo formando um complexo equivalente 
ao se ligar à CDK correspondente): 
• Ciclinas-G1: também chamadas de ciclinas D em mamíferos, ligam-se ás CDKs 4 
e 6 e são responsáveis pelo controlo de ciclinas-G1/S. 
• Ciclinas-G1/S: surgem no final da fase G1 e são rapidamente degradadas na fase 
S. São responsáveis pela passagem do ponto de verificação em G1. Nos vertebrados 
corresponde á ciclina E conjugada com CDK2. 
• Ciclinas-S: contribuem para a duplicação cromossômica (através da ativação da 
DNA polimerase), permanecendo transcritas desde o final de G1 até a anáfase. 
• Ciclinas-G2M ou -M: Estimulam a estrada na mitose. 
 
Ciclinas 
São um diverso grupo de proteínas com um peso molecular que pode variar entre 35 kDa 
e 130 kDa. Acumulam-se gradualmente durante a interfase, e são abruptamente destruídas 
durante a mitose. 
 
 
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Pelo menos 16 diferentes ciclinas já foram identificadas em humanos, embora apenas 
algumas estejam envolvidas no controlo do ciclo celular. Os níveis de uma determinada 
ciclina, determina a atividade de uma CDK específica. 
 
Como dito anteriormente, os níveis de ciclinas podem mudar durante o ciclo celular, mas 
a concentração de CDKs , ou os níveis de CDKs mantêm-se constantes. 
 
 
 
 
 
 
 
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Reguladores de CDKs 
Temos como reguladores das CDKs: 
• CAK: A ligação com ciclinas, todavia, não garante a ativação completa das CDKs e 
tão pouco é o único mecanismo de controlo do ciclo celular. Para que ocorra 
ativação completa da CDK, é 
necessário que uma CAK (CDK-
activating kinase) fosforile um 
aminoácido em seu sítio ativo. 
Uma fosforilação dupla adicional 
regulada pela proteína cinase 
Wee1, porém, inibe a atividade da 
CDK, sendo preciso a 
desfosforilação por uma 
fosfatase conhecida como 
Cdc25 para a reativação. 
Esses inibidores só são 
fosfatados, e consequentemente 
separados do complexo ciclina-
CDK, quando todos os pontos de 
regulação da célula aprovam a continuidade do ciclo celular. Nesse caso, a cinase 
ativa fosfatará algum inibidor do continuamento do ciclo e, assim, dará continuidade 
ao ciclo celular. 
 
 
 
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• APC/C: Para concluir o processo cíclico é preciso haver a descontinuidade de certas 
funções exercidas pelos complexos ciclina-CDKs. Em alguns casos, essa 
desativação acontece a partir da destruição de proteínas. O complexo promotor de 
anáfase ou ciclosomo (APC/C, de anaphase-promoting complex or cyclosome) 
catalisa a ubiquitinização de securinas, promovendo a entrada na anáfase, e das 
ciclinas-S e -M, completando a fase M, a partir do consequente desfosforilação de 
alvos do complexo ciclina-CDK. 
Nesse processo, moléculas de ubiquitina livres no citoplasma são transferidos para 
o elemento E1 do sistema de ubiquitinização. O elemento E2 consiste da proteína 
ubiquitina-transferase que é responsável por transferir a ubiquitina para a 
substância alvo, reconhecida pelo elemento E3. Proteínas com a adição de 
ubiquitinas são, comumente direcionados para proteossomas, que realizará a 
clivagem das ligações dissulfeto e consequentemente a fragmentação da proteína. 
O processo de ubitinização relaciona-se diretamente com a reciclagem de proteínas 
relacionadas com o ciclo celular, tendo um papel importante para o seu 
regulamento. 
Nota 
CKls (p21, p27) e INK4, ligam-se ás CDKs, inibindo a sua ativação 
 
 
 
 
 
 
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Na imagem seguinte podemos verificar a proteólise das CDKs e ciclinas: 
 
O SFC actua como ubiquitina ligase em CKIs, promovendo a sua degradação nos 
proteossomas. 
 
A APC atua como ubiquitina ligase em ciclinas, promovendo a sua degradação em 
proteossomas. 
 
 
 
 
 
 
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Resumindo, podemos visualizar a atividade das CDKs e APC nas diversas fases do ciclo 
celular: 
 
 
Pontos De Restrição: Ponto Critico De Decisão 
As células proliferam apenas quando o ambiente é favorável e os cromossomas não se 
encontram danificados. Este controlo envolve a monitorização do ambiente externo para a 
disponibilidade de nutrientes e por sinais mitogénicos vindos de outras células para 
proliferarem. O ponto de restrição é definido como o ponto após o qual o ciclo celular irá 
prosseguir mesmo que os fatores mitogénicos tenham sido removidos. 
 
 
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Na imagem seguinte é possível visualizar a regulação da proliferação celular pelo ponto de 
restrição: 
 
 
Proteína RAS 
A importância da proteína RAS na sinalização intracelular foi indicada por meio de 
experimentos com microinjeção de RAS ativa e anticorpos anti-RAS, mostrando que RAS 
não é somente capaz de induzir o crescimento anormal característico de células de câncer, 
mas é necessária para a resposta de células normais à estimulação de fator de crescimento. 
Tem como funções: 
• Estímulo e controlo da multiplicação celular 
• Estímulo e controlo da diferenciação celular 
• Mecanismo de transporte 
• Fusão de membranas 
 
 
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A proteína RAS encontra-se 
diretamente relacionada com o recetor 
catalítico (tirosino-quinase) em sua 
porção intracelular, pois a proteína RAS 
encontra-se ligada à superfície 
citoplasmática (citoplasma) damembrana celular. A proteína RAS 
participa da transmissão recebida por 
um recetor levando a informação, 
através de vários estágios, até o interior 
do núcleo celular, para estimular a 
diferenciação e a multiplicação da 
célula. 
Está ativada quando combinada com 
GTP e inativa quando ligada a GDP. 
RAS é convertida ao estado ativo (ligada a GTP) pela troca da GDP ligada por GTP, que é 
estimulada por fatores de troca do nucleotídeo guanidina (GEFs). 
Ativa, a RAS pode-se ligar a outras proteínas que estimulam a Via MAP-quinase e dirigir a 
proliferação e diferenciação celular. A atividade de RAS é terminada pela hidrólise de GTP, 
que é estimulada por proteínas ativadoras de GTPase (GAPs), quando a proteína volta ao 
seu estado inativo. 
Nota: Myc 
Myc é um fator de transcrição 
 
 
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Pontos De Restrição E Cancro 
Quase todos os tipos de cancro são 
causados pela desregulação da 
proliferação celular durante a fase G1. In 
vitro, as células “normais” proliferam até 
cobrirem completamente a superfície, 
formando uma monocamada. Esta inibição 
do crescimento é chamada de inibição por 
contacto (mediado por caderinas). 
As células cancerosas perdem este controlo, podendo continuar a proliferar 
indefinidamente, desde que haja nutrientes 
e mitogénios no meio de cultura. Quando as 
células perdem o controlo da proliferação 
são designadas por transformadas. 
As células cancerosas têm anormalidades 
na atividade de duas classes de genes: 
• Proto oncogenes (Ex.: Ras, Myc, 
PI3K, Mdm2) 
• Supressores de tumores (Ex.: Rb, p53) 
 
 
 
 
 
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