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Mitose e Meiose: Divisão celular -célula se divide p/ crescer, reproduzir, Reparo e regeneração de tecidos e etc -o processo básico de gênese de novas células obedece a um padrão cíclico que começa com o crescimento celular, determinado por um aumento quantitativo coordenado dos milhares de tipos diferentes de moléculas que a célula tem, inclusive de seu material genético, e culmina com a partição de seu núcleo e citoplasma em duas células-filhas; células originadas repetem o ciclo, e o número de células aumenta exponencialmente: Ciclo celular; (serve tanto para manter a vida, em organismos pluricelulares, como para gerar a vida, no caso dos organismos eucariontes unicelulares) -o processo de crescimento de um tecido, de um órgão ou de todo um organismo pluricelular se dá basicamente pela multiplicação do número de suas células, e não pelo crescimento destas, já que uma das propriedades celulares é manter um volume caracteristicamente constante; responsável pela reposição de células mortas e pela regeneração de partes danificadas de tecidos ou órgãos; -células morrem não só como resultado de lesões, mas, principalmente, por um processo fisiológico normal, apoptose1, um tipo de morte celular programada; -balanço cuidadoso regulado entre a proliferação celular e a morte programada; -A formação de novas células, no entanto, nem sempre ocorre por meio do ciclo celular típico (px. meiose na origem de células gaméticas); -resumo: Os gametas se formam a partir da divisão de células somáticas específicas, presentes nas gônadas ou nos órgãos do sistema reprodutor masculino e feminino, chamadas células germinativas. Os gametas carregam somente a metade do número cromossômico, assim, a metade da quantidade de material genético presente nas células somáticas do organismo; por isso, são células haplóides; Sua resulta, portanto, de uma divisão celular , denominada meiose, por meio da qual ocorre redução do conteúdo original de material genético. Assim, a meiose não é simplesmente outro tipo de divisão celular, mas o processo pelo qual uma célula preexistente dá origem a células diferentes dela própria e diferentes entre si - gera uma fase haplóide da vida dos organismos, enquanto a fusão de dois gametas, chamada fecundação ou fertilização, restabelece a fase diplóide, por resultar em uma célula diplóide, que inicia um novo organismo; -Dois mecanismos principais de divisão celular: - Mitose - Meiose; -Ciclo celular: dividido em duas partes: I. Intérfase - a fase celular entre duas mitoses; entre duas divisões sucessivas, em que a célula cresce e se prepara para nova divisão; célula está ativa metabolicamente; ocorre a duplicação do DNA (com a formação das 2 cromátides irmãs); todos os seus componentes se duplicam; compreende os períodos G1, S e G2 ; 1 Por esse meio, o organismo controla e mantém constante o número de células em tecidos e órgãos, livra-se de células danificadas e, ainda, elimina células indesejáveis e não permanentes de tecidos em desenvolvimento, durante a morfogênese. II. cariocinese ou mitose - etapa da divisão (mitose ou meiose) propriamente dita, pela qual se originam duas células-filhas. Esta etapa se caracteriza pela divisão do núcleo, seguida pela divisão do citoplasma, ou citocinese; -O crescimento e a divisão celulares devem ser regulados em momentos específicos do ciclo celular e coordenados de tal modo que o ciclo transcorra em um equilíbrio que assegure a manutenção das características celulares essenciais na progênie; -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; ● Intérfase -compreende os períodos G1, S e G2; -fase de intensa atividade metabólica; nela não só ocorre o crescimento contínuo da célula, mas também operam mecanismos de controle cruciais para o desenvolvimento coordenado dos ciclos de crescimento, replicação e divisão celular; -sínteses de RNA e de proteínas; -maior taxa de síntese de RNA é detectada em G1 e no começo de S, quando 80% dos RNA sintetizados são representados pelo RNA ribossômico (rRNA). Por sua vez, os RNA extranucleolares são sintetizados em picos durante os períodos G1 e G2; - síntese de proteínas, embora contínua, resulta em proteínas qualitativamente diferentes que são sintetizadas em quantidades também diferentes a cada período da intérfase; -duplicação/replicação ou síntese do DNA (pré-requisito essencial para que a divisão ocorra) ocorre somente na fase S da intérfase; que é precedido e seguido pelas fases Gl e G2 ( gap, intervalo), nas quais não há síntese de DNA; -ciclo celular em quatro fases sucessivas: Gl, S, G2 e M (mitoses); -G2 é o tempo que transcorre entre o final da síntese de DNA e o começo da mitose; -duração do ciclo varia muito de tipo celular; -mamífero: a fase G12 (mais variável, que pode durar dias, meses ou anos - mais sofre influência de fatores extracelulares/ período em que vários inibidores e mutações são capazes de bloquear a proliferação) dura 5 horas; a fase S, 7 horas; a fase G23, 3 horas e a fase M, 1 hora ; 2 pós-mitótico ou pré-sintético 3 período pós-sintético ou pré-mitótico. durante a fase G2 a célula contém o dobro (4c) da quantidade de DNA presente na célula diplóide original (2c). Depois da mitose, as células-filhas entram na fase G1 e recuperam o conteúdo de DNA das células diplóides (2c ) -em uma determinada população celular, podem ser obtidas as frequências de células com conteúdo de DNA duplicado (4C), não duplicado (2C) e intermediário entre 2C e 4C, que corresponderiam, respectivamente, às células nos períodos G2, G1 e S; -Enquanto a síntese de DNA é periódica na intérfase, ocupando quase exclusivamente o período S, as sínteses de RNA e de proteínas ocorrem continuamente durante toda a intérfase. A maior taxa de síntese de RNA é detectada em G1 e no começo de S, quando 80% dos RNA sintetizados são representados pelo RNA ribossômico (rRNA); -RNA extranucleolares são sintetizados em picos durante os períodos G1 e G2; ➔ Duração do ciclo -variável de tipo celular, condições fisiológicas em que a célula se encontra ( como idade celular, disponibilidade de hormônios e de fatores de crescimento, temperatura, pressão osmótica, pressão hidrostática e pressão de oxigênio externas, e mesmo com o ritmo circadiano (ritmo de cerca de um dia) que ocorre nos organismos ) - ausente ou duração negligenciável fase G1 - células embrionárias iniciais, logo após a fertilização, só que, neste caso, não ocorre crescimento celular; -Depois que as células entram na fase S, fatores extracelulares não determinam mais os eventos do ciclo celular, os quais passam a depender de controles disparados de modo intracelular; -mitose dura mais de 1h em células de tumores e em células transformadas; -tempo de G2 tmb aumenta em cél. tumorais; -Em função das variações no tempo de proliferação, as células animais podem ser classificadas em três grandes categorias: 1. células que se dividem continuamente - células embrionárias, células de tecidos de renovação rápida, como as do epitélio que reveste o intestino delgado, as dos folículos capilares, as do sistema linfático e as da medula óssea, nas quais se formam as células do sangue; células que têm proliferação mais lenta, como as da camada basal da epiderme - não manifestam lesões tão rapidamente. esses tecidos são extremamente sensíveis a agentes ou tratamentos químicos ou físicos (fármacos ou radiações) que afetam a replicação do DNA, razão pela qualsão os primeiros a ser lesados nos tratamentos pela quimioterapia do câncer ou na radioterapia em geral 2. células que, ordinariamente, não se dividem, mas que podem fazê-lo em resposta a estímulos - células que podem permanecer sadias por longos períodos em um estado não proliferante, um estado de dormência ou quiescência com relação ao crescimento, ao qual se denomina período G0 (G-zero); desprovidas de fatores de crescimento e, portanto, mantêm um baixo metabolismo, com baixa velocidade de síntese de macromoléculas; apresentam geralmente tamanho reduzido e têm o conteúdo de DNA não duplicado; alguns tipos celulares em G0 podem entrar na fase proliferativa mediante um estímulo apropriado ( ex. Nutrientes, hormônios de crescimento ou um estímulo mecânico, como a lesão provocada por uma intervenção cirúrgica ) ; - reingresso no ciclo celular sempre se dá na fase G1, em um momento pouco anterior ao de transição da fase G1/S ( ponto de restrição (ponto R) ) - que seria um ponto crítico a ser vencido pela célula para que a fase S possa ser iniciada; -processo de progressão até a fase S é lento e irreversível; -Algumas células que mostram competência para responder a estímulos e reassumir a capacidade de divisão são: hepatócitos, fibroblastos da pele, células renais, células do músculo liso, de pâncreas, de ovário, de pulmão, células endoteliais, células da glândula adrenal e células ósseas. 