Aula 5 - Mitose e Meiose

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Ciclo de divisão celular
Mitose e Meiose
Profa. Angélica Pataro Reis
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 manutenção do conteúdo genético
 manutenção do tamanho celular
Ciclo de divisão celular
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 Duplicação do conteúdo celular
 Divisão do conteúdo celular em dois (células-filhas)
 Unicelulares  gera um novo indivíduo
 Multicelulares  desenvolvimento (zigoto  1014 células) e reposição de células
Ciclo de divisão celular
 geração de novas células
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Divisão celular em bactérias
A divisão celular é mais simples e mais rápida nas bactérias, pois não possuem um núcleo individualizado e contém um único cromossomo
Na E. coli, todo o ciclo celular ocorre em apenas 20 minutos em condições favoráveis de crescimento 
Seu único cromossomo circular, contendo uma única molécula de DNA, é preso à membrana plasmática e permanece preso enquanto se replica
Os dois novos cromossomos começam a se separar enquanto a célula cresce
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Quando a célula atinge aproximadamente o dobro do seu tamanho, a divisão celular ocorre por uma simples fissão – um processo denominado fissão binária
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Todas as células têm a mesma capacidade de divisão?
 células que se dividem continuamente (passam a maior parte do tempo em ciclo de divisão): embrionárias e tecidos de renovação rápida (epitélio, medula óssea, sistema imune)
 células que não se dividem freqüentemente, mas podem fazê-lo quando estimuladas (passam a maior parte do tempo em G0): hepatócitos, fibroblastos, células ósseas, células renais.
 células terminalmente diferenciadas – não dividem mesmo que estimuladas (passam todo o tempo em G0): neurônios, músculo cardíaco.
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G0 (repouso)
Etapas do ciclo celular
 Intérfase
 dividida em três fases: G1, S e G2
 G0  repouso
 Fase M – divisão celular – mitose e citocinese
Ciclo celular
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Sistema de controle do ciclo celular
 Pontos de checagem
 G1 – condições favoráveis, DNA intacto
 G2 – DNA replicado (apenas 1 vez), DNA intacto, condições favoráveis
 Metáfase – cromossomos presos ao fuso
Ciclo celular
NÃO
 permanência em G0
 reparo do DNA
 apoptose
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Sistema de controle do ciclo celular
 Formação dos complexos ciclinas/cdks
 complexo S-Cdk (progressão G1-S) - aciona a maquinaria da replicação
 ativação de fatores de transcrição (síntese das
enzimas para a replicação do DNA na fase S)
- complexo M-Cdk (mitose) – aciona a maquinaria da mitose
 condensação de cromossomos (condensina)
 desaparecimento envelope nuclear (lamina)
 encurtamento microtúbulos (fuso mitótico)
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Danos ao DNA – interrupção do ciclo até que ocorra o reparo
 p53 - proteína ativada quando ocorrem lesões no DNA
 A p53 ativa a expressão de uma proteína (p21) que atua como um inibidor de cdk → a progressão de G1 para S fica interrompida até que o DNA seja reparado
 Mutações em p53 estão associadas a várias formas de câncer.
Sistema de controle do ciclo celular
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Morfologia do núcleo durante o ciclo celular
 Intérfase
- material genético menos condensado
- presença de membrana nuclear
 Mitose
 material genético mais condensado
 a partir do final da prófase a membrana nuclear não é visível
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Eventos bioquímicos do ciclo celular
 Intérfase
- Intensa atividade metabólica
- Replicação (duplicação) do DNA
 Período de reinício de síntese de RNA e proteínas que estava interrompido durante a mitose (período M).
 Ativação de genes que codificam enzimas envolvidas com a síntese de DNA e de proteínas que se associam a esses, como as histonas.
 É dependente de sinais extracelulares que induzem a mitose. A célula entra em G0 quando estes não estão presentes.
 Período de reparos de danos no DNA. (A célula só prossegue no ciclo se eventuais danos forem reparados).
