Divisão celular

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Divisão celular
Profª Gisele Renata de Castro
Divisão celular
• O processo de divisão celular se distingue em dois processos:
• Mitose- formação de células “clones”, geneticamente iguais,
responsáveis pelo crescimento, renovação ou regeneração do
tecido;
• Meiose- formação de células com a metade do número de
cromossomos, para a formação de células sexuais.
• As células possuem um tempo de vida, entrando em morte
celular programada ou apoptose;
• Algumas sofrem lesões e precisam ser substituídas;
• O ciclo celular compreende duas etapas: 
• Aquele compreendida entre duas divisões, a intérfase, a fase de 
reorganização e crescimento celular;
• Fase da divisão propriamente dita, a cariocinese ou mitose, 
originando duas células-filhas, havendo separação do citoplasma, 
citocinese.
• Nas células eucariontes, o controle do processo de reprodução
celular é feito por diversos produtos gênicos, que são, por sua
vez, regulados por fatores extracelulares, sejam eles nutrientes
ou fatores de crescimento, que fazem com que a divisão celular
ocorra coordenadamente com as necessidades do organismo
como um todo;
20 hrs
8 hrs
4 hrs
1 hr
• Quanto mais se conhece a respeito do sistema de controle do
ciclo celular, mais similaridades se descobrem entre os
diferentes organismos vivos, indicando uma origem ancestral
comum e uma alta conservação evolutiva dos modos de
atuação e da composição de genes e proteínas envolvidas nesse
controle.
• Em função da variação do tempo, as células se dividem 
em três grupos:
• I- células que se dividem continuamente;
• II- células que ordinariamente não se dividem, mas que 
podem fazê-lo em resposta a estímulos;
• III- células terminalmente diferenciadas.
I- Células que se dividem continuamente
 Células embrionárias;
 Células de renovação rápida, como:
 do epitélio de revestimento do intestino delgado (no homem, de 3 em
3 dias);
 dos folículos capilares;
 do sistema linfático;
 medula óssea (produção de células sanguíneas);
 formam tecidos sensíveis a agentes e tratamentos químicos e físicos
(drogas e radiações), interferindo no processo de replicação do DNA,
sendo as primeiras a serem lesadas em radioterapia e quimioterapia.
 Células de proliferação um pouco mais lenta, como da camada
basal epidérmica.
II- Células que ordinariamente não se dividem 
• Permanecem sadias por longo período de tempo, em um estado
não-proliferante, um estado de dormência ou quiescência com
relação ao crescimento, denominado período G0 (G-zero);
• São desprovidas de fatores de crescimento, mantendo baixo
metabolismo e baixa síntese de macromoléculas;
• Tamanho reduzido e DNA não duplicado;
• Nutrientes, hormônios de crescimento e estímulos mecânicos
(lesão) estimulam essas células a reingressarem no ciclo de
divisão celular;
• Partem do ponto de restrição, que fica entre a fase G1 e S;
• O processo de progressão até a fase S é lento e
irreversível;
• Exemplo: fibroblastos da linhagem 3T3 em cultura
requerem menos 12hrs para passar de G0 a S, depois de
estimulados, sendo que células que estão normalmente
em ciclo demoram apenas cerca de 6hrs;
• São células inclusas nesse tipo:
• Hepatócitos, fibroblastos da pele, células renais, células dos
músculo liso, de pâncreas, de ovário, de pulmão, células
endoteliais, células da glândula adrenal e células ósseas.
III- Células terminalmente diferenciadas
• Ao cessarem sua divisão e tornar-se diferenciadas, perdem
permanentemente a capacidade reprodutiva, não podendo ser
novamente chamadas ao ciclo;
• São exemplos:
• neurônios, células dos músculos esqueléticos e cardíacos.
• Não poderão nunca ser substituídas;
• Há outras células que possuem tempo de vida muito curto,
precisando ser substituídas por células indiferenciadas, as
chamadas células tronco pluripotentes;
• Essas células tronco são classificadas como célula que se
dividem continuamente.