3. células terminalmente diferenciadas -células presentes em alguns tecidos que ao cessarem suas divisões e se tornarem diferenciadas, perdem permanentemente a capacidade reprodutiva, não podendo ser novamente chamadas ao ciclo; ex. neurônios, células da musculatura esquelética e cardíaca - permanecem indefinidamente no período G0; No caso de perda celular por lesão, como em um ataque cardíaco, por exemplo, essas células jamais serão naturalmente substituídas por outras células cardíacas. - há outras células terminalmente diferenciadas que também não sofrem autoproliferação, mas, por terem vida curta, necessitam ser continuamente substituídas no animal adulto; ex. células do epitélio colunar das porções mediana e apical das vilosidades da mucosa do intestino delgado, células mais superficiais da epiderme e das células sanguíneas, como os eritrócitos anucleados de mamíferos; substituição dessas células se dá pela proliferação de células indiferenciadas, chamadas células-tronco pluripotentes, que servem naturalmente tanto de fonte de novas células-tronco como de células diferenciadas de vida curta. As células troncos se incluem no primeiro grupo celular descrito. ★ Período G1 -caracteriza-se pelo reinício da síntese de RNA (80%RNAr) e proteínas, que estava interrompida durante a mitose(M); -Com essas sínteses, a célula cresce continuamente durante essa etapa, como continua fazendo durante S e G2; - a maioria das ptns, do total existente na célula, é sintetizada continuamente durante toda essa fase; -célula está se preparando para entrar na fase de duplicação do DNA : a síntese de algumas enzimas imprescindíveis para a fase imediatamente subsequente do ciclo, a fase S, como as enzimas catalisadoras da síntese de trifosfatos de desoxirribonucleosídios, enzimas da síntese das DNA-polimerases e enzimas ativadoras dos genes que codificam as proteínas histonas, deve ocorrer nesse período, pois elas aumentam em quantidade no início da fase S; -sua relevância deve-se ao seu papel controlador de uma importante decisão celular: continuar proliferando ou retirar-se do ciclo e entrar em um estado quiescente (G0) - determinada primariamente por sinais extracelulares (fatores de crescimento, no caso de eucariontes superiores, e nutrientes, por exemplo, no caso de leveduras), que desencadeiam várias respostas intracelularmente - Essas respostas são, por sua vez, monitoradas por controladores internos do ciclo, constituídos por diversos componentes proteicos, que agem induzindo ou impedindo a progressão do ciclo - Em células animais, este ponto que essas ptn atuam de regulação é chamado de ponto de restrição ou ponto R; -Uma vez que tenha passado pelo ponto R, a célula está comprometida a entrar na fase S e prosseguir até o final do ciclo de divisão, mesmo na ausência de estímulos adicionais; -também pode ocorrer a interrupção temporária do ciclo nesta fase, induzida pela presença de danos DNA, para que os mecanismos de reparo operem antes da fase de replicação - Em células de mamíferos, o sinal de parada em G1 é dado por uma proteína conhecida como p53 - cujos níveis intracelulares aumentam em resposta a eventuais danos no DNA, impedindo que a célula prossiga e replique o DNA danificado; p53 - comporta-se como um fator de transcrição que promove a expressão dos genes de outras proteínas reguladoras - chamadas P21 e P16 - que têm por missão bloquear a atividade da Cdk2; a célula não replica suas moléculas de DNA e permanece na fase G1. se for comprovado que o dano no DNA é perigoso para as futuras células-filhas, a proteína P53 volta a atuar, porém agora para provocar a morte da célula e com ela o desaparecimento do DNA danificado; proteína Rb - proteínas reguladoras da proliferação celular; sigla Rb se deriva do tumor da retina chamado retinoblastoma;codificada pelo gene rb , que também é supressor de tumores. inibe a proliferação celular, quando está fosforilada, e o faz mediante o bloqueio dos genes de certas proteínas necessárias à replicação; A transmissão desses danos às células-filhas, que pode estar relacionada com a perda de funções da p53, resulta em acúmulo de mutações e instabilidade do genoma, que contribuem para o desenvolvimento de câncer -possíveis bases genéticas do cancer - dois tipos de genes ligados ao câncer, os protooncogenes e os genes supressores de tumores; A alteração dos primeiros produz um aumento da proliferação celular, enquanto a falta dos segundos leva à perda dos mecanismos normais que detêm a proliferação; surge ao final de sucessivas gerações de células que passam por estados pré-cancerosos cada vez mais acentuados. são conseqüência da soma progressiva de mutações em protooncogenes e em genes supressores de tumores - que ativam os primeiros e inativam os segundos - o que, depois de certo tempo, instala a doença nas células descendentes; nas células cancerosas, os cromossomos às vezes parecem rotos ou com partes translocadas e alguns se encontram várias vezes repetidos; ● Protooncogenes -genes normais; codificam proteínas implicadas no controle da proliferação celular e da morte celular; ex. fatores de crescimento PDGF, EGF e GM-CSF; Os receptores dos fatores de crescimento PDGF, EGF (erb-B) e GM-CSF (fms); proteína Ras (ras), que é fosforilada por receptores com atividade de tirosinocinase; serina-treonina cinase Raf (raf) que é ativada pela proteína Ras; As tirosinocinases Src (src), Fes (fes) e Abl (abl); O receptor do hormônio tireóideo (erb-A), localizado no citosol; Várias proteínas nucleares que atuam como fatores de transcrição, por exemplo, as proteínas Myc (myc), Myb (myb), Fos (fos) e Jun (jun). Osprodutos dos genes que ativam promovem a proliferação celular; A proteína Bcl-2 (bcl-2) está incluída nesta categoria pq está implicada na sobrevivência das células; -como o resultado de mutações, podem dar lugar a suas versões defeituosas: os oncogenes; são transcritos desmesuradamente, e geram quantidades excessivas de seus produtos, ou sua transcrição origina produtos aberrantes; aumento descontrolado da proliferação celular ou uma diminuição da morte celular; Diversos vírus são portadores de oncogenes - não cumprem nenhuma função; atual - quando esses vírus infectam diversas espécies animais, os oncogenes que lhes transferem são causa de quadros cancerígenos (por exemplo, o sarcoma de Rous no frango, provocado pelo oncogene src); ex. em humanos ● genes supressores de tumores -inibem a reprodução excessiva das células; freios naturais; - defeitos dos genes supressores de tumores - com base em mutações gênicas ou aberrações cromossômicas - deixam a célula sem esses "freios" naturais; leucemia mielogênica crônica - protooncogene abl, presente normalmente no cromossomo 9, é translocado ao cromossomo 22, onde se funde com o gene bcr; A união dá lugar a uma tirosinocinase Abl híbrida, cuj a atividade é manifestamente maior que a da Abl normal alguns neuroblastomas - protooncogene myc pode estar amplificado cerca de 300 vezes; se a célula adquire outros defeitos genéticos - agora estimulantes da atividade mitótica - gera um quadro cancerígeno; -Como os genes supressores de tumores são recessivos, o defeito se manifesta quando os dois alelos do gene são alterados; ex. gene p53 - situado no braço curto do cromossomo 17; mutação de seus alelos - com a conseqüente falta de proteína P53 - explica a gênese de muitos tumores; - células sem proteína P53 não controlam o estado de suas moléculas de DNAantes da replicação >> provoca o acúmulo de alterações genéticas nas sucessivas gerações celulares - por exemplo, nos protooncogenes - o que propicia o aparecimento de muitos tipos de câncer; -Algo similar ocorre quando são alterados os dois alelos do gene rb, pertencente ao braço longo do cromossomo 13 >> devido a falta de proteína Rb, é produzido um tumor maligno na retina dos meninos, embora também se tenham detectado defeitos do gene rb em cânceres de muitos outros tecidos; -Outros genes supressores de tumores são: 1) gene mcc (do inglês, mutated in colon carcinoma), pertencente ao cromossomo 5; 2) gene dcc (do inglês, deleted in colon carcinoma), localizado no cromossomo 18; 3) gene apc (do inglês, adenomatous polyposis of the colon) localizado no cromossomo 5; gene wt (do inglês, Wilms' kidney tumor), residente no cromossomo 11; ★ Período S -início da síntese do DNA marca o início do período S e na grande maioria dos casos, é um ponto de não retorno do ciclo, que leva necessariamente à divisão celular; - a célula duplica seu conteúdo de DNA (replicação); -Toda célula eucarionte diploide inicia seu ciclo em G1 com uma quantidade de DNA igual a 2C. Durante o período S, essa quantidade duplica, passando de 2C para 4C, e assim permanece até a fase do ciclo em que é igualmente repartida para as duas células-filhas, as quais voltam a ter, novamente em G1, a quantidade 2C idêntica à da célula de origem; -cromatina que deve sofrer duplicação no período S, o que exige que não só o conteúdo de DNA seja duplicado, mas também a quantidade de histonas; -os primórdios de novos centríolos ( pró-centríolos) são observados nessa fase, formando-se perpendicularmente a cada membro do par de centríolos existente nas células; *o mecanismo básico de replicação envolve a separação das cadeias de DNA, obtida pelo desenrolamento da dupla hélice, seguido