Citoesqueleto e Ciclo Celular (Checkpoints).

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Izabelle Santana 
Truma XXIV 
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Citoesqueleto 
 
 Microtúbulos. 
A microscopia eletrônica mostrou que o citoplasma contém cilindros muito delgados e longos, 
denominados microtúbulos, com 24 nm de diâmetro. 
Cada microtúbulo é formado pela associação de dímeros proteicos dispostos em hélice. Os 
dímeros são constituídos por duas cadeias polipeptídicas de estruturas semelhantes, mas não 
iguais, chamadas tubulinas alfa e beta, que se juntam para formar os dímeros. 
 
Em corte transversal ao microtúbulo, sua parede mostra-se 
constituída por um anel com 13 dímeros. Os microtúbulos estão em 
constante reorganização, crescendo por uma de suas extremidades 
graças à polimerização local dos dímeros de tubulina, e diminuindo na 
outra extremidade, onde predomina a despolimerização. 
A extremidade que cresce é denominada extremidade mais (+) e a 
outra é a extremidade menos (-). Os processos de alongamento e 
encurtamento dos microtúbulos são devidos ao desequilíbrio entre 
polimerização e despolimerização. 
O citosol contém um pool de dímeros de tubulina não polimerizada, 
de modo que a formação de microtúbulos não depende da síntese 
proteica concomitante. A polimerização desses dímeros de tubulina 
para formar microtúbulos é regulada pela concentração de íons Ca2+ 
e pelas proteínas associadas aos microtúbulos (MAPS, microtubule 
associated proteins). 
A concentração de íons Ca2+ atua de modo mais rápido, nas 
polimerizações de curta duração, e as MAPS participam 
principalmente das polimerizações mais duráveis. Nas células, a estabilidade dos microtúbulos 
é muito variável. 
Existe na célula um intercâmbio constante entre os dímeros de tubulina livres no citoplasma e 
os dímeros polimerizados encontrados nos microtúbulos. 
Os microtúbulos participam da movimentação de cílios e flagelos, transporte intracelular de 
partículas, deslocamento dos cromossomos na mitose, estabelecimento e manutenção da 
forma das células. 
 
 
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 Centríolos. 
Centríolos consistem em 9 trincas de microtúbulos (27 
microtúbulos) unidas por pontes proteicas. Em cada trinca, 
o microtúbulo A é completo e consiste em 13 subunidades, 
enquanto os microtúbulos B e C têm subunidades de 
tubulina em comum. 
Cada célula contém um par de centríolos, que se localiza 
próximo ao núcleo e ao aparelho de Golgi, em uma região 
denominada centrossomo ou centro celular. O 
centrossomo, que, em algumas células, não contém 
centríolo, é constituído por um material amorfo de onde se 
originam microtúbulos. Por isso, o centrossomo é um 
MTOC (microtubule organizing center). 
 
