Ciclo Celular

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- uma sequência ordenada de eventos pelos quais
uma célula somática duplica seus conteúdos e se
divide em duas
-é constituida pelos estágios de crescimento e
desenvolvimento da célula.
-principal mecanismo de reprodução dos seres
vivos
-há a duplicação do genoma e suas outras
organelas.
Fatos Importantes:
1-Crescimento celular e replicação cromossômica.
2- Segregação cromossômica
3-Divisão celular
Visão Geral do Ciclo:
-o ciclo passa por uma sequência comum de
eventos: crescimento celular; replicação do
material genético (DNA); distribuição do material
genético para as células-filhas; e divisão celular.
-é dividido em duas partes básicas: mitose (fase M)
e interfase.
● A mitose (divisão nuclear) corresponde à
separação dos cromossomos e
normalmente finalizando com a divisão
celular (citocinese).-leva 1hr
● Durante a interfase, ocorre,de maneira
ordenada, o crescimento celular e a
replicação do DNA. Esta parte é subdividida
em três fases: G1, S e G2.
↪A fase S (síntese) é responsável pela duplicação
do material genético e as fases G1 e G2 recebem
este nome por representarem um intervalo (em
inglês, gap), entre a fase S e a fase M.
↪Durante a fase G1, a célula é metabolicamente
ativa e continua crescendo, mas não duplica seu
DNA, processo realizado na fase S.
↪Em seguida, na fase G2, o crescimento celular
continua e as proteínas são sintetizadas em
preparação para a mitose.
↪Em determinados pontos em G1 e G2, a célula
decide se vai proceder para a próxima fase ou
parar para permitir mais tempo para se preparar.
-essas duas fases disponibilizam tempo para que a
célula cresça e duplique suas organelas: se a
interfase durasse apenas o tempo do DNA se
replicar, a célula não teria tempo de crescer
resultando em uma célula-filha que diminuiria de
tamanho a cada divisão.
Sistema de Controle do Ciclo:
-são os pontos de checagem
-deve ocorrer em ambiente favorável
-consiste em uma rede complexa de
proteínas reguladoras.
-o próprio sistema de controle é regulado em
determinados pontos críticos do ciclo por
retroalimentação a partir dos processos que estão
sendo realizados.
↪se algum mau funcionamento impede
a conclusão bem-sucedida da síntese de DNA, por
exemplo, sinais são enviados ao sistema de
controle para retardar a progressão da fase M.
-altamente adaptável
-existem três pontos de verificação:
● O primeiro é o Início (ou ponto de restrição)
no final de G1 e permite que a célula
confirme que o meio é favorável para
proliferação celular antes de passar para a
fase S.É regulada principalmente por
fatores de crescimentos extracelulares que
sinalizam a proliferação celular e pela
disponibilidade suficiente de nutrientes.Se
os fatores de crescimento apropriados não
estão disponíveis em G1, o ciclo celular é
interrompido.O Início também identifica se
há danos do DNA que necessitem de
reparo, evitando que esse DNA danificado
seja replicado na fase S.É um importante
mecanismo para a regulação da quantidade
de células no corpo – se mais células são
necessárias, sinais extracelulares
estimulam o ponto G1 a prosseguir com o
ciclo celular e quando não são necessárias
mais células, a divisão é bloqueada.
● O segundo ponto de verificação é a
transição de G2 para a fase M, onde o
sistema de controle dispara um evento
mitótico precoce que leva ao alinhamento
de cromossomos no eixo mitótico na
metáfase. Esse ponto assegura que as
células não entrem em mitose até que um
DNA danificado possa ser reparado e a
replicação de DNA esteja completa.
● O terceiro ponto de transição reguladora
ocorre durante a mitose e assegura que os
cromossomos replicados estejam ligados
apropriadamente a uma maquinaria
citoesquelética chamada de fuso mitótico,
antes que o fuso separe os cromossomos e
os distribua para as duas células-filhas.
-Dois tipos de maquinaria estão envolvidos na
divisão celular: uma produz os novos componentes
da célula em crescimento, e a outra atrai os com-
ponentes para os seus locais corretos e os reparte
apropriadamente quando a célula se divide em
duas.
-O sistema de controle do ciclo celular ativa e
desativa toda essa maquinaria nos momentos
corretos e coordenada as várias etapas do ciclo
por meio de componentes proteicos que operam
uma série de mudanças bioquímicas em uma
determinada sequência.