pela cópia de cada cadeia, que serve como um molde para a síntese de uma nova cadeia complementar ; * A sequência de nucleotídios da nova cadeia é fixada pelas regras de pareamento de bases Durante a replicação, as duas fitas do DNA original ( parentais ), são copiadas, originando duas moléculas-filhas, cada qual com somente uma das fitas recém sintetizadas. Diz-se, portanto, que a replicação é semiconservativa. Assim, cada nova molécula de DNA é cópia perfeita de uma molécula preexistente; *A replicação é assincrônica - A eucromatina (cromatina geneticamente ativa), começa a replicar primeiro, fazendo-o desde o início da fase S, enquanto a heterocromatina geralmente é a última a replicar, no final do período S, sendo considerada, portanto, de replicação tardia; *Existem múltiplas origens/pontos de replicação nos eucariontes - número de origens de replicação depende do organismo, do tipo celular e é regulado ao longo do desenvolvimento; *replicação é bidirecional - se propaga para os dois lados da molécula de DNA, ou seja, em ambas as direções, até encontrar, em qualquer ponto, os extremos das cadeias em formação dos réplicons adjacentes; *replicação é semidescontínua *replicação do DNA é realizada por enzimas - enzimas denominadas DNA-polimerases (DNApol), capazes de sintetizar DNA a partir de seus precursores; Para catalisarem essa síntese, os precursores de DNA devem estar presentes sob a forma de trifosfatos de desoxirribonucleosídios ou desoxirribonucleotídios trifosfatados. Os quatro desoxirribonucleotídios trifosfatados necessários para a síntese de DNA são dATP, dCTP, dTTP e dGTP, contendo as bases adenina (A), citosina (C), timina (T) e guanina (G), respectivamente; Além de serem moléculas estruturais, esses desoxirribonucleotídios proporcionam energia para a síntese dos novos filamentos de DNA, porque, enquanto são precursores, estão trifosfatados, mas, quando incorporados na nova cadeia de DNA, o são apenas na forma de monofosfatos; ruptura das ligações fosfato excedentes fornece a energia necessária para a síntese de DNA. Simultaneamente, fosfato inorgânico é liberado; -DNA-polimerases obedecem às seguintes propriedades: ● cada desoxirribonucleotídio a ser incorporado é selecionado de modo que sua base nitrogenada seja complementar e possa então parear com bases da cadeia molde, sempre fazendo pareamentos AT e GC. Portanto, a sequência de bases na nova molécula de DNA depende exclusivamente da sequência existente na molécula antiga; ● o crescimento da cadeia sempre se dá na direção 5 ' - 3 ', ou seja, a enzima sempre adiciona um monofosfato de desoxirribonucleosídio (com o fosfato ligado ao carbono que ocupa a posição 5' da pentose - CS') a um C3' livre de um nucleotídio preexistente; ● DNA-polimerases não conseguem iniciar a síntese de novo, todas requerem um segmento inicial de nucleotídios (chamado primer) para dar continuidade à cadeia. Elas só conseguem alongar cadeias preexistentes, e não podem juntar dois desoxirribonucleotídios por meio da formação de uma ponte fosfodiéster inicial; -Células eucariontes apresentam, pelo menos, 4 DNApolimerases localizadas no núcleo : -DNA-polimerase é capaz de conferir as bases, à medida que as adiciona ao novo filamento - leitura de prova - confere as bases adicionadas e remove imediatamente uma base errada, antes que a síntese do filamento de DNA continue; - DNA-polimerases a e 8 (letras gregas, alfa e delta, respectivamente) - responsáveis pela replicação do DNA nuclear -parece que essas duas enzimas, em uma conformação dimérica, exercem suas funções simultaneamente; -a pol 8 replica a cadeia contínua, enquanto a pol a replica de maneira descontínua a outra cadeia, a retardatária; - polimerase e (epsílon) parece estar relacionada com os mecanismos de reparo (função incerta); -DNA-polimerase b (beta), é pequena e funciona no processo de reparo; -DNA-polimerase Y (gama), é responsável pela replicação do DNA mitocondrial; processo? -Inicialmente, é preciso desenrolar as voltas da dupla hélice de DNA para expor os moldes de cadeia simples à ação da polimerase; -desenrolamento da dupla hélice é feito pela enzima helicase, que trabalha em cada forquilha de replicação, à frente da polimerase, desenrolando progressivamente as cadeias em ambas as direções. ** ligação da helicase só ocorre após a ação de uma proteína DnaA, que, inicialmente, causa a separação das cadeias nas origens de replicação -envolve também a quebra das pontes de hidrogênio; -A porção desenrolada de DNA deve ser então estabilizada, feito com a participação de proteínas específicas, as proteínas SSP (proteínas de fita simples), que, ao se ligarem às regiões de cadeias simples do DNA, mantêm os filamentos separados, enquanto se processa a replicação; impedem que as pontes de hidrogênio entre as bases se refaçam, depois de desfeitas pela helicase; evitam que essas regiões sofram torções, além de protegerem os filamentos simples da eventual degradação por nucleases - o desenrolamento da dupla hélice no ponto de origem leva a um superenrolamento positivo do DNA mais adiante, e essas voltas adicionais na hélice ainda se acentuam mais à medida que a forquilha de replicação aumenta de tamanho. Para impedir que esse superenovelamento ocorra, entram em ação enzimas DNA-topoisomerases, dentre as quais um dos tipos é conhecido como DNA-girase; introduzem quebras, seguidas de reuniões das ligações fosfodiéster na molécula de DNA; -Os primers são segmentos curtos de RNA, com 1 a 60 nucleotídeos de comprimento, dependendo da espécie - sequência é complementar à do DNA molde; -a atividade de primase está localizada em subunidades da própria DNA-polimerase a, mas o primer para a cadeia contínua de DNA é sintetizado pela RNA-polimerase que, em geral, sintetiza RNA na transcrição; -Nos dois casos, a DNApolimerase catalisam a extensão do primer, formando, sempre na direção 5 '----3', um filamento de DNA que contém um curto segmento inicial de RNA; -Posteriormente, pela ação de outras DNA-polimerases, que apresentam atividade exonuclease 5', os primers de RNA são removidos e substituídos por desoxirribonucleotídios. Os fragmentos agora completos são finalmente unidos por outra enzima, a DNA-ligase; - processo replicativo envolve então a passagem do conjunto de enzimas da replicação através da molécula de DNA, que se apresenta organizada em nucleossomos; -montagem do DNA recém-duplicado em nucleossomos parece ocorrer logo atrás da forquilha de replicação, de tal modo que, conforme esta avança, a fibra nucleossômica vai sendo imediatamente reestruturada nas duas novas moléculas de DNA nascentes. Essa montagem é mediada por proteínas específicas que se ligam às histonas nucleossômicas e as transferem ao DNA, primeiramente ocorrendo a associação dos tetrâmeros de histonas H3 e H4, seguida da associação de dímeros de H2A e H2B. Esses nucleossomos são formados tanto a partir de histonas recém sintetizadas em S como de histonas provenientes da desagregação de nucleossomos preexistentes, em uma combinação ao acaso; ❏ mecanismos para manter a integridade do seu DNA -Dna polimerase leitura de prova - confere as bases adicionadas e remove imediatamente uma base errada, antes que a síntese do filamento de DNA continue; -algumas bases incorretamente emparelhadas conseguem, ainda assim, escapar dessa correção de provas, e o DNA pode sair com defeitos dessa replicação, que não apresenta fidelidade absoluta; -macromoléculas biológicas são suscetíveis a alterações químicas que surgem de erros durante a síntese, ou mesmo de exposições a fatores deletérios do ambiente. O DNA sofre a ação de agentes físicos e de muitos agentes químicos, alguns produzidos normalmente na própria célula. -Os raios cósmicos e outras radiações com muita energia podem causar lesões por atuação direta no DNA, como modificações nas bases ou ruptura da dupla cadeia; -Também podem atuar indiretamente sobre o DNA, porque induzem o aparecimento de íons superóxido, quimicamente muito ativos; -radiação ultravioleta solar, embora tenha energia muito menor, também pode causar alterações como a formação de dímeros de timinas adjacentes na cadeia de DNA; - apresentam vários sistemas gerais para proteger seu DNA e outras moléculas; ex. enzimas - superóxido-desmutase >> destrói os íons superóxido; íons H+ são neutralizados pelos sistemas reguladores do equilíbrio ácido-básico; oxidações intracelulares são reduzidas por diversos sistemas redutores, como o NADPH2, a glutationa e a vitamina E; -danos causados ao DNA são particularmente graves ; -alteração do DNA de uma célula somática é transmitida às células-filhas, podendo formar-se um clone de células modificadas. Quando as alterações do DNA ocorrem em uma célula germina tiva ( óvulo, espermatozoide ou respectivos precursores), podem passar para as gerações futuras dos organismos atingidos, sendo seus efeitos ainda mais prejudiciais para a espécie; -DNA é a única molécula que, se danificada, pode ser reparada pela célula.; -mecanismos de reparo são muito diversificados, e, assim, a eficiência aumenta diante do tipo