Eventos bioquímicos da intérfase
• Período de intensa atividade metabólica;
• Replicação do DNA acontece na fase S;
• A síntese de RNAs e proteínas ocorrem continuamente durante 
toda a intérfase;
• A maior taxa de produção de RNA é na fase G1 e no começo
da S;
• Proteínas qualitativamente diferenciadas que são sintetizadas
em quantidades também diferentes a cada período da intérfase;
• Algumas são sintetizadas continuamente em toda a intérfase,
como é o caso de algumas enzimas e das tubulinas (formam as
fibras do fuso) e as proteínas da família das ciclinas.
Período G1
• Reinício da síntese de RNA e proteínas;
• 80% do RNA secretado é rRNA;
• Produção das enzimas catalizadoras da síntese de
trifosfatos de desoxirribonucleosídeos, enzimas da
síntese das DNA-polimerases e enzimas ativadoras dos
genes que codificam as proteínas histonas;
• Desempenha um papel controlador nesse período:
continuar proliferando ou retirar-se do ciclo e entrar
em estado quiescente (G0);
• Esses fatores são determinados por sinais extracelulares, 
como fatores de crescimento ou de nutrientes.
...Período G1
• A célula possui proteínas controladoras internas, que agem
induzindo ou impedindo o ciclo;
• O ponto crítico de controle é no final da fase G1 e, nos animais,
é chamado de ponto de restrição ou ponto R (também
conhecido como ponto de checagem);
• É quando as proteínas produzidas em G1 se acumulam e
alcançam uma quantidade crítica, permitindo então à célula
transpor o ponto R e iniciar S;
• Passando pelo ponto R, a célula está comprometida a entrar na
fase S e prosseguir até o final;
...Período G1
• Outro mecanismo de controle que ocorre em G1 é a
interrupção temporária do ciclo nessa fase, induzida pela
presença de danos no DNA, para que haja reparação antes da
fase de replicação;
• Nos mamíferos, o sinal de parada em G1 é dado por uma
proteína conhecida como p53, que aumentam seus níveis em
resposta a eventuais danos no DNA, impedindo que a célula
prossiga e replique o DNA danificado;
• A transmissão desses danos às células-filhas resultam em
acúmulo de mutações e instabilidade do genoma, que
contribuem para o desenvolvimento do câncer.
Período S
• Início da síntese do DNA;
• Nesse período, uma célula eucarionte diplóide tem seu
DNA 2C passado pra 4C;
• A quantidade de histonas também é duplicado nessa fase;
• Os primórdios de novos centríolos, pró-centríolos, são
observados formando-se perpendicularmente a cada
membro do par de centríolos existente nas células.
Replicação do DNA
• A replicação do DNA é assincrônica, pois regiões ou
genes específicos iniciam o processo de duplicação em
tempos definidos;
• A eucromatina, região ativa da cromatina, se duplica
primeiro;
• A heterocromatina se duplica quase no final da fase S;
• Se a replicação fosse de uma extremidade à outra, como
ocorre com os procariontes, esse processo nos humanos
demorariam perto de um mês, por ser muito lento;
• Por isso a necessidade de múltiplas replicações;
...Replicação do DNA
• Células eucariontes possuem muitas unidades de replicação,
os réplicons;
• Em mamíferos existem cerca 20.000 a 30.000 réplicons;
• Existem as famílias de réplicons, unidades de replicação que
iniciam o processo simultaneamente;
• Um réplicon replica somente uma vez dentro de um único
período S;
• Um complexo enzimático de reconhecimento da origem,
liga-se às origens, sinalizando para as outras proteínas
(complexo pré-replicativo ou pré-RC) iniciarem o processo;
...Replicação do DNA
• O processo pré-replicativo liga-se à origem de replicação
e o complexo de reconhecimento da origem é fosforilado,
iniciando o processo de replicação;
• No término, o complexo pré-RC se desliga daquela
origem de replicação, impedindoque novas leituras se
iniciem daquele ponto;
• A replicação se propaga para lados opostos, replicação
bidirecional, até encontrar em qualquer ponto, os
extremos das cadeias de formação dos réplicons vizinhos;
...Replicação do DNA
• A enzima que polimeriza os desoxirribonucleotídeos na
síntese do DNA, o DNA-polimerase, só polimeriza na
direção 5’ 3’;
• Então ambas as cadeias devem ser sintetizadas nesse mesmo
sentido;
• Como os dois filamentos de DNA da dupla hélice são
antiparalelas, ou seja, uma é direção 5’ 3’ e a outra, sentido
3’ 5’, a replicação é semidescontínua;
• A cópia da cadeia 3’ 5’ ocorre continuamente, pois a
cadeia-filha será 5’ 3’, recebendo o nome de cadeia líder
ou cadeia contínua;
Carbono 5
Carbono 3
Carbono 3
Carbono 5
...Replicação do DNA
• A outra cadeia parental, 5’ 3’, tem que ser copiada de
forma intermitente, descontínua, através de uma série de
fragmentos, que, depois de unidos, dão origem a uma cadeia
retardatária ou cadeia descontínua;
• Esses fragmentos da cadeia descontínua recebe o nome de
fragmentos de Okazaki, em homenagem ao pesquisador que
os descobriu, em 1968.