-Controle de uma fase para outra é dependente de
complexos ciclinoquinases dependentes de
ciclina (CDK)
→Fator de Transcrição
• pRB (proteína retinoblastoma) não fosforilada –
inativa o fator de transcrição (E2F);
• Fatores de crescimento estimulam G1-S,
produzindo CDK e essa fosforila pRB;
• pRB fosforilada, libera E2F para ativar genes da
progressão do ciclo celular G1/S;
• Depois das fases S, G2 e M; pRB é
desfosforilada e volta a inativar fatores de
transcrição, bloqueando o ciclo.
-Os telômeros regulam o número de divisões
celulares:
● “Relógio celular” – regiões cromossômicas
terminais(telômero);
● A cada mitose, telômero perde regiões
nucleotídicas (cerca de 12 nucleotídeos a
cada divisão);
● Sinal para a célula cessar as divisões –
morre ou não se divide novamente.
Fases do Ciclo:
1-Interfase:
A interfase é um período de intensa atividade
metabólica, no qual ocorre o crescimento da célula,
além de sua preparação para a divisão celular. É
caracterizada por três fases: G1, S e G2
a) Fase G1
-Caracteriza-se pelo reinício da síntese de RNA e
proteínas que estava interrompida durante a
mitose (fase M).
-Com essas sínteses, a célula cresce
continuamente durante essa etapa, como continua
fazendo durante S e G2.
-A maior taxa de síntese de RNA é detectada em
G1 e no começo da fase S, quando 80% dos RNA
sintetizados são representados pelo RNA
ribossômico (rRNA).
-Embora algumas proteínas tenham picos de
síntese ao longo de G1, a maioria delas, do total
existente na célula, é sintetizada continuamente
nessa fase.
b) Fase S
-O início da síntese do DNA marca também o início
da fase S e, na maioria dos casos, é um ponto de
não retorno do ciclo, que leva necessariamente à
divisão celular.
- Durante o período S, a célula duplica seu
conteúdo de DNA elaborando réplicas perfeitas
das moléculas de DNA – replicação do DNA.
-Toda célula eucariótica diplóide inicia seu ciclo em
G1 com uma quantidade de DNA igual a 2n.
-Durante o período, essa quantidade duplica,
passando de 2n para 4n, 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 2n idêntica à da
célula-mãe.
Replicação do DNA. O processo de replicação (ou
duplicação do DNA) consiste na cópia do material
genético a partir da ação combinada de várias
enzimas, com destaque para a DNA polimerase.
Para tal, ocorre a separação das fitas da dupla
hélice do DNA com a quebra das ligações de
hidrogênio entre as bases nitrogenadas e, então,
cada fita passa a atuar como molde para a
produção de uma nova fita. Com isso, as duas
moléculas de DNA resultantes terão, cada uma,
uma fita molde e uma fita recém sintetizada,
caracterizando a replicação como um processo
semiconservativo.
c) Fase G2:
-Nessa fase, a célula reabastece seu estoque de
energia e sintetiza proteínas necessárias para a
manipulação e movimentação dos cromossomos.
-Algumas organelas são duplicadas e o
citoesqueleto é desmontado para prover recursos
para a mitose.
- Além disso, há um aumento adicional no tamanho
da célula. As preparações finais para a fase
mitótica devem ser completadas antes do final de
G2.
2-Fase M:
-é a mais curta do ciclo, porém o mais complexo
devido a reorganização de todos os componentes
celulares e a distribuição de forma igualitária entre
as duas células filhas.
-Durante a mitose (divisão nuclear), os
cromossomos condensam-se e ocorre a ruptura do
envelope nuclear da maioria das células, o
citoesqueleto se reorganiza para formar o fuso
mitótico e os cromossomos movem-se para polos
opostos.
- A segregação cromossômica, então, é
normalmente seguida da citocinese (divisão
celular).
-Uma das características mais marcantes do
controle do ciclo celular é que um único complexo
proteico,M-Cdk, ocasiona todos os diversos e
complexos rearranjos celulares que ocorrem nos
estágios iniciais da mitose.
- A M-Cdk aciona a condensação dos
cromossomos replicados em estruturas
semelhantes a bastões compactos preparando-os
para segregação, e ela induz também a montagem
do fuso mitótico que separará os cromossomos
condensados e os segregará para suas
células-filhas.
-Em células animais, a M-Cdk também promove a
desintegração do envelope nuclear e rearranjos do
citoesqueleto de actina e do aparelho de Golgi.
A ativação de M-Cdk inicia com o acúmulo de
M-ciclina, cuja produção começa logo depois da
fase S; a sua concentração então aumenta
gradualmente e ajuda a definir o momento de início
da fase M. Os complexos M-Cdk são formados
ainda inativos, e sua ativação súbita no final de G2
é acionada pela ativação de uma
proteína-fosfatase (Cdc25) que remove as
fosfatases inibidoras que mantêm a atividade das
Cdks bloqueada. Uma vez ativada, cada complexo
M-Cdk pode ativar indiretamente mais M-Cdk, ao
fosforilar mais Cdc25.