PERÍODO G1
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PERÍODO S
 Início da síntese de DNA = REPLICAÇÃO
 Duplicação das histonas 
 Início desta fase, quantidade de DNA = 2C
 Final desta fase, quantidade de DNA = 4C
 Período de reparos de danos no DNA. 
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PERÍODO G2
 Período de preparo da célula para a entrada em divisão celular
 Síntese de RNAs e proteínas envolvidas com a mitose
 Início da condensação cromossômica e outros
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Uma célula (mãe) se divide em duas:
 Duplicação dos cromossomos e distribuição às células-filhas
 Células-filhas apresentam número igual de cromossomos
 Processo dividido em fases distintas:
 Prófase
 Metáfase
 Anáfase
 Telófase
MITOSE
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Prófase
 Condensação gradual da cromatina
 Fragmentação do envoltório nuclear (final da prófase)
 Fosforilação da lâmina nuclear => vesículas=> permanecem no citoplasma para reconstituir o envelope nuclear (final da mitose)
 Centríolos duplicados na intérfase separam-se (pólo celular)
 Surgem microtúbulos entre os pares de centríolos
 Início da formação do fuso mitótico
 Desintegração do nucléolo
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Metáfase
 Migração cromossômica (plano equatorial)
 Participação dos microtúbulos
 Cromossomo duplicado dividi-se longitudinalmente em duas cromátides
 Cromátides prendem-se aos microtúbulos do fuso mitótico pelo cinetocoro
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Anáfase
 Separação e migração das cromátides irmãs
 Seguem em direção ao pólo celular (microtúbulos do fuso)
 Centrômeros seguem primeiro acompanhado pelo restante do cromossomo
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Telófase
 Reconstrução dos envoltórios nucleares
 desfosforilação dos filamentos da lâmina nuclear
 Os nucléolos se reconstituem
 fusão das vesículas do envoltório nuclear
 Citocinese: divisão do material nuclear pela divisão do citoplasma
 Inicia no final da anáfase
 Anel de actina/miosina – zona equatorial – células animais 
 Divisão do citoplasma em duas partes iguais originando duas células filhas
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Mitose  células somáticas
 células-filhas idênticas à célula mãe  diplóide (2n), onde n= no de cromossomos de uma espécie
Meiose  células germinativas 
 as células filhas têm metade do conteúdo do DNA das células mães  célula mãe 2n (diplóide) e células filhas n (haplóides).
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Tipo especial de divisão celular=> resulta na formação de gametas: ovócitos e espermatozóides
 Cada gameta tem quantidade haplóide de cromossomos
 Permite a recombinação gênica: garante variabilidade e diversidade genética
Dividida em 2 eventos:
1°) Meiose I ou divisão reducional: separação dos homólogos.
 Cada célula filha recebe metade do número de cromossomos
 Pares homólogos de cromossomos se alinham=> cada par é separado=> dirigem-se a pólos opostos na célula=> célula se divide
2°) Meiose II ou divisão equatorial: separação das cromátides irmãs
 Separação das cromátides de cada cromossomo (semelhante a mitose)=> migração das cromátides para pólos opostos=> produção de 4 gametas com número haplóide de cromossomos
MEIOSE
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MEIOSE I
 Início da meiose: ocorre após duplicação do DNA na fase S
Prófase I
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 Alinhamento dos pares de cromossomos (formados cada um por duas cromátides) na placa equatorial do fuso meiótico
Metáfase I
 Distribuição aleatória dos cromossomos maternos e paternos
 Ligação de fibras do fuso ao cinetocoro dos cromossomos
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 Cromossomos homólogos iniciam migração para pólos opostos da célula
Anáfase I
 Cromátides irmãs permanecem unidas.
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 Cromossomos chegam aos pólos opostos na célula
Telófase I
 Formação da membrana nuclear
 Citocinese formando 2 células-filhas: número haplóide de cromossomos
 Cromossomos formados por 2 cromátides
 Cada célula-filha entra na Meiose II
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Prófase II
 Condensação dos cromossomos.
 Migração dos centríolos para os pólos opostos da célula.