de lesão presente no DNA, feito em duas fases: 1) primeira - específica para cada tipo de defeito; identificação da alteração e a remoção da parte defeituosa da molécula; vale-se de mecanismos diversos para identificar os diferentes defeitos e cortar, por meio de endonucleases4, o segmento de DNA errôneo; 2) segunda - de natureza geral, igual em todos os casos; segmento removido é substituído por um segmento correto de DNA; 4 enzimas que cortam pedaços da parte central da molécula de DNA; ❖ Período G2 -ocorrem os preparativos necessários para a próxima mitose; -antes de a célula passar pelo ponto de transição G2/M, é fundamental que a replicação tenha sido completada e que possíveis danos do DNA tenham sido completamente reparados.; -célula permanece até que todo o seu genoma seja completamente replicado e reparado antes de ser igualmente repartido e transmitido a cada célula-filha; -Existem mecanismos sensores, de natureza molecular ainda desconhecida, que detectam qualquer anormalidade na replicação e enviam sinais negativos para o sistema de controle do ciclo, bloqueando a ativação das moléculas que desencadeiam a entrada em mitose; - são sintetizadas as proteínas não histônicas, que se vão associar aos cromossomos durante a sua condensação na mitose; -ocorre o acúmulo de um complexo proteico citoplasmático, o dímero complexo ciclina-Cdk (cinases dependentes de ciclina), que tem importância no controle de todo o ciclo - regulador geral da transição de G2 para M, induzindo a entrada em mitose e sendoresponsável por quatro eventos típicos dessa fase: condensação cromossômica, ruptura do envoltório nuclear, montagem do fuso e degradação da proteína ciclina; -ocorre a síntese de RNA, principalmente extranucleolares, e continua a síntese geral de proteínas iniciada no período G1 - só se interrompem no período mitose; MITOSE - compreende uma série de fenômenos pelos quais os materiais primeiro se duplicam e, depois, se repartem em proporções virtualmente iguais entre as duas células-filhas; - ciclo que começa no final da interfase- o período intermitótico - e termina quando se inicia a interfase seguinte. -inclui essencialmente dois processos: a partilha exata do material nuclear - mitose ou cariocinese e a divisão citoplasmática ou citocinese; -As etapas em que a mitose se divide são: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase. A partir da penúltima começa a citocinese - ou separação dos dois territórios citoplasmáticos-filhos - que culmina quando a telófase é concluída; -finalidades: Crescimento do corpo - Reprodução assexuada - Produção de gametas em VEGETAIS - Produção de gametas em seres haplóides; gera seres ou coisas geneticamente iguais - clones; ➔ Prófase -seu começo é indicado pela detecção dos cromossomos como filamentos delgados; -caracteriza-se pela condensação (ou espiralização) gradual das fibras de cromatina, inicialmente com 30 nm de diâmetro e muito alongadas no núcleo, que vão progressivamente tornando-se mais curtas e espessas, até formar cromossomos; - torna os cromossomos visivelmente individualizados - e nitidamente compostos pelas cromátides irmãs idênticas, as quais carregam o material genético duplicado na intérfase anterior (4n); -cromátides de um cromossomo são mantidas unidas na região centromérica, desde a replicação até a anáfase, por pontes formadas por um complexo de proteínas coesinas; condensação cromossômica é fundamental para evitar o emaranhamento ou rompimento do material genético durante sua distribuição às células-filhas - centrômeros (ou constrições primárias) tornam-se visíveis pela associação, a elas (cromátides), de duas placas protéicas (cinetócoros), os quais são voltados para os lados externos das cromátides; -No início, os cromossomos são distribuídos homogeneamente no nucleoplasma, porém depois se aproximam do envoltório nuclear, de modo que aparece um espaço vazio no centro do núcleo - indica que se aproxima o momento da desintegração do envoltório nuclear; - participam as proteínas condensinas que, apresentam estrutura semelhante às coesinas e são responsáveis pelo estabelecimento das alças que compactam o cromossomo; -condensação é induzida pelo complexo ciclina-Cdk, que, quando ativado, fosforila as condensinas, estas , por sua vez, ligam-se à cromatina e promovem a condensação progressiva das fibras, até formar os cromossomos; evidências indicam que a fosforilação das histonas Hl e H3, pelo complexo ciclina-Cdk, também contribui para o processo de condensação -Em consequência da condensação progressiva e também da ação da ciclina-cdK, que fosforila componentes do complexo de transcrição, a cromatina vai se tornando inativa, deixando de transcrever RNA, até que, finalmente, as sínteses de mRNA e de rRNA param e a de tRNA se reduz consideravelmente; -Com a interrupção da transcrição de rRNA, novas moléculas constituintes da região fibrilar do nucléolo deixam de ser sintetizadas. E as já existentes vão progressivamente sendo completadas e vão se associando a elementos da região do componente fibrilar denso (CFD) do nucléolo. Enquanto fatores de transcrição permanecem ligados às regiões organizadoras do nucléolo (NOR) durante a mitose, algumas subunidades da RNA pol 1 dissociam-se temporariamente das NOR e deixam o centro fibrilar (CF) do nucléolo. No final da prófase, quando a cromatina torna-se mais condensada, fatores de processamento do rRNA ( ex, fibrilarina e B23, respectivamente do CFD e do componente granular, CG) e os RNA pré-ribossômicos parcialmente processados (pré rRNA), que haviam se associado ao CFD, deixam simultaneamente o nucléolo. Estes passam ao citoplasma e se dispersam, ou cobrem a superfície dos filamentos cromossômicos em condensação e permanecem próximos a estes constituindo uma região pericromossômica. -Assim, os nucléolos se desorganizam e desaparecem nesta fase e voltam a se organizar na telófase; -Devido à desintegração do citoesqueleto, a célula tende a se tornar esférica - perde seus contatos com as células vizinhas ou com a matriz extracelular. -Simultaneamente, o RE e o complexo de Golgi fragmentam-se em vesículas pequenas; -no citoplasma, centrossomos agem na formação do fuso mitótico como centros nucleadores da polimerização de tubulina em microtúbulos; existem dois centrossomos no citoplasma (duplicado na intérfase), os quais migram para pólos opostos da célula - À medida que se afastam, entre eles são polimerizados microtúbulos, usando moléculas de tubulina liberadas na desmontagem do citoesqueleto da célula interfásica - Feixes de microtúbulos irão constituir as fibras do fuso; ➔ Prometáfase -a transição entre a prófase e a metáfase; período curto; -desintegração completa do envoltório nuclear ocorre para permitir o acesso dos microtúbulos do fuso aos cromossomos - consequentemente, as membranas nucleares se fragmentam em vesículas; -os cromossomos algo mais condensados - ficam em aparente desordem; -centrossomos chegam aos pólos das células e - já desaparecido o envoltório nuclear - as fibras do fuso invadem a área que o núcleo ocupava; -Por suas extremidades livres, algumas fibras ( cinetocóricas ) do fuso se conectam com os cinetócoros dos cromossomos - quando ambas as forças se equilibram, o cromossomo se mantém neste plano; direcionam os cromossomos para a região equatorial da célula; -Outras fibras (polares)- estendem-se mais além do plano equatorial da célula e seus segmentos distais se entrecruzam com os segmentos provenientes do pólo oposto; -(fibras do áster) - são mais curtas, irradiam-se em todas as direções e suas extremidades se acham aparentemente livres; ➔Metáfase - cromossomos atingem um avançado estado de condensação e, portanto, é o momento em que as duas cromátides se tomam realmente visíveis ao microscópio óptico; - formação da placa metafásica; -crom. mantidos nessa posição >> curto período de tempo >> por forças que estão igualmente distribuídas entre os dois polos celulares exercidas pelos microtúbulos do fuso; -fuso: compõem de três tipos de fibras: as polares, que não alcançam o polo oposto; cinetocóricas, que ligam cada cromossomo aos dois polos opostos; fibras livres, mais curtas e não ligadas aos polos ou aos cinetócoros, de origem e função desconhecidas; -superfície dos cromossomos, com exceção dos centrômeros, fica recoberta por uma camada de espessura irregular ( região pericromossômica ), constituída por componentes de processamento de rRNA; Do antigo envoltório nuclear, acredita-se que a maioria dos complexos de nudeoporinas solúveis e as laminas estejam distribuídas no citoplasma e que todas as proteínas transmembranosas tenham sido deslocadas para os túbulos do retículo endoplasmático (RE) ➔Anáfase (ana, movimento)-ocorre a ruptura do equilíbrio metafásico, com a separação e a migração das cromátides-irmãs ( passam a ser chamadas de cromossomos filhos ) - decorre da degradação da coesina centromérica por uma protease ( separase ); -Durante a migração, os microtúbulos das fibras cinetocóricas encurtam, por perda de dímeros de tubulinas nas extremidades polares, e assim aproximam os