Ciclo Celular e Mitose

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CICLO CELULAR 
E 
MECÂNICA DA DIVISÃO CELULARMECÂNICA DA DIVISÃO CELULAR
Eduardo Cremonese Filippi Chiela
eduardochiela@gmail.com
CICLO CELULAR – PANORAMA GERAL
- Sequência de eventos que células eucarióticas em divisão ativa percorrem
para duplicar seus componentes até a divisão celular em duas células-filhas.
- Fases: G1 (Gap 1) � S (Síntese de DNA) � G2 (Gap 2) � M (MITOSE)
INTERFASE
CICLO CELULAR
- Tempo de duração do ciclo celular: CÉLULA-DEPENDENTE
Ex.: células tumorais vs células normais
http://www.youtube.com/watch?v=PwqY99gNipE
CICLO CELULAR
- Tempo de duração de cada fase (fibroblastos ou céls intestinais)
� GRUPOS DE PROTEÍNAS ENVOLVIDAS NO CONTROLE DO CICLO 
CELULAR
I – CICLINAS: proteínas que controlam a progressão do ciclo 
celular através da ativação de Cinases Dependentes de 
Ciclinas (CDKs)
- Ciclos de SÍNTESE E DEGRADAÇÃO
+
II - CINASES DEPENDENTES DE CICLINA (CDKs)
- Cinases/Quinases (kinases): proteínas que fosforilam alvos 
celulares
- Ativadas quando associadas a ciclinas
COMPLEXOS CICLINA/CDK
+
COMPLEXOS CICLINA/CDK
� Mecanismo de síntese e degradação de ciclinas: promove a 
UNIDIRECIONALIDADE do ciclo celular
COMPLEXOS CICLINA/CDK
COMPLEXOS CICLINA/CDK
- Em que fase do ciclo celular está uma célula?
CICLINA G1/S + RFP (PROTEÍNA FLUORESCENTE VERMELHA)
CICLINA M + GFP (PROTEÍNA VERDE FLUORESCENTE)
http://www.youtube.com/watch?v=vbnf-5kbRiQ
� CONTROLE DO CICLO CELULAR
- O ciclo celular é controlado finamente por PONTOS DE CHECAGEM 
(CHECKPOINT)
- Objetivo: avaliar as as condições AMBIENTAIS e CELULARES, permitindo 
o prosseguimento do ciclo celular para fases conseguintes
- 3 PRINCIPAIS (G1, G2 e M) + 1 na fase S
� CONTROLE DO CICLO CELULAR
- O ciclo celular é controlado finamente por PONTOS DE CHECAGEM 
(CHECKPOINT)
- Objetivo: avaliar as as condições AMBIENTAIS e CELULARES, permitindo 
o prosseguimento do ciclo celular para fases conseguintes
- 3 PRINCIPAIS: G1, G2/M e M
Inibidores de CDKs - proteínas que atuam
inibindo a atividade de CDKs específicas e,
consequentemente, bloqueiam a atividade de
complexos ciclina-CDKs.
� CONTROLE DO CICLO CELULAR: Inibidores de CDKs
Família INK4 (Inibidoras de CDKs)
p15, p16, p18 e p19
- Ligação específica a CDK4 e CDK6
Família KIP (Proteínas Inibidoras de Quinases) 
p21, p27 e p57
- Ligação específica a ciclina D/CDK4-6 e, com menor
intensidade, à ciclina B/CDK1
�E QUANDO O CICLO CELULAR É INTERROMPIDO?
Parada Transitória Curta: parada transitória
1. Quiescência: 
- parada transitória prolongada 
- reversível
2. Senescência celular: 
- parada permanente/irreversível
- células metabolicamente ativas
4. Morte Celular: 
- dano prolongado ou muito intenso
http://www.youtube.com
/watch?v=XasVBcMRGls
MECÂNICA DA DIVISÃO CELULAR
- MITOSE (ou FASE M) -
DIVISÃO CELULAR MITÓTICA 
Processo de separação e distribuição dos componentes 
celulares (citoplasma, organelas e DNA), a partir do 
qual uma célula gera duas células-filhas idênticas
-“Reprodução celular”
- Modelo para divisão celular eucariota: LEVEDURAS (divisão por brotamento)
EUCARIOTOS MULTICELULARES
DIVISÃO MITÓTICA
3 ETAPAS PRINCIPAIS DA 
REPRODUÇÃO CELULAR EUCARIOTA
INTERFASE (G1-S-G2)MITOSE (M)
COMPONENTES DA DIVISÃO CELULAR
I. CENTROSSOMO/CENTRÍOLOS
II. MICROTÚBULOS (FUSO MITÓTICO)
III. CROMOSSOMOS
VISÃO GERALVISÃO GERAL
2.METÁFASE1. PRÓFASE 3.ANÁFASE 4.TELÓFASE
CONDENSAÇÃO ALINHAMENTO SEGREGAÇÃO DESCONDENSAÇÃO
2. PROMETÁFASE
� CENTRÍOLOS, MICROTÚBULOS E OS PÓLOS CELULARES
- CENTRÍOLOS
- Estrutura cilíndrica