 Desaparecimento da membrana nuclear
 Divisão equatorial, sem síntese de DNA: formação de 4 células-filhas
 Não é precedida pela fase S
MEIOSE II
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Metáfase II
 Cromossomos localizados na placa equatorial da célula.
 Fibras do fuso ligadas à região dos centrômeros
 Início da separação das cromátides irmãs
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Anáfase IIMigração das cromátides irmãs para os pólos opostos da célula.
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Telófase II
 Reaparecimento da membrana nuclear
 Descondensação dos cromossomos
 Citocinese – divisão citoplasmática
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Leptotene [Gr. leptos = thin; taenia = band / stripe] is the first stage of meiosis. This is also the first b�stepb� in the condensation of DNA, a phenomenon that proceeds through the entire prophase I. Despite the thread-like aspect of th chromosomes each consist in fact of twee chromatides, because the DNA has been already replicated during the premeiotic S-fase. Also small regions with thickenings (so-called chromomeres) arise in the chromatine on each chromosome, which make them look like a pearl nacklace. The homolog chromosomes are still unpaired. 
At zygotene [Gr. zygon = touching another], the stage after leptotene, the pairing of the homolog chromosomes (synapsis) begins. The homolog chromosomes are hold together by proteins (synaptomal complex). Next, crossing-over can happen between the DNA-double helices molecules of homolog chromosomes. 
Characteristic for pachytene [Gr. pachus = dik], a stage of prophase I, are the complete pairing of the chromosomes and the lining-up of the chromomeres. Synapsis, that commonly shifts like a zip from the telomeres to the centromeres, is now at a climax. The nucleoli are often still visible at pachytene. 
During diplotene [Gr. diplous = in twofold] it becomes clearly visible that each replicated chromosome consists of two sister-chromatides. Each bivalent consist of a bundle of four homolog chromatides. Homologs exhibit a weaker binding and slightly diverge. The crossings (= chiasmata; singular chiasma, named after the cross-shaped lgreek letter chi) between non-sister-chromatides are visible. Each bivalent shows in general one or more chiasmata, where crossing-overs have occured. 
At diakinesis [Gr. dia = apart; Gr. kinein = to move] the chromatides that we in a crossing-over are entangling. Since the chromatides deiverge the chiasmata become clearly apparent. Nuclear membrane and nucleoli completely disappear. The spindle arises: from each centrosomes (in animal cells) at the poles microtubules 'grow'. Some microtubules anchor to the kinetochores of the chromosomes. The shortening and thickening of the chromatides proceeds. 
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Upper row: side view along the equatorial plane. Lower row: polar view. The nuclear envelop and nucleoli have now disappeared and each pair of homolog chromosomes moves to the equatorial plane, with the centromeres protruding at each side of this plane. The two centromeres of any homolog pair of chromosomes are attached each to spindle microtubules reaching opposite poles.[/ned] 
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At anaphase I the chromosomes move apart toward the opposite poles. At this stage of meiosis I the centromeres do not separate: chromatides within one chromosome stay together. This is a very important DIFFERENCE with anaphase in mitosis. 
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Telophase I and the consecutive interphase (interkinesis) do not generally occuring in samples of meiottic divisions. In many organismd these phase are even skipped; this implies that no new nuclear membrane is built around the two nuclei between after anaphase I and that the cell directly proceeds to meiosis II. In other organisms telophase I and interkinesis last very shortly; the chromosome temporarily despiralize and are less visible for a period, while a nuclear membrane is formed around each new nucleus. What ever the scenario is prefered in this intermediate phase there occurs NEVER doubling of the DNA, not does genetic reshuffling take place, thus also no crossing-over among chomosomes! 
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Prófase II: This stage at the beginning of meiosis II is characterized by the presence of a haploid number of chromosomes that condense again. 
Metafase II: The chromosomes move again to the equatorial plane between the poles. However, this plane is perpendicular to the equatorial plan of Metaphase I! 
Anáfase II: The centromeres separate and the chromatides are pulled by the spindle microtubules to opposite poles (perpendicular to the axis of anaphase I). 
Telófase II: By the end of meiosis II a new nuclear envelop is formed around each of the four new nuclei, while the chromosomes despiralize.