-A fase M é dividida em seis estágios, sendo que
os cincos primeiros fazem parte da mitose –
prófase, pró-metáfase, metáfase, anáfase e
telófase -, enquanto o último estágio constitui a
citocinese.
Mitose:
a) Prófase:
-A prófase caracteriza pela condensação gradual
das fibras de cromatina, que vão progressivamente
tornando-se mais curtas e espessas, até formar
cromossomos.
- O processo torna os cromossomos visivelmente
individualizados e nitidamente compostos por seus
dois elementos longitudinais idênticos, as
cromátides-irmãs, as quais carregam o material
genético duplicado na interfase.
- As cromátides-irmãs condensadas são mantidas
juntas pelo centrômero, que é uma sequência de
DNA que se liga às proteínas para formar o
cinetócoro – o sítio final de ligação dos
microtúbulos do fuso mitótico.
↪A condensação cromossômica é fundamental
para evitar o emaranhamento ou rompimento do
material genético durante sua distribuição às
células-filhas.
-Enquanto isso, no citoplasma, centrossomos
agem na formação do fuso mitótico como centros
nucleadores da polimerização de tubulina em
microtúbulos.
- Os centrossomos são estruturas que, nas células
animais, são constituídas por um par de centríolos
(denominado diplossomo) e um material
pericentriolar amorfo e eletrondenso, a partir do
qual emanam fibras de microtúbulos radiais
(centrossomos + microtúbulos radiais = áster).
-São duplicados durante a interfase para que
possam auxiliar na formação dos dois polos do
fuso mitótico e para que cada célula-filha possa
receber seu próprio centrossomo.
-Com isso, durante a prófase, os centrossomos
separam-se e movem-se para lados opostos do
núcleo, onde atuarão como os pólos do fuso
mitótico.
b) Pró-metáfase
-A entrada na pró-metáfase é caracterizada pelo
desarranjo do envelope nuclear, fruto da
fosforilação das lâminas nucleares pelo complexo
ciclina B/cdk1.
-Assim, o material genético tem acesso ao
citoplasma, onde os cromossomos poderão se unir
aos polímeros do microtúbulo, em uma região
localizada no centrômero e denominada
cinetócoro, para dar início à formação do fuso
mitótico.
-Ligados aos microtúbulos por meio do cinetócoro,
os cromossomos são arrastados para trás e para
frente até finalmente se alinharem na placa
metafásica no centro do fuso. Neste estágio, as
células atingem a metáfase.
c) Metáfase:
-A metáfase é marcada pela localização dos
centrossomos nos pólos da célula e pelo
alinhamento das cromátides irmãs no plano
equatorial da mesma.
-O alinhamento das cromátides na placa
metafásica, através do fuso mitótico, garante, ao
processo de divisão celular, que o conteúdo
genético, duplicado na intérfase, seja distribuído de
forma homogênea para ambas as células filhas.
-O alinhamento das cromátides irmãs no plano
equatorial é uma condição essencial para o
prosseguimento do ciclo celular.
-Este requisito é considerado o terceiro ponto de
restrição (ou verificação) do ciclo.
d) Anáfase:
-Caso as cromátides irmãs estejam devidamente
alinhadas no plano equatorial da célula, um
complexo protéico, denominado Complexo
Promotor da Anáfase, será ativado.
- Este complexo é responsável pela degradação
das coesinas, e consequente separação das
cromátides irmãs, além de induzir a degradação
proteolítica da ciclina B, dando início ao processo
de inativação do complexo ciclina B/cdk1.
- A separação das cromátides irmãs marca o início
da anáfase.
- Logo em seguida, tem-se início o processo de
encurtamento dos microtúbulos ligados aos
cinetócoros.
-Este encurtamento, alvo da instabilidade dos
microtúbulos e que parece estar associado à
inativação parcial dos complexos ciclina B/cdk1, é
responsável pela movimentação dos cromossomos
em direção aos pólos da célula, o que é reforçado,
ainda mais, pelo movimento dos centrossomos em
direção às extremidades celulares por meio dos
microtúbulos astrais, que o conectam à membrana
plasmática.
-Assim, no final da anáfase, os cromossomos
duplicados na fase S estão dispostos nos pólos
opostos da célula.
-Cada extremidade celular, contém, assim, uma
cópia idêntica do material genético da célula mãe.
e) Telófase:
-Podemos dizer que a telófase é como um
processo reverso àquele iniciado na mitose: o
envelope nuclear é reorganizado, o fuso mitótico é
desfeito e os cromossomos são descondensados.
-O envelope