- Composta de microtúbulos
-Principal componente do CENTROSSOMO
i. Organela de células animais com localização central;
ii. Usualmente contém um par de centríolos dispostos ortognoalmente + 
massa protéica amorfa, o Material Pericentriolar (PCM)
- Responsáveis pela nucleação microtubular e ancoramento -
iii. Centro primário de organização dos microtúbulos (MTOC); 
iv. Atua como pólo do fuso mitótico durante a divisão celular; 
LOCALIZAÇÃO 
CENTRAL
LOCALIZAÇÃO 
POLAR
CROMOSSOMOS
FUSO MITÓTICOCENTRÍOLOS e CENTROSSOMO
� CENTRÍOLOS, MICROTÚBULOS E OS PÓLOS CELULARES
- CENTRÍOLOS
- Estrutura cilíndrica
- Composta de microtúbulos
-Principal componente do CENTROSSOMO
i. Organela de células animais com localização central;
ii. Usualmente contém um par de centríolos dispostos ortogonalmente + 
massa protéica amorfa, o Material Pericentriolar (PCM)
- Responsáveis pela nucleação microtubular e ancoramento -
iii. Centro primário de organização dos microtúbulos (MTOC); 
iv. Atua como pólo do fuso mitótico durante a divisão celular; 
CENTRÍOLOS
- 9 conjuntos de três microtúbulos
CÍLIOS e FLAGELOS: especializações da 
membrana plasmática compostos de 
microtúbulos, mas com estrutura
diferente (microtúbulos centrais)
� A base dos cílios e flagelos, porém, 
apresenta estrutura semelhante aos 
centríolos (9 triplets de microtúbulos)
�MATERIAL PERICENTRIOLAR (PCM)
- Principais proteínas componentes
- γγγγ-tubulina (formadora dos anéis de γγγγ-tubulina)
- Pericentrina
- Nineína
CENTROSSOMOS: duplicam durante 
a intérfase (S-G2)
Passam da POSIÇÃO CENTRAL durante a intérfase
para os PÓLOS CELULARES durante a mitose
� O PAPEL DOS MICROTÚBULOS NA DIVISÃO CELULAR
TUBULINA
Gamma(γγγγ)-tubulina: tubulina localizada nos centrossomos; 
importante para a nucleação dos microtúbulos
Beta(ββββ)-tubulina: tubulina formadora do fuso mitótico, 
dirige mecanicamente a migração dos cromossomos.
ββββ-tubulinaDNA
γγγγ-tubulina
� CENTRÍOLOS, MICROTÚBULOS E OS PÓLOS CELULARES
- CENTRÍOLOS
- Estrutura cilíndrica
- Composta de microtúbulos
-Principal componente do CENTROSSOMO
i. Organela de células animais com localização central;
ii. Usualmente contém um par de centríolos dispostos ortognoalmente + 
massa protéica amorfa, o Material Pericentriolar (PCM)
- Responsáveis pela nucleação microtubular e ancoramento -
iii. Centro primário de organização dos microtúbulos (MTOC); 
iv. Atua como pólo do fuso mitótico durante a divisão celular; 
CENTRÍOLOS: microtúbulos ancoram pela extremidade MENOS (-) e 
polimerizam/crescem na extremidade MAIS ( +)
TIPOS DE 
MICROTÚBULOS
1. Microtúbulos Polares/Interpolares – afastamento dos pólos 
celulares e manutenção da polaridade
2. Microtúbulos/Fibras Astrais – no pólo celular; irradiam em todas 
as direções e contribuem para a força de separação dos pólos
3. Microtúbulos do Cinetocoro – posicionamento e segregação 
cromossômica
SPINDLE = FUSO
MT DO CINETOCORO – encurtam � SEGREGAÇÃO
MT POLARES – mantém a estrutura
MT ASTRAIS – separação dos pólos
� Alteração na FUNÇÃO ou NÚMERO de centrossomos ���� MITOSE INCORRETA!
ANEUPLOIDIA
MORTE CELULAR
TRANSFORMAÇÃO CELULAR
v
vv
vv
A MITOSE FASE POR FASEA MITOSE FASE POR FASE
MITOSE - FASE POR FASE ����
Cromátides-irmãs
centrômero
�Os cromossomos, replicados durante a FASE S da interfase, consistindo de 
duas cromátides-irmãs associadas, começam a CONDENSAR;
� ENVELOPE NUCLEAR segue intacto;
� O(s) NUCLÉOLO(s) ainda é(são) visível(is).
� No citoplasma, inicia a ORGANIZAÇÃO DO FUSO MITÓTICO entre os 
centrossomos, que migram para os pólos celulares.