...Replicação do DNA
• Todas as células possuem as enzimas DNA-polimerases
(DNApol), capazes de sintetizar DNA a partir de seus
precursores;
• Esse precursores devem estar presentes sobre a forma de
trifosfatos de desoxirribonucleosídeos ou
(desoxirribonucleotídeos trifosfatados);
• Os desoxirribonucleotídeos proporcionam energia para a
síntese dos novos filamentos de DNA;
• Enquanto são precursores eles se encontram sob a forma de
trifosfato, mas quando incorporado na nova cadeia de DNA,
ele ficam na forma de monofosfato;
• É nessa ruptura de fosfatos que ocorre liberação de energia
...Replicação do DNA
• Todas as DNA-polimerases obedecem os seguintes
critérios:
• Os nucleotídeos incorporados possuem base nitrogenada
complementar à base da cadeia molde;
• O crescimento da cadeia sempre se dá no sentido 5’ 3’;
• O DNA-polimerases não conseguem iniciar a formação de
uma nova cadeia, e sim dar continuidade a uma cadeia pré-
existente.
• Outras enzimas participam do processo de replicação:
• Helicase- desenrola as voltas da dupla hélice de DNA para expor os
moldes de cadeia simples à DNA-polimerase;
• Proteínas SSP (single strand proteins)- quebra as pontes de
hidrogênio para separar as duas cadeias da dupla hélice que vão ser
copiadas;
• DNA-topoisomerases- impede que, ao desenrolar, ocorra um
superenovelamento do lado oposto à duplicação;
• Primase- produz os primers, segmento curto de RNA
complementar ao DNA molde, que iniciam a síntese de DNA;
• RNA-polimerase- produz o primer da cadeia contínua de DNA;
• DNA-ligase- liga os fragmentos de DNA que foram produzidos.
...Replicação do DNA
Manutenção da integridade celular
• A enzima DNA-polimerase realiza a “leitura de prova”,
capacidade de conferir cada base que é adicionada ao novo
filamento;
• Em caso de erro, a base é substituída imediatamente, antes
que a síntese do filamento de DNA continue;
• Mesmo assim o DNA pode sair com defeitos, não
apresentando fidelidade absoluta;
• A alteração do DNA de uma célula somática é transmitida às
células-filhas, podendo formar-se um clone de células
modificadas;
• Se a alteração for numa célula germinativa, o defeito pode
passar para as gerações futuras, sendo prejudicial à espécie.
• O reparo do DNA danificado é feito em duas fases:
• 1ª- específica para cada tipo de defeito, onde se identifica o
ponto de danificação e se remove a parte defeituosa da
molécula;
• 2ª- geral, em todos os casos, onde o segmento removido é
substituído um segmento correto de DNA.