cromossomos-filhos dos polos. Concomitantemente, moléculas de tubulina são adicionadas à extremidade distal (livre) dos microtúbulos polares, que, ao crescerem, aumentam a distância entre os polos; -Quanto aos elementos do antigo nucléolo, tanto permanecem associados aos cromossomos na região pericromossômica, como, os que passaram ao citoplasma, nesta fase se empacotam em estruturas (focos derivados de nucleolares - NDF); - perde sua forma esférica e adquire um aspecto ovóide - célula; -no final desta fase, cada célula em divisão tem de iniciar o processo de refazer o envoltório nuclear e restabelecer a identidade do núcleo; -teorias para explicar a migração dos cromossomos durante a anáfase: 1) do equilíbrio dinâmico - a despolimerização dos microtúbulos em suas duas extremidades é a responsável exclusiva pelo traslado; 2) do deslizamento - mesmo reconhecendo a despolimerização dos microtúbulos, considera que estes se comportam como "trilhos" sobre os quais os centrômeros se deslocam mediante alguma proteína motora associada aos cinetócoros; ➔Telófase (telas, fim) - inicia-se quando os cromossomos filhos alcançam os respectivos polos, o que se caracteriza pelo total desaparecimento dos microtúbulos cinetocóricos; -reconstituição dos núcleos e a divisão citoplasmática, levando à formação das células- filhas; -descondensação da cromatina, acompanhada da reaquisição da capacidade de transcrição, a reorganização dos nucléolos e a reconstituição do envoltório nuclear são os principais eventos da reconstrução nuclear; -ocorrem pela inativação do complexo ciclina-Cdk, que foi responsável por iniciar a mitose fosforilando determinadas proteínas celulares - permite que as fosfatases entrem em atividade, desfosforilando essas proteínas, e resultando no término da mitose; -etapas consideradas chaves para a reconstituição do envoltório nuclear em cada polo da célula são: 1) destinação de membranas para a superfície da cromatina 2) fusão de membranas 3) incorporação de complexos de poro - pequena GTPase, a proteína Ran >> importante no recrutamento e deposição de proteínas >> como nucleoporinas e proteínas da membrana nuclear interna >> sobre os cromossomos, preparando a remontagem do envoltório nuclear >> controla também a fusão de membranas; Várias outras proteínas envolvidas no processo de fusão de membranas de outras organelas, como as de retículo endoplasmático (RE) e complexo de Golgi, parecem também estar presentes Para que se dê a reconstituição do envoltório nuclear, estudos muito recentes mostram que túbulos mitóticos do retículo endoplasmático começam a se reorganizar em lâminas achatadas depois que as extremidades desses túbulos se associam diretamente com a cromatina - por intermédio da ligação de proteínas integrais transmembrana, específicas do envoltório nuclear e distribuídas pelo RE, ao DNA; -Simultaneamente, os complexos de poro são remontados a partir do recrutamento de precursores desagregados ao final da anáfase; - nucleoporina POM121, em ação combinada com o complexo Nupl07 é uma proteína-chave para integrar a fusão de membranas com a montagem dos complexos de poro. -Uma vez que a cromatina esteja completamente encerrada pelas membranas contínuas contendo os complexos de poros, as várias proteínas nucleares anteriormente dispersadas são reimportadas por meio dos complexos de poros, levando à expansão do envoltório e ao crescimento do núcleo - ex. as laminas solúveis que, ao serem desfosforiladas, voltam a se polimerizar e a reorganizar a lâmina nuclear; - mudanças são necessárias para a progressão do ciclo celular e da transcrição; - componentes que transcrevem as moléculas de rRNA são desfosforilados, e a transcrição é reativada com a queda dos níveis de ciclina-cdk; - ocorre a reorganização do(s) nucléolo(s), resultante de: 1) retomada da transcrição de moléculas precursoras dos rRNA, a partir do DNA das regiões organizadoras de nucléolos, que, durante a condensação, estavam presentes nas constrições secundárias dos cromossomos; 2) reagrupamento dos componentes imaturos do antigo nucléolo, que se haviam dispersado pelo citoplasma e constituído, na anáfase, os NDF; - enquanto decresce o número de NDF e a região pericromossômica se fragmenta; -componentes de processamento de rRNA iniciais e tardios se realocam, por ordem, nas regiões do CFD e do componente granular do nucléolo, respectivamente; -sistema microtubular mitótico se desmonta, à medida que a divisão citoplasmática avança; ● Citocinese ou divisão citoplasmática - parte da telófase, embora muitas vezes tenha início na anáfase e termine ao final da telófase com a formação de duas células-filhas. - divisão do citoplasma, ocorre logo após a finalização da mitose. -citoplasma se constringe na região equatorial pela formação de um sulco na superfície, que se aprofunda à medida que a célula se divide, formando duas células-filhas, cada uma delas recebendo partes iguais do conteúdo citoplasmático - anel contrátil de filamentos de actina e miosina II, fazem um estrangulamento; - fibras do áster como as polares se reduzem até desaparecer; -sobrevivem os segmentos das fibras polares localizados na zona equatorial da célula; compõem o chamado corpo intermediário; - citoesqueleto se restabelece e por isso as células-filhas adquirem a forma original da célula predecessora e se conectam com outras células (se pertencerem a um epitélio) e com a matriz extracelular; -Dirigidos pelo citoesqueleto, os componentes citoplasmáticos (mitocôndrias, RE, complexo de Golgi etc.) se distribuem nas células-filhas como estavam na célula-mãe; -Em animais: citocinese centrípeta. -Em plantas: citocinese centrífuga. -Formam-se dois núcleos idênticos (filhos) a partir de um parental; ➔ Controle do Ciclo Celular -há mecanismos especiais para coordenar os processos de síntese no núcleo e no citoplasma e determinar o início e a conclusão das fases do ciclo celular; -Pouco antes de finalizar a fase Gl - há um momento em que a célula toma a decisão de se dividir ( ponto de partida ou ponto de controle Gl ) - decisão é tomada diante da presença de substâncias indutoras provenientes de outras células; -quinases5 ou cinases dependentes de ciclina (Cdk) - fosforilação de proteínas-substrato, o que consiste em transferir um grupo fosfato do doador ATP, ou GTP, para aminoácidos aceptores desse fosfato, como serinas ou treoninas; níveis mantêm-se constantes ao longo de todo o ciclo celular; várias existem; desempenham sua função quinase apenas associadas às ciclinas (complexos ciclina-Cdk), constituindo dímeros; são ativadas e inativadas ao longo do ciclo, promovendo, padrões cíclicos de fosforilação de proteínas que desencadeiam ou regulam os principais eventos do ciclo; sua atividade oscila em resposta à associação com proteínas regulatóriasciclinas; Na ausência de ciclinas, as Cdk são inativas; Cdk é a subunidade enzimática com atividade quinase de proteínas e a ciclina, uma proteína regulatória que ativa a capacidade quinase da Cdk para fosforilar proteínas-alvo específicas - controlada pelo padrão cíclico de acúmulo e degradação da ciclina; -Ciclinas - denominadas porque apresentam um padrão cíclico de acúmulo e degradação durante o ciclo celular; são periodicamente sintetizadas, ao longo de todo o período interfásico, e degradadas rapidamente no final da mitose; uma família de proteínas presente em todos os organismos; existem várias de a, b,c etc; proteína regulatória que ativa a capacidade quinase da Cdk para fosforilar proteínas-alvo específicas; **têm em comum uma sequência conservada (box) de 100 aminoácidos necessária para ligar-se e ativar a Cdk; Há várias classes de ciclinas, cujas concentrações se elevam e descem em diferentes momentos do ciclo celular; 5 uma enzima quinase que modifica outras proteínas adicionando quimicamente grupos fosfato (fosforilação); **tipos - ciclinas de G1/S ( E em vertebrados), formam complexos com Cdk2 no final do G1 e comprometem a célula com a duplicação de seu DNA; ciclinas de S ( A em vertebrados), que se ligam a Cdk1 e Cdk2 no início da fase S e são necessárias para iniciar a duplicação do DNA; ciclinas de M ( B em vertebrados), que se complexam com Cdk1 e promovem os eventos da mitose; ciclinas de G1 ( D em vertebrados), promovem a transposição do ponto de restrição R ou start, no final do período G1; complexam-se com Cdk4 e Cdk6; -ativação resulta da fosforilação de um aminoácido específico próximo ao sítio ativo da Cdk, por ação de uma proteína Cak, quinase ativadora de Cdk - causa uma pequena alteração conformacional da Cdk, que aumenta sua eficiência em fosforilar proteínas-alvo importantes no ciclo; -Outro modo de controle da atividade do complexo ciclinaCdk ocorre >> ação de uma proteinoquinase Wee l - fosforila dois aminoácidos presentes no sítio ativo da Cdk, inibindo sua atividade, com consequente inativação do complexo; ** atividade do complexo é restaurada pela desfosforilação desses dois aminoácidos por uma fosfatase Cdc25 - esta é ativada quando outra proteína, a polo-quinase (PLK), fosforila alguns de seus sítios ativos; -complexo