 
 Filamentos de Actina. 
Esses filamentos são formados por duas 
cadeias em espiral de monômeros globosos da 
proteína actina G, que se polimerizam 
lembrando dois colares de pérolas enrolados, 
formando uma estrutura quaternária fibrosa 
(actina F). São filamentos finos, com 5 a 7 nm 
de diâmetro. 
Frequentemente, os filamentos de actina se 
agregam para formar feixes mais grossos. 
Muito abundante no músculo, a actina é 
encontrada também, embora em menor 
quantidade, no citoplasma de todas as células, 
onde constitui 5 a 30% das proteínas totais do 
citoplasma. 
Os filamentos de actina participam da 
formação de uma camada imediatamente por 
dentro da membrana plasmática, chamada 
córtex celular. O córtex celular é importante para reforçar a membrana plasmática, que é 
muito frágil, e participa dos movimentos da célula, como os movimentos ameboides e a 
fagocitose, por exemplo. 
O desenho mostra que o filamento de actina é uma estrutura dinâmica, recebendo subunidades por uma extremidade, 
denominada extremidade mais (+), e perdendo subunidades pela extremidade menos (-). Esse dinamismo permite que o filamento 
se adapte com grande rapidez às necessidades da célula. Somente por exceção, como na fibra muscular estriada, o filamento de 
actina é estável. 
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 Filamentos Intermediários. 
São chamados assim por seu diâmetro de 8 a 10 nm, intermediário entre o dos filamentos de 
miosina, que são mais grossos, e o dos filamentos de actina, mais finos. 
Os filamentos intermediários são mais estáveis do que os microtúbulos e os filamentos de 
actina, e não são constituídos por monômeros precursores que constantemente se agregam e 
se separam, em equilíbrio com um pool citoplasmático. 
Quando a célula é rompida experimentalmente, os microtúbulos e os filamentos de actina se 
solubilizam, mas 99% dos filamentos intermediários permanecem intactos. Uma vez formados, 
os filamentos intermediários permanecem por longo tempo no citoplasma. Esses filamentos 
não têm participação direta na contração celular, nem nos movimentos de organelas, sendo 
primordialmente elementos estruturais. 
Os filamentos intermediários são abundantes nas células que sofrem atrito, como as da 
epiderme, onde se prendem a especializações da membrana plasmática, denominadas 
desmossomos, que unem as células umas às outras. 
Ao contrário dos microtúbulos e dos filamentos de actina, que, em todas as células, são 
constituídos pelas proteínas globulares tubulina e actina, respectivamente, os filamentos 
intermediários são formados por diversas proteínas fibrosas (moléculas muito alongadas): 
queratina, vimentina, proteína ácida fibrilar da glia, desmina, lamina e proteínas dos 
neurofilamentos. Essas proteínas se agregam espontaneamente, sem necessidade de energia, 
para montar os respectivos filamentos intermediários. 
Existem três variedades da proteína lamina, denominadas A, B e C, que participam da 
constituição da lâmina nuclear, uma estrutura em forma de rede que reforça a superfície 
interna do envoltório nuclear. Assim, ao contrário das outras proteínas de filamentos 
intermediários, que são citoplasmáticas, a lamina é um componente do núcleo celular. 
Também são frequentes nos 
axônios, que são prolongamentos 
das células nervosas ou neurônios, 
e em todos os tipos de células 
musculares. 
Cinesinas e Dineinas 
Motores proteicos que têm a 
capacidade de se locomover usando 
microtúbulos como trilhos e 
também função sustentadora. São 
usadas no transporte intracelular 
(obs: miosina, dineínas e cinesinas 
são os três tipos existentes). 
 
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 Cílios e Flagelos. 
 
Os movimentos dos cílios e flagelos são promovidos por microtúbulos. 
Os cílios são estruturas com aspecto de pequenos pelos com 0,25 μm de diâmetro, 
constituídos por um feixe de microtúbulos dispostos paralelamente e envoltos por 
membrana. 
Os cílios são curtos, múltiplos e, nos epitélios, situam-se sempre na superfície apical das 
células. Os flagelos são geralmente únicos e longos e, no corpo humano, encontrados apenas 
nos espermatozoides. 
 Cílios são curtos e podem ser relacionados à locomoção e a remoção de impurezas 
(células epiteliais respiratórias). Em alguns protozoários, por exemplo, o paramécio, os 
cílios são utilizados para a locomoção. 
 Flagelos são longos e também se relacionam a locomoção de certas células, como o 
espermatozoide. 
 
Tanto os cílios como os flagelos são 
feixes de microtúbulos, de regra 
formados por 9 pares de microtúbulos 
dispostos em círculo ao redor de um 
par central. Os microtúbulos dos pares 
periféricos apresentam-se fundidos 
uns aos outros, enquanto, no par 
central, encontram-se separados. 
 
 
Descrevem-se pequenas pontes que 
unem entre si os pares de microtúbulos 
periféricos. Sabe-se que os pequenos braços são constituídos por um complexo de vários 
polipeptídios, com atividade ATPásica, chamado dineína. 
Nas células dos epitélios ciliados, as mitocôndrias dispõem-se principalmente no polo apical, 
em situação ideal para fornecerem aos cílios o ATP por elas produzido. Fenômeno análogo 
ocorre nos espermatozoides dos mamíferos, cujo flagelo é envolto por uma espiral de 
mitocôndrias na sua porção inicial. 
Os cíliose flagelos são estruturas complexas constituídas por numerosas proteínas diferentes, 
várias das quais são imprescindíveis para sua movimentação. 
 