...manutenção da integridade celular
• A importância biológica do reparo do DNA pode ser
avaliada:
• pela quantidade de genes envolvidos no processo, como no
caso das leveduras que possuem 50 genes diferentes, cujos
produtos participam do processo de reparo do DNA;
• pelas consequências em organismos que possuem células
incapazes de reparar seu DNA, como é o caso de pacientes
portadores da doença hereditária xeroderma pigmentosum, que
desenvolvem lesões cutâneas e câncer ao simples contato com
a luz solar, por não conseguir corrigir a dimerização
pirimídicas, produzida pela ação dos raios ultravioletas.s
...manutenção da integridade celular
Período G2
• Preparativos necessários para a próxima mitose;
• Antes de iniciar a mitose, todo o DNA tem que ter sido
corretamente replicado;
• Ao detectar qualquer anormalidade, sensores especiais de
origem moleculares enviam sinais negativos, bloqueando o
processo de divisão da célula;
• São sintetizadas proteínas não-histônicas, que se associarão aos
cromossomos no processo de condensação;
• Acúmulo de um complexo protéico citoplasmático, complexo
ciclina-Cdk (do inglês cyclin-dependent-kinases), o regulador
geral da transição de G2 para M;
...Período G2
• O complexo ciclina-Cdk é responsável também:
• Pela condensação dos cromossomos;
• Pela ruptura do envoltório nuclear;
• Pela montagem do fuso;
• Pela degradação da proteína ciclina.
• Ocorre a síntese de RNAs;
• Continua a síntese geral de proteínas iniciadas no 
período G1.
Mitose
• A divisão celular é um período em que a célula reparte
igualmente seu conteúdo, já duplicado na intérfase;
• Esse período inclui essencialmente dois processos:
• A partilha exata do material nuclear, a mitose ou
cariocinese;
• A divisão citoplasmática, citocinese.
• Esse processo de divisão celular é subdividida em:
• Prófase;
• Metáfase;
• Anáfase;
• Telófase.
Prófase
• Condensação gradual das fibras de cromatina, que vão
ficando mais curtas e espessas, formando o cromossomo;
• O nível de condensação é tão intensa que chegam a ser 1000
vezes superior ao estado da fibra de cromatina da intérfase;
• Diferencia-se as duas cromátides, formadas pelo processo
de duplicação, que estão unidas por proteínas chamadas
coesinas;
• Cessam-se os processos de transcrição, devido à
condensação das cromatinas;
...Prófase
• O nucléolo se desfaz;
• As moléculas que compõem a região fibrilar do nucléolo
passam para o citoplasma na forma de subunidades
ribossômicas,
• No citoplasma, centrossomos são organizados para a
produzir microtúbulos a partir da proteína tubulina;
• O centrossomos em animais é constituído por um par de
centríolos e um material pericentriolar amorfo e eletrodenso,
das quais se emanam as fibras de microtúbulos radiais.
• O áster é o conjunto dos centríolos mais as fibras radiais;
• A maioria das células vegetais e muitos eucariontes unicelulares
não possuem áster, pois são desprovidos de centríolos,
realizando mitose anastral.
...Prófase
• Os centríolos vão ocupar os pólos celulares opostos;
• Os centríolos passam por processo de duplicação na intérfase,
formando dois pares de cromossomos;
• Enquanto os centríolos vão se afastando, entre eles vão se
formando microtúbulos com as tubulinas liberadas na
desmontagem do citoesqueleto interfásico;
• O envoltório nuclear se desfaz, rompendo-se em vários
pontos simultaneamente, originando vesículas
membranosas morfologicamente semelhantes às vesículas
do retículo endoplasmático, que se dispersam pelo
citoplasma;
• Alguns eucariontes unicelulares realizam a mitose fechada,
na qual o envoltório nuclear permanece intacto e o fuso se
forma no interior do núcleo.
...Prófase
...Prófase
• Com a ruptura da membrana nuclear, os microtúbulos do
fuso atingem os centríolos, que já possuem os cinetócoros
maduros;
• Formam-se os microtúbulos cinetocóricos, os que estão
ligados aos cinetócoros dos cromossomos;
• Eles são responsáveis pela separação dascromátides;
• Este último evento é considerado por alguns autores como
sendo a prometáfase.
CF- centro fibrilar
CFD- componente fibrilar denso
CG- componente granular
Metáfase
• (meta, metade);
• Os cromossomos atingem a máxima condensação;
• Alinhamento dos cromossomos na linha equatorial, formando
a placa metafásica;
• Os microtúbulos do fuso mantém os cromossomos por um
curto período de tempo na região equatorial;
...Metáfase
• As fibras do fuso podem ser classificados em:
• Polares- que partem dos centrossomos localizados nos pólos
opostos, que se intedigitam na região central da célula, mas não
atingem os pólos opostos;
• Cinetocóricas- que ligam cada cromossomo aos dois pólos
opostos;
• Livres- são mais curtas e não ligadas aos pólos, com origem e
função desconhecidas.