ciclina-Cdk também fosforila e inibe a Wee 1; complexo ciclina-Cdk é capaz de ativar seu próprio ativador, ao mesmo tempo em que inibe seu próprio inibidor. Esse processo atua no final do G2, fazendo com que todos os complexos M-Cdk da célula sejam rapidamente ativados e possam desencadear os eventos que dão início à mitose. -Uma família de proteínas, proteínas inibidoras de Cdk ( CKI, (Cdk, inhibitor proteins), também inativam complexos ciclinas-Cdk - ligam-se à Cdk, provocando um rearranjo no seu sítio ativo, inativando-a; processo é revertido quando elas se dissociam da Cdk; ● complexo G1-Cdk e G1/S-Cdk - complexo G1-Cdk é responsável pela decisão da célula de entrar ou não em divisão e é ativado por fatores extracelulares; transição de G1 para S é ativado o complexo G1/S-Cdk, que estimula a duplicação do centrossomo e desencadeia a fosforilação de outras proteínas celulares, incluindo as várias enzimas e polimerases que são necessárias para a síntese do DNA, comprometendo a célula a iniciar a fase S; ● complexo S-Cdk - ativado no final do G1, acontece quando uma ciclina Gl ativa a cinase Cdk2, a qual inicia uma cadeia de fosforilações em proteínas intermediárias sucessivas; fosforila o complexo ORC (de reconhecimento da origem); A fosforilação e consequente ativação desse complexo desencadeiam a replicação do DNA; Depois da replicação, promove a dissociação de algumas proteínas presentes no complexo pré-RC (pré replicativo ), o que causa a desmontagem do complexo, garantindo que cada origem de replicação seja lida uma única vez. sua atividade permanece alta durante todo o período G2 e início da mitose; Cdk2 é ativada somente quando a ciclina G1 alcança um determinado limiar de concentração; a Cdk2 e a ciclina G1 se unem e compõem um complexo protéico SPF - provoca a abertura das origens de replicação e ativa as moléculas envolvidas na síntese do DNA, como as DNA polimerases, a helicase etc. Em certo momento da fase a concentração da ciclina G1 começa a declinar, quando fica abaixo do limiar separa-se da Cdk2, o SPF deixa de existir. As ciclinas são degradadas por proteassomas; desaparece na fase G2; complexo protéico ORC - impede o aparecimento de novas duplicações do DNA já replicado; ● G2 - atuam mecanismos de segurança para controlar - antes que a célula se divida - se as moléculas de DNA completaram a sua replicação e, quando for o caso, se foram reparadas; a duplicação dos componentes citoplasmáticos se completa. ● complexo M-Cdk - mecanismo que desencadeia a mitose intervêm a Cdc2 e a ciclina M (começa a ser sintetizada a partir da fase G2, antes que desapareça a ciclina G1); Quando a ciclina M alcança um determinado limiar de concentração, une-se à Cdc2 e ambas as moléculas compõem um complexo MPF; Em seguida, ativada pela ciclina M, a Cdc2 fosforila - diretamente por cinases intermediárias - diversas proteínas citosólicas e nucleares, em particular as que regulam a estabilidade dos filamentos do citoesqueleto, as que compõem os filamentos laminares da lâmina nuclear, as histonas Hl etc; ● conseqüências destas fosforilações: A rede de filamentos de actina se desintegra, de modo que a célula perde contato com as células vizinhas (ou com a matriz extracelular) e se toma esférica; Os microtúbulos se desmontam, embora os do fuso mitótico se formem; A lâmina nuclear se desagrega, e com ela o envoltório nuclear; A associação da histona Hl com o DNA se modifica, o que aumenta o enrolamento da cromatina e a compactação dos cromossomos; os estágios finais da mitose são governados por dois principais mecanismos regulatórios: desfosforilação dos substratos das quinases Cdk e ligação de ubiquitinas aos substratos do APC; proteínas que os produzem se desfosforilam por causa da desativação da Cdc2. Por sua vez, a Cdc2 se desativa porque a concentração da ciclina M cai a um nível inferior àquele necessário para que ambas as moléculas se mantenham unidas formando o MPF ➔ Ciclo influenciado por fatores de crescimento (substâncias indutoras) e outros sinais extracelulares e vários substâncias indutoras -atuam sobre receptores específicos; -primeiro foi >> um peptídio que estimula o crescimento de nervos, mais especificamente produz uma hiperplasia de gânglios simpáticos de embriões de galinha - fator de crescimento do nervo (NGF); -fator de crescimento epidérmico (EGF), o fator de crescimento de fibroblastos (FGF), o fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) e o fator de crescimento semelhante à insulina (IGF); estimulam a proliferação de muitos tipos celulares, não somente os sugeridos por seus nomes; -fatores de crescimento dos hepatócitos (HGF), dos nervos (NGF) e do endotélio vascular (VEGF) - exercem ações mais específicas;-tipos de fatores hemopoéticos - responsável pela proliferação de um tipo particular de célula sangüínea; ex. interleucina 2 (IL-2) estimula a multiplicação dos linfócitos T; fator estimulante das colônias de granulócitos e macrófagos (GM-CSF) faz o mesmo com os elementos progenitores destas células etc; produzidos por células vizinhas às células-alvo (secreção parácrina); eritropoetina, originada nos rins >> fator hemopoético encarregado de estimular a proliferação das hemácias na medula óssea; chega à medula óssea através do sangue (secreção endócrina); -Em células animais em proliferação - fator de crescimento agem >> controlando a progressão de G1-S, impulsionando-as a atravessar o ponto R no final de G1 e a continuar, então, o ciclo de divisão; em sua maioria, segregados por células localizadas na vizinhança das células-alvo (secreção parácrina); Se não forem estimuladas nessa etapa do ciclo, as células são incapazes de passar o ponto R e entram no estágio denominado de G0, no qual a proliferação é interrompida - fatores PDGF e FGF tornam as células em G0 "competentes" para deixar esse estágio; -Na presença de EGF, as células progridem nas primeiras etapas de G1 , e, na presença de IGF, conseguem transpor o ponto de restrição, no final de G1, tornando-se comprometidas com a divisão; -FGF e PDGF são fatores de competência, enquanto EGF e IGF são fatores de progressão; -envolve, a ação de receptores de membrana estimulando vias de sinalização intracelulares, que, por sua vez, deverão agir de maneira reguladora sobre as proteínas centrais que fazem o controle do ciclo celular; - sinais antiproliferativos: agentes que danificam o DNA, fatores ambientais adversos ou mesmo contatos celulares. Agem, em geral, pela indução de proteínas que se ligam ao complexo ciclina-Cdk, o que resulta na inatividade do complexo e, portanto, no bloqueio do ciclo; -proteínas codificadas pelos genes supressores de tumor que agem, como os próprios inibidores de Cdk, interrompendo a progressão do ciclo e cuja inativação leva ao desenvolvimento de tumores; -em alguns tecidos, a atividade mitótica é inibida por substâncias de natureza proteica chamadas calonas - que são normalmente produzidas pelos tecidos, e sua presença impede a proliferação excessiva das células, regulando o ritmo de crescimento dentro dos limites normais. -calonas provavelmente também explicam o fenômeno chamado hipertrofia compensadora; (quando se extirpa um dos órgãos de um par, o outro sofre um processo de crescimento, seguido de um aumento de sua atividade fisiológica) -somatomedina - estimula a proliferação das células cartilaginosas durante o crescimento ósseo; sintetizada no fígado , em resposta ao hormônio do crescimento (produzido pela hipófise); -secreção das substâncias indutoras é regulada por mecanismos que tendem a manter um número adequado ou mais ou menos constante de células de cada um dos tipos celulares; MEIOSE (diminuir) - ocorre com as células germinativas, localizadas nas gônadas de organismos animais ou vegetais que se reproduzem sexualmente e que dão origem às células sexuais ou gametas/esporos; -Reprodução sexuada – mistura o genoma de dois parentais originando um descendente geneticamente diferente dos parentais. -A reprodução sexuada ocorre em organismos diplóides; -Células da linhagem germinativa – diplóides (2n) – sofrem meiose e originam uma célula haplóide (n) - o gameta; -Após fecundação (ou fertilização) forma-se a célula ovo ou zigoto (2n). -exclusiva dos organismos que se reproduzem de forma sexuada; ex. a maioria dos organismos multicelulares (animais e vegetais); como ocorre? a reprodução é realizada por meio de gametas ou células sexuais geradas por meiose - espermatozoides e ovócitos (oócitos) nos animais - os quais se unem por um processo denominado fecundação. Isso dá origem ao zigoto ou célula-ovo, que porta o material hereditário dos progenitores e se reproduz por mitose até formar um novo indivíduo multicelular; -processo evita que tivessemos 92 zigoto (se divisão fosse por mitose); - humano possui 46 cromossomos (44 + XY no homem; 44 + XX na mulher). -mediante duas divisões celulares consecutivas (Meiose I e Meiose II), as células sexuais reduzem à metade o número de seus cromossomos, com geração de gametas haplóides (4 espermatozóides no homem, 1 ovócito e corpúsculos [ou glóbulos] polares na mulher); após uma única duplicação do DNA, que deve ocorrer durante o período S anterior à primeira divisão; -processos que levam à produção de gametas - chamados espermatogênese e ovocitogênese (oocitogênese) - ocorrem nas gônadas (testículos e nos ovários); -processo resulta na formação de quatro células geneticamente diferentes entre si e diferentes da célula-mãe; -são produzidas: 1) a redução do número de cromossomos à metade; 2) a recombinação genética, ou seja, o intercâmbio de segmentos cromossômicos - Gera variabilidade genética!! 