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Ciclo Celular 
CICLO CELULAR é sequência ordenada de eventos que levam à duplicação do DNA e divisão 
celular. 
O ciclo celular compreende os processos que ocorrem desde a formação de uma célula até sua 
própria divisão em duas células-filhas, todas iguais entre si. O ciclo pode ser dividido em duas 
grandes etapas: 
• aquela compreendida entre duas divisões sucessivas, em que a célula cresce e se prepara 
para nova divisão, denominada intérfase. 
• a etapa da divisão propriamente dita, pela qual se originam duas células-filhas. Esta etapa se 
caracteriza pela divisão do núcleo, chamada cariocinese ou mitose, seguida pela divisão do 
citoplasma, ou citocinese. 
 
 
Ainda que a mitose constitua morfologicamente a etapa mais espetacular do ciclo celular, é na 
intérfase que ocorre a duplicação dos componentes da célula-mãe, bem como, em especial, a 
duplicação do DNA, pré-requisito essencial para que a divisão ocorra. 
 Interfase – síntese da maquinaria de divisão, duplicação do DNA e dos centríolos. 
 Fase M – segregação dos cromossomos e divisão celular. 
 
 
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As quatro fases sucessivas do ciclo de 
divisão de uma célula. No início da 
fase G1, em resposta a sinais 
externos, a célula "decide" se 
continua em ciclo ou se assume um 
estado quiescente chamado G0, cuja 
duração é extremamente variável. 
Desse estado, ela pode voltar ao ciclo 
mediante estímulo. Certas células, se 
estimuladas, podem voltar ao ciclo, 
entrando novamente na fase G1 e 
começando a sintetizar DNA 12 h 
depois. 
No final de G1, existe um importante ponto de controle do ciclo, chamado ponto de restrição 
(R), que impede a progressão do ciclo em condições desfavoráveis ou insatisfatórias. Quando o 
ponto R é ultrapassado, a célula passa pelas demais fases do ciclo celular até que duas células- 
filhas idênticas sejam formadas ao final da mitose (M). 
Tempo de Divisão: 
Interfase – entre 18 a 20 horas 
 G 1 – 10 horas 
 S – entre 5 ou 6 horas 
 G2 – entre 3 ou 4 horas 
Mitose – entre 2 a 4 horas 
OBS: A fase G0 pode variar de acordo com o tipo de célula. Uma fase G0 curta ocorre em 
células que necessitam de uma rápida reprodução, como no intestino e em folículos pilosos. Já 
uma fase G0 longa pode ocorrer em neurônios e miócitos, que realizam uma divisão celular 
lenta. 
Interfase 
Período G1 – crescimento celular, intensa síntese de RNAs e proteínas; 
Período S – fase de síntese compreende o momento que se inicia a duplicação do DNA e dos 
centríolos; 
Período G2 – antecede a divisão celular da cromatina, ocorre a síntese adicional de proteínas e 
crescimento celular. 
 
 
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Mitose 
É o processo pelo qual as células eucarióticas dividem seus cromossomos entre duas células 
filhas. Este processo dura, em geral, 50 - 80 minutos e é dividido em quatro fases: 
• Prófase; 
1. Cromatina duplicada se condensa (fosforilação 
de histonas); 
2. Inicia-se a fragmentação da carioteca; 
3. Formação do fuso mitótico, alongamento e 
migração dos centrômeros para os polos. 
 
- Prometafase; 
1. Desintegração total do envelope nuclear, através da fosforilação de proteínas da lâmina 
nuclear (lâminas A, B e C). 
2. Ligação das fibras do fuso com os cinetócoros (centrômeros) dos cromossomos. 
 
Cinetócoro – É um complexo proteico do centrómero que medeia a ligação dos cromossomos 
aos microtúbulos, promovendo a captura e o transporte dos cromossomas. 
 
• Metáfase; 
1. Cromossomos atingem a condensação 
máxima; 
2. Alinhamento dos cromossomos na placa 
equatorial; 
3. Ligação completa dos microtúbulos com o 
cinetócoro (centrômeros) das cromátides irmãs. 
(realização do cariótipo). 
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Três tipos de microtúbulos que estabilizam os cromossomos: 
 
 
**Microtúbulos astrais = microtúbulos livres. 
 
• Anáfase; 
1. Clivagem na conexão entre as cromátides irmãs 
(enzimas proteolíticas separase) formando dois 
cromossomos filhos; 
2. Encurtamento das fibras do fuso 
(microtúbulos) para a migração dos cromossomos 
filhos para os polos. 
 