Anáfase 
• (ana, movimento);
• Separação e migração das cromátides, chamadas agora de
cromossomos-filhos;
• Durante essa migração os microtúbulos das fibras
cinetocóricas encurtam, por perda de dímeros de tubulinas
nas extremidades polares;
• Ocorre o deslizamento entre as fibras polares do fuso;
• Não há dúvida de que o deslocamento dos cromossomos-
filhos depende dos microtúbulos, pois, quando estes são não-
polimerizados ou são despolimerizados por agentes
antimitóticos, como a colchicina ou vimblastina, as mitoses
estacionam na metáfase.
NDF- Focos derivados do antigo nucléolo 
Telófase
• (telos, fim);
• Os cromossomos encontram os respectivos pólos;
• Ocorre o desaparecimento dos microtúbulos cinetocóricos;
• A cromatina se descondensa e reinicia o processo de
transcrição;
• Reorganiza-se os nucléolos, a partir de dois processos:
• Retomada da transcrição de moléculas precursoras do rRNAs;
• Reagrupamento dos componentes imaturos do antigo nucléolo,
disperso na prófase.
...Telófase 
• Reconstrução do envoltório nuclear, graças à vesículas do
retículo endoplasmático contendo proteínas da membrana
nuclear interna e laminas desfosforiladas, que se ligam à
superfície dos cromossomos-filhos;
• Essa vesículas vão se fundindo, originando as membranas
nucleares internas e externas.
Citocinese 
• Na célula animal:
• Filamentos de actina dispostos em feixes e interligados por
moléculas de miosina formam o anel contrátil por dentro da
membrana e a ela ligado, que realiza o movimento de
invaginação;
• Na célula vegetal:
• Acontece com a formação de um tapique ao longo do equador da
célula-mãe, inicialmente chamado fragmoplasto, depois, placa
celular;
• Forma-se por acúmulo, ordenamento e fusão de vesículas
procedentes do complexo golgiense,
• A fusão começa no centro da célula e progride para as
extremidades, originando novas membranas plasmáticas das
células-filhas.
Meiose 
• Do grego meion, redução.
• Reduz o número de cromossomos pela metade
• Resulta na formação de quatro células geneticamente
diferentes entre si e diferentes da célula-mãe.
• Essa redução de número de cromossomo e teor de DNA é 
compensada pelo processo de fertilização.
...meiose 
• O período S que precede a meiose geralmente tem
duração mais longa do na mitose, mesmo o teor de DNA
seja duplicado de 2C para 4C.
• Em trigo, a fase S pré-meiótica dura ao menos 8h a 20°C,
enquanto na mitose, 3h.
• Em Lilium, a duração chega a ser de 50h, enquanto na fase
somática 8h.
...meiose 
• Período exageradamente demorado.
• Pareamento dos cromossomos homólogos:
• Garante a separação apropriada dos cromossomos homólogos,
que se segregam um do outro de tal maneira que ambos os
núcleos-filhos dessa divisão recebam um membro de cada par
de cromossomos;
• Permite que ocorra trocas de segmentos entre os cromossomos
homólogos de origem paterna e materna (recombinação
genética, permuta ou crossing-over).
Prófase I
Meiose I 
• Divisão reducional: número haplóide de cromossomos e uma
quantidade 2C de DNA (cromossomo duplo)
• Formação dos gametas femininos:
• A meiose se inicia na fase embrionária e no quinto mês de
vida intrauterina todos os ovócitos que serão produzidos
pela mulher, cerca de 1 milhão, já se encontrarão na prófase
I;
• Permanecerão na prófase I até a puberdade;
• De 20 a 30 ovócitos, a cada mês, antes da ovulação,
completam a meiose I e chegam até a metáfase II,
recebendo o nome de ovócito II, até a menopausa;
• A célula que for fecundada terminará a meiose II e as
demais se degenerarão e serão eliminadas através do
sangramento mensal.
...prófase I
• Formação dos gametas masculinos:
• A prófase I também é demorada;
• O início da meiose acontece nos túbulos seminíferos dos
testículos para a formação de espermatozoides se dá na
puberdade e permanece a vida toda;
• Em 24 dias, as células terminam a meiose I, ocupando 13 a
14 dias apenas com a prófase I, diferente da prófase II que
demora cerca de 8h;
• Para a diferenciação das células resultantes em
espermatozoide demora cerca de 40 dias.