3) a segregação aleatória dos cromossomos homólogos6 paternos e maternos. ● Finalidades : Redução do número de cromossomos à metade; Produção de gametas em animais; Produção de esporos nas plantas; ● Diferenças entre a mitose e a meiose 1) A mitose ocorre nas células somáticas e a meiose nas células sexuais (germinativas); 2) Na mitose, cada replicação do DNA é seguida por uma divisão celular; em consequência, as células-filhas apresentam a mesma quantidade de DNA que a célula-mãe e um número diplóide de cromossomos. Por outro lado, na meiose, cada replicação do DNA é seguida por duas divisões celulares - a meiose I e a meiose II - das quais resultam quatro células haplóides que contêm a metade do DNA; 3) Na mitose, a síntese de DNA ocorre durante a fase S, que é seguida pela fase G2. Na meiose, a fase S é mais longa e a fase G2 é curta ou ausente; 4) Na mitose, cada cromossomo evolui de forma independente. Na meiose - durante a primeira de suas divisões - os cromossomos homólogos se relacionam entre si (se emparelham) e intercambiam partes de suas moléculas (se recombinam); 5) A duração da mitose é curta (aproximadamente 1 hora), enquanto a meiose é bastante longa (no homem consome 24 dias e na mulher vários anos). 6) na mitose o material genético permanece constante nas sucessivas gerações de células-filhas (a menos que ocorram mutações gênicas ou aberrações cromossômicas), enquanto a meiose gera uma grande variação genética; 6 dois cromossomos praticamente idênticos - um fornecido pelo pai e outro pela mãe - que convivem nas células diplóides; -as divisões meióticas começam depois de várias divisões mitóticas das espermatogônias7 e das ovogônias8 ,ou seja, das células germinativas menos diferenciadas do testículo e o ovário; -Ao término das divisões mitóticas, parte das espermatogônias e das ovogônias se diferenciam, respectivamente, em espermatócitos I e em ovócitos I, os quais levam a cabo a meiose 1; primeira divisão meiótica, são gerados os espermatócitos II e o ovócito II (Óvulo), que são as células que realizam a meiose II. Finalmente, a segunda divisão meiótica culmina com a formação das espermátides e do óvulo; -as espermátides se convertem em espermatozóides - na mulher o ovócito II recebe o nome de óvulo; -meiose I se distingue da meiose II (e da mitose) porque sua prófase é muito longa e em seu transcurso os cromossomos homólogos se pareiam e se recombinam para intercambiar material genético; -Meiose tem 1 duplicação e 2 divisões dos cromossomos: a 1ª é a separação dos cromossomos homólogose a 2ª é a separação das cromátides irmãs. 7 é uma célula germinativa masculina localizada ao longo da membrana basal dos túbulos seminíferos do testículo que se divide por mitose. Quando as espermatogônias deixam de se dividir por mitose e entram em meiose tornam-se espermatócitos; 8 são células diplóides e também sofrem mitoses, ficando maiores, formando os ovócitos primários; https://www.infoescola.com/biologia/celulas-diploides-e-haploides/ ● Meiose I - Prófase I - aqui tem lugar os espermatócitos I e ovócitos I; ★ Pré-Leptóteno - Os cromossomos são muito delgados e difíceis de ser observados; ★ Leptóteno (filamento fino) -quando começa núcleo aumenta de tamanho e os cromossomos se tornam visíveis; -DNA parecem ser simples em vez de duplos - apesar de ter-se duplicado (durante a fase S) e, portanto, conter duas cromátides cada um; - maioria dos cromossomos se dobra e suas duas extremidades (os telômeros) se fixam em uma área circunscrita do envoltório nuclear próxima do centrossomo; -os cromossomos, ainda na forma de cromatina, iniciam a condensação; - Ao microscópio óptico, é visto pontos de maior condensação ao longo dos filamentos cromáticos ( cromômeros ), que ocorrem na mesma posição nos dois cromossomos de um par de homólogos; Ao nível ultraestrutural, observa-se que os cromossomos estão individualmente associados a estruturas filamentosas localizadas entre as duas cromátides-irmãs de cada cromossomo (núcleos axiais) e irão tornar-se, mais tarde, os elementos laterais do complexo sinaptonêmico; As duas extremidades do núcleo axial de um cromossomo estão ligadas ao envoltório nuclear e, frequentemente, em alguns organismos, podem prender-se ao envoltório em pontos muito próximos entre si, dando aos cromossomos uma orientação definida dentro do núcleo; -favorece o alinhamento dos homólogos; ★ Zigóteno ( laço, união) -Gradativamente, os cromossomos continuam sua condensação e se inicia um processo de aproximação e pareamento entre os homólogos ( sinapse ), que tem sido comparado à união das duas metades quando se fecha um zíper/os cromossomos homólogos se alinham entre si; compreende a formação de uma estrutura, o complexo sinaptonêmico, formados por proteínas - importante para que ocorra a recombinação entre os homólogos; -pode começar em qualquer ponto dos cromossomos; - exato e específico; - CS é formado por dois componentes laterais e um componente central - Sobre cada componente lateral aplicam-se as duas cromátides-irmãs de um dos cromossomos homólogos; -Cada elemento lateral, anteriormente chamado de núcleo axial, está em contato com a cromatina de um dos cromossomos homólogos e é conectado ao outro elemento lateral por proteínas filamentos transversais do elemento central, o qual se associa nessa fase. Assim se estabelece a união entre os cromossomos do par de homólogos; -elementos laterais >> importante papel na condensação e no pareamento cromossômicos, na montagem dos filamentos transversais e evitando que quebras de cadeia dupla levem à recombinação entre cromátides-irmãs, mas, sim, que elas resultem em permuta meiótica recíproca; -cromossomos iguais os mitóticos, a diferença é que aos meióticos são agregados os componentes do CS; - Os pares de cromossomos ficam lado a lado, os genes se pareiam; ★ Paquíteno (grosso) -cromossomos permanecem emparelhados; -cromossomos mais condensados. -Ocorre a permuta gênica ou crossing-over; intercâmbio de segmentos de DNA entre as cromátides homólogas; -Surgem os Quiasmas. -cromossomos se encurtam e o emparelhamento dos cromossomos homólogos se completa; -são produzidos cortes nas duas cromátides seguidos pelo cruzamento e emenda dos segmentos que se intercambiam; -prolongado; -conjunto constituído pelos cromossomos homólogos unidos pelo complexo sinaptonêmico é chamado de bivalente ou tétrade; bivalente porque contém dois cromossomos unidos, os homólogos, e tétrade porque é formado pelas quatro cromátides; -As duas cromátides-irmãs de cada cromossomo se acham conectadas pelo centrômero e por isso em um bivalente ou tétrade existem dois centrômeros, um por cromossomo; -Ao longo do bivalente, no CS aparece uma sucessão de nódulos densos (nódulos de recombinação) - sugere que ao nível deles ocorre o intercâmbio dos segmentos de DNA entre as cromátides homólogas; complexo multiprotéico que reúne as cromátides paternas e maternas e produz os cortes e as emendas necessários para a recombinação. * proteínas que atuam no começo da recombinação: Rad51 (de radiation sensitive) - essencial para que ocorram as modificações que ocorreriam entre as etapas 2 e 3 do modelo de recombinação genética; -Quiasmas: é a sobreposição das cromátides em permuta genética; é a evidência do crossing-over. local onde ocorreu a troca de material genético entre as cromátides; ★ Diplóteno (duplo) -cromossomos homólogos começam a se separar, de modo que as cromátides da tétrade se tornam visíveis e o complexo sinaptonêmico se desintegra ; -não é completa já que as cromátides homólogas permanecem conectadas nos pontos onde teve lugar o intercâmbio (quiasmas) - expressam a etapa final da recombinação, pois mostram os cromossomos homólogos em vias de se separar, ligados contudo por esses pontos; -número de quiasmas é variável; -quantidade de quiasmas e suas localizações podem coincidir com as dos nódulos de recombinação; -fase muito longa; -aumento de volume celular - intensa atividade metabólica - cromossomos se tornam descompactados para permitir a transcrição de certos genes; -diversas partes da cromatina apresentam um acentuado desenrolamento - onde ocorre transcrições; -ao longo dos cromossomos podem ser detectados espessamentos de cromatina dispostos entre as alças - cromômeros - aspecto de colar de contas; setores de cromatina altamente condensada; ★ Diacinese -condensação dos cromossomos volta a se acentuar; -tétrades se distribuem homogeneamente por todo o núcleo e o nucléolo desaparece; -aumento da repulsão entre os cromossomos homólogos - leva à