Cromossomo replicado
MITOSE - FASE POR FASE ����
TEMPO
CROMATINA CROMOSSOMOS
INTERFASE (G2) MITOSE
(profase)
MITOSE - FASE POR FASE ����
-Quebra do ENVELOPE NUCLEAR
- O NUCLÉOLO desaparece
- Ligação dos cromossomos aos MICROTÚBULOS 
DO FUSO MITÓTICO (CINETOCÓRO)
- A LIGAÇÃO DOS CROMOSSOMOS AO FUSO
- CINETOCORO: região do centrômero (constrição na qual as cromátide-irmãs se 
mantém unidas), na qual se ligam os microtúbulos do fuso
- Os microtúbulos do cinetocoro de cada pólo celular se ligam a cromátide-
irmã OPOSTA, 
- O encurtamento dos microtúbulos dirige a segregação cromossômica
CINETOCOROS
- No cinetocoro se associam diversas proteínas auxiliares, com papel fundamental no 
acoplamento e dinâmica dos microtúbulos do cinetocoro
MITOSE - FASE POR FASE ����
PLACAMETAFÁSICA
- Cromossomos no máximo da condensação
- Alinhamento central (EQUATORIAL) na célula
Ligação dos microtúbulos do cinetocoro
aos pólos do fuso
PLACA METAFÁSICA
Cinetocoros
DNA (PLACA METAFÁSICA)
MICROTÚBULOS
- Ponto de Checagem de M – todos os cromossomos ligados 
ao fuso e alinhados?
�Como a força de proteínas motoras alinham os cromossomos na 
placa mitótica?
- Forças de atração e retração (proteínas dirigidas para as extremidades +
e extremidades – dos MTs)
MITOSE - FASE POR FASE ����
- Separação sincronizada das cromátides-irmãs para formar dois grupos de 
cromossomos idênticos 
� Transição Metáfase-Anáfase: COMPLEXO PROMOTOR DA ANÁFASE (APC)
- Responsável pela ruptura das ligações entre proteínas que mantém as 
cromátides-irmãs unidas formando o cromossomo bivalente
COESINAS
APC (Complexo Promotor da Anáfase) – induz a degradação da proteína SECURINA, que 
atua inibindo a proteína SEPARASE. Uma vez que securina é degradada, a SEPARASE fica 
livre para atuar clivando as COESINAS que mantém as cromátides-irmãs unidas
����ANÁFASE: dois movimentos sincronizados
i. Anáfase A: microtúbulos dos cinetocóros encurtam � aproxima cromossomos 
dos pólos
ii. Anáfase B: microtúbulos polares se alongam � pólos se distanciam
����ANÁFASE: dois movimentos sincronizados
i. Anáfase A: microtúbulos dos cinetocóros encurtam � aproxima cromossomos 
dos pólos
ii. Anáfase B: microtúbulos polares se alongam � pólos se distanciam
DESLIZAMENTO
TRAÇÃOTRAÇÃO
Movimento coordenado de MTs – redução 
de região de sobreposição de MTs
� Outra função importante do Complexo Promotor da Anáfase 
(APC) é levar à DEGRADAÇÃO DE CICLINAS MITÓTICAS (cic. B)
i. Fundamental para a passagem para 
telófase e citocinese.
ii. Importante para unidirecionalidade e 
para evitar endomitose.
MITOSE - FASE POR FASE ����
�Os conjuntos de cromossomos atingem 
os PÓLOS DO FUSO e descondensam
� O ENVELOPE NUCLEAR começa a ser 
remontado em torno de cada conjunto de 
cromossomos das novas ‘células-filhas’, 
completando a formação dos dois novos 
� O NUCLÉOLO reaparece (não visível desde a prometáfase)
� Microtúbulos do cinetocoro desaparecem
� Cromatina começa a se descondensar
FIM DA MITOSE
completando a formação dos dois novos 
núcleos
MITOSE - FASE POR FASE ����
� Inicia a formação do ANEL CONTRÁTIL 
- Principais componentes: ACTINA e MIOSINA
MITOSE - FASE POR FASE ���� CITOCINESE
� CITO (célula) + CINESE (divisão): é a divisão IGUALITÁRIA do citoplasma da 
célula, gerando as duas células-filhas
� Cromatina descondensada
�ANEL CONTRÁTIL: dirige a citocinese (RETRAÇÃO DA MEMBRANA PLASMÁTICA)
- Filamentos de Actina + Miosina II + proteínas acessórias (anilina, septina)
� CITOCINESE E O ANEL CONTRÁTIL
FINAL DO CICLO CELULAR 
(resultado: duas células-filhas em fase G1)
ACTINA
ACTINA
� ANILINA: proteína acessória presente no fuso mitótico
- fundamental para manter o posicionamento e função do fuso mitótico
ANILINA
ANILINA
- Organizando as idéias....
2. PROMETÁFASE 3. METÁFASE1. PRÓFASE
- Organizando as idéias....
4. ANÁFASE 5. TELÓFASE 6. CITOCINESE
-Exemplos de divisão celular mitótica com os principais 
componentes evidentes:
- CONDENSAÇÃO DOS CROMOSSOMOS
- CENTRÍOLOS/CENTROSSOMOS
- FUSO MITÓTICO- FUSO MITÓTICO
- SEGREGAÇÃO CROMOSSÔMICA
- ANEL CONTRÁTIL
VISÍVEL (DIC) -http://www.youtube.com/watch?v=DD3IQknCEdc
FLUORESCÊNCIA - http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=P7m3WfzgZdI