...prófase I
• Por ser uma fase longa, a prófase I é divida em leptóteno, 
zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese.
• Leptóteno- do grego leptos, delgado, e tainia, filamento
ou fita.
• A cromatina começa a se condensar, mas somente em
filamentos finos;
• Observa-se que os cromossomos estão individualmente
associados a estruturas filamentosas localizadas entre as
duas cromátides-irmãs de cada cromossomo.
...prófase I
• Zigóteno- do grego zygós, laço, união.
• Inicia-se o processo de aproximação e pareamento entre os
homólogos, chamado de sinapse, que tem sido comparado à
união das duas metades quando se fecha um zíper.
• Eles se alinham lateralmente de uma maneira precisa, mas
não se fundem, permanecendo entre eles uma distância final
de cerca de 150 a 200 nm.
...prófase I
• Paquíteno- do grego pachys, espesso.
• Os cromossomos homólogos estão unidos em toda sua 
extensão;
• Os cromossomos permanecem emparelhados;
• Os cromossomos nessa fase são chamados de bivalentes ou 
tétrade:
• bivalente- contém dois cromossomos unidos, os homólogos.
• Tétrade- formado pelas quatro cromátides.
• Ocorre o crossing-over ou recombinação genética.
...prófase I
• A permuta é um evento que envolve troca de genes entre
cromossomos de origem paterna e materna.
• Essa recombinação inicia-se com a formação de quebras
de cadeia dupla do DNA geradas pela proteína Spo 11.
...prófase I
• Diplóteno- do grego diploss, duplo.
• A maior parte do complexo proteico é
removido do bivalente e observa-se um
início de separação entre os cromossomos
homólogos, que passam a ser observados
individualmente;
• Essa separação não chega a ser completa
porque persistem fragmentos do complexo
proteico chamado de quiasma (do grego
chiasma, disposição em cruz).
...prófase I
• Diacinese- do grego dia, através, e kinesis, movimento.
• Aumento da repulsão entre os cromossomos homólogos.
• Esse afastamento leva a terminação dos quiasmas.
• A falta de conexões físicas entre os cromossomos
homólogos após o crossing-over pode levar a segregação
incorreta dos homólogos ou na sua não disjunção,
resultando em produtos meióticos com falta ou excesso de
cromossomos, o que causa doenças hereditárias como a
Síndrome de Down.
• O envelhecimento pode levar a perda da proteína coesina, e
consequentemente, ao enfraquecimento da coesão, o que
favorece uma separação prematura das cromátides-irmãs.
...prófase I
• Rápida condensação cromossômica;
• Desaparecimento do nucléolo;
• Ruptura do envoltório nuclear;
• Ligação de cada cromossomo do par de homólogos às fibras
do fuso.
...prófase I
• Os dois cromossomos homólogos se posicionam na placa 
equatorial.
MetáfaseI
Anáfase I
• Os cromossomos em movimento para os polos celulares
são constituídos de duas cromátides, unidas por seus
centrômeros.
Telófase I
• Descondensação dos cromossomos e reorganização dos
dois núcleos-filhos.
• É o intervalo entre as duas divisões meióticas.
• Não ocorre nova síntese de DNA.
Intercinese
• Divisão equacional: haverá a distribuição equitativa do
DNA entre os núcleos-filhos.
• Prófase II ocorre uma nova montagem do fuso.
• Metáfase II, os cromossomos se posicionam na região
equatorial.
• Anáfase II, as cromátides-irmãs serão separadas, que
migram para os polos.
• Telófase II, ocorre a citocinese, originando quatro células
com um número haplóide de cromossomo e C de DNA.
Meiose II
2n
Bibliografia 
• De Roberts, Jr, Biologia Celular e Molecular – 14 ed. –
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003.
• Junqueira, Luiz Carlos Uchôa, Biologia Celular e 
Molecular- 8 ed. – Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2012.
• Lopes, Sônia & Rosso, Sérgio, Biologia – vol. Único – 1. 
Ed. – São paulo: Saraiva, 2005.
• www.youtube.com (vídeo)