terminalização dos quiasmas, consiste em um deslocamento dos quiasmas para as extremidades dos cromossomos à medida que a separação aumenta, ; - quiasmas são mantidos - importante para a distribuição correta dos cromossomos durante a migração em anáfase; falta de conexões físicas resultantes de crossing- over entre os homólogos (quiasmas), pode levar a uma segregação incorreta dos cromossomos homólogos ou a sua não disjunção, resultando em produtos meióticos com falta ou excesso de cromossomos, o que causa doenças hereditárias, tal como a síndrome de Down processo de envelhecimento leva à perda da proteína coesina e, consequentemente, ao enfraquecimento da coesão, o que favorece uma separação prematura das cromátides-irmãs - parece ser o principal mecanismo de não disjunção e de aneuploidias relacionadas com a idade, em humanos - ruptura do envoltório nuclear; - ligação de cada cromossomo do par de homólogos às fibras do fuso, que os prendem aos pólos opostos da célula; -movimento dos cromossomos para a placa equatorial da metáfase 1; ★ Prometáfase I e Metáfase I -condensação dos cromossomos alcança seu grau máximo; -envoltório nuclear desaparece; -microtúbulos do fuso se conectam com os cinetócoros ( fibras do fuso provenientes de cada pólo celular associam-se aos dois cinetócoros-irmãos e não com um); -dois cromossomos homólogos se dispõem na placa equatorial lado a lado, em função do recente término do pareamento entre eles, da manutenção dos quiasmas e também porque, de maneira mais complexa que na mitose, até essa fase a proteínacoesina persiste não somente no centrômero, mas também ao longo dos braços cromossômicos; -cada cromossomo do par de homólogos liga-se aos pólos opostos da célula e se dispõe com seus dois cinetócoros voltados para o mesmo polo - assegura a disjunção dos cromossomos homólogos, com uma distribuição de cromossomos paternos e maternos para os polos opostos - segregação ocorre porque, na anáfase I, são seletivamente removidas apenas as moléculas de coesina ligadas aos braços cromossômicos. Aquelas da região centromérica não são destruídas em função da ação de um protetor da coesina, específico da meiose, shugoshina, que inibe a fosforilação da coesina e a sua clivagem; por isso durante a anáfase I os cromossomos em movimento para os polos celulares são constituídos por duas cromátides, unidas por seus centrômeros; -bivalentes continuam exibindo seus quiasmas; - Quando os cromossomos são curtos, os quiasmas se localizam nas extremidades dos homólogos (quiasmas terminais); -os cromossomos são longos, os quiasmas aparecem em vários pontos ao longo dos eixos cromossômicos (quiasmas intersticiais); ★ Anáfase I - cinetócoros opostos são tracionados para os respectivos pólos, de modo que os homólogos de cada bivalente - cada um composto por duas cromátides-irmãs - se separam entre si e se mobilizam em direções opostas; -cromátides-irmãs de cada cromossomo migram juntas para o mesmo pólo da célula; -segregação de homólogos: ocorre porque, na anáfase I, são seletivamente removidas apenas as moléculas de coesina ligadas aos braços cromossômicos. Aquelas da região centromérica não são destruídas em função da ação de um protetor da coesina, específico da meiose, shugoshina, que inibe a fosforilação da coesina e a sua clivagem; ★ Telófase I -grupos cromossômicos haplóides chegam a seus respectivos pólos e em torno dele são construídos os envoltórios nucleares e carioteca. -Descondensação dos cromossomos - Desaparecimento das fibras do fuso **término da primeira divisão meiótica, em ovócitos de vertebrados, é marcado pela saída do primeiro corpúsculo polar; -seguida pela partição do citoplasma **as duas células-filhas passam por um curto período de interfase no qual não há replicação do DNA (não há fase S); **No homem, o resultado da meiose 1 >> formação de duas células-filhas iguais, denominadas espermatócitos II. Na mulher, porém, como a repartição do citoplasma do ovócito 1 é desigual, formam-se duas células de tamanho muito diferente: o ovócito II, que é relativamente volumoso, e o primeiro corpúsculo polar, que é pequeno e desaparece final marcados pela presença de um número haplóide de cromossomos (n) e de uma quantidade 2C de DNA, já que cada cromossomo ainda é duplo - REDUCIONAL ● MEIOSE II - espermatócitos II e o ovócito II começam a meiose II; - similares às da mitose; - divisão equacional do material genético, em que haverá uma distribuição igual do conteúdo de DNA entre os núcleos-filhos; -Separação das cromátides irmãs; ★ Prófase II -muito breve - reaparecimento das fibras do fuso e o desaparecimento do envoltório nuclear e carioteca; -Duplicação e migração dos centríolos para os pólos opostos da célula; -Condensação dos cromossomos; ★ Metáfase II -Cromossomos localizados na placa equatorial da célula; -Fibras do fuso ligadas aos centrômeros; -fibras do fuso se unem aos cinetócoros, que se colocam como nos cromossomos mitóticos, ou seja, um apontando para um pólo, o outro para o pólo oposto da célula; -Separação das cromátides irmãs - cinetócoros das cromátides-irmãs que se orientam para pólos opostos da célula; ★ Anáfase II -Migração das cromátides irmãs para os pólos opostos da célula - tração que as fibras do fuso exercem sobre os cinetócoros, o centrômero se divide e as cromátides-irmãs de cada cromossomo são separadas e tracionadas para os pólos opostos da célula; ★ Telófase II -Reaparecimento da carioteca e nucléolo -Descondensação dos cromossomos - cada um dos pólos da célula recebe um jogo haplóide de cromátides que passam a se chamar cromossomos; -formação de um novo envoltório nuclear em tomo de cada conjunto cromossômico haplóide - seguida pela repartição do citoplasma (citocinese) - origem a quatro células, cada uma com número haplóide de cromossomos (n) e com quantidade C de DNA; homem o resultado da meiose II é a formação de duas células-filhas iguais - denominadas espermátides - que ao final de um tempo se diferenciam em espermatozóides. mulher, como a repartição do citoplasma do ovócito II é desigual, formam-se duas células de tamanho muito diferente: o óvulo/ que é volumoso, e o segundo corpúsculo polar que, como o primeiro corpúsculo polar, é pequeno e desaparece; gera 4 espermatozóides a partir de cada espermatócito I, e somente 1 óvulo a partir de cada ovócito I ❖ Consequências Genéticas da Meiose -tmb controlada pelo complexo ciclina-Cdk -seja bem-sucedida, múltiplos eventos tais como replicação, recombinação e segregação cromossômica devem ocorrer de maneira coordenada e sob urna ordem estreitamente regulada; -quinase dependente de ciclina-da-fase S, que dá início à replicação (S-Cdk), é também essencial para iniciar a recombinação meiótica, uma vez que ela fosforila a proteína Mer 2 - proteína envolvida com quebras de cadeia dupla (DSB) específicas da meiose - isso prepara a Mer 2 para outra fosforilação subsequente, feita por outra quinase, o que modula interações da Mer 2 com Spol l e outras proteínas requeridas para a formação das DSB; **MEIOSE DE OÓCITOS - regulada em dois pontos: um, no estágio de diplóteno da primeira divisão meiótica, em que os ovócitos se detêm por longos períodos de tempo, e outro, em metáfase II, em que permanecem até a fecundação deixam o estágio de diplóteno, prosseguindo pelas demais etapas da meiose I, em resposta a estímulos hormonais (sinais), que ativa o complexo M-Cdk, 9que passa a desencadear os eventos de condensação cromossômica, ruptura do envoltório nuclear e formação do fuso; -No início da anáfase I, o complexo promotor de anáfase (APC) : promove a degradação da securina, que vinha até esta fase inativando a separase10 >> dispara-se a remoção seletiva da coesina dos braços cromossômicos >>>> permite que os homólogos materno e paterno sejam segregados sem perda de coesão entre as cromátides-irmãs; complexo ativa tmb, o sistema proteolítico que degrada a ciclina >>> leva à transição de metáfase a anáfase I e resulta na inativação do complexo M-Cdk;11 SEPARASE >> Estudos recentes sugerem : tem segunda função; não proteolítica; se complexa com a Cdk do complexo ciclina-Cdk e essa interação inibe mutuamente as atividades protease e quinase de cada uma, o que promove a extrusão do primeiro corpúsculo polar, sinalizando o término da meiose 1 -Depois da citocinese, o complexo quinase M-Cdk volta a apresentar atividade, que se mantém até a metáfase II (aqui o mecanismo de regulação têm características próprias) - objetivo de manter a atividade do complexo M-Cdk, evitando a proteólise da ciclina e conseq. a inativação desse complexo; quem impede esse mecanismo é um fator citoplasmático12 ( fator citostático ) - um componente presente nele é uma proteinoquinase ( Mos ) - responsável (indireta), pela inibição da via proteolítica que leva à degradação da ciclina, interrompendo a meiose na metáfase II; -Se o ovócito for fecundado >>> aumento do nível citosólico de Ca2+, - responsável pela ativação de um sistema proteolítico que degrada tanto a ciclina como a Mos, >> resulta, na inativação
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