 
- Anáfase A 
 - Despolimerização dos microtúbulos 
cinetocóricos encurtamento do polo (+). 
 - Estabilização dos microtúbulos polares. 
 
 
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- Anáfase B 
- Polimerização dos microtúbulos 
polares por adição de tubulina; 
- Alongamento e deslizamento dos 
microtúbulos polares empurrando os 
dois polos da célula; 
- Microtúbulos livres = Sustentam a 
migração. 
 
 
 
 
 
• Telófase (citocinese). 
 
1. Reorganização da carioteca, desfosforilação de 
proteínas da lâmina nuclear (lâminas A, B e C). 
 
2. Despolimerização dos microtúbulos; 
3. Cromossomos nos polos da célula; 
4. Descondensamento dos cromossomos e 
presença do nucléolo; 
5. Divisão do citoplasma (citocinese). 
Formação do Sulco de Clivagem na região 
equatorial: Placa de interação de proteínas 
(microfilamentos, filamentos intermediários e dos 
microtúbulos polares, entre outras). 
Anel Contrátil – força para a divisão 
citoplasmática: Filamentos de actina interligados 
com proteínas. 
 
 
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 Degradação/formação da carioteca na prometafase/telófase: 
 
- Fosforilação das laminas por quinases – dissociação (prometafase). 
- Desfosforilação – reassociação das laminas (telófase). 
 
 Separação das cromátides-irmãs na ANÁFASE: 
 
 
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Pontos de Checagem do ciclo celular. 
O ponto de checagem é um estágio no ciclo celular eucarionte em que a célula examina sinais 
internos e externos e "decide" se irá continuar ou não a divisão celular. 
 Ciclinas e Proteínas Quinases Dependentes de Ciclinas (CDKs) – Determinam a 
progressão do ciclo celular. 
Ciclinas 
- Reguladores do ciclo celular, ativadores das CDKs. 
- Níveis variam de acordo com a etapa do ciclo. 
Quinases dependentes de ciclinas (CDKs). 
- Fosforilam as proteínas que fazem a progressão do ciclo. 
- Expressão relativamente constante. 
 
OBS: 
S-CDK: CDKs na fase S do ciclo celular; 
M-CDK: CDKs na fase M (metáfase-anáfase) do ciclo celular. 
 
 Proteínas inibidoras (família “p”, p21/p53) – Interrompem o ciclo. 
- Molécula fundamental entre a vida e a morte celular. 
- Preserva a célula quando o DNA pode ser reparado e propulsiona apoptose quando 
irreparável. 
 
Existem vários de pontos de checagem, mas os três mais importantes são: 
 O ponto de checagem G1, na transição G1/S. 
 O ponto de checagem G2, na transição G2/M. 
 O ponto de checagem do fuso, na transição da metáfase para anáfase. 
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Checkpoint G1: 
O ambiente é favorável? 
 Sim = cascata de fosforilação – transcrição de ciclinas – ciclina + CDK – fosforilam a pRb 
ativa – pRb é inativa – libera-se E2F ativa – síntese de enzimas do ciclo celular. 
 
 Não = sem cascata de fosforilação. 
 
Há danos no DNA? 
 Ação da p53 associada ao DNA; 
 
 Sim = ocorre a fosforilação da p53 – transcrição de p21 – inativação do complexo 
ciclina/CDK – o ciclo de divisão celular não se inicia. 
 Não = ocorre a ubiquitinação da p53. 
 
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Checkpoint G2: 
O DNA foi replicado corretamente? 
 Não = M-CDK inativada. 
 Sim = M-CDK irá fosforilar histonas (condensação), proteínas motoras e laminas 
(desorganização do envoltório nuclear). 
 
Checkpoint M: 
Os cromossomos estão ligados e alinhados na placa equatorial? 
 Não = ativação da proteína MAD (mitotic arrest deficient) que irá inibir o CDC-20. 
 Sim = CDC-20 ativo – ativação do APC – ubiquitinação da securina e do M-CDK. 
 
 Securina ubiquitinizada – libera a enzima separase que irádegradar as coesinas, 
separando as cromátides irmãs. 
 M-CDK ubiquitinizado – reorganização do envoltório nuclear (desfosforilação) para o 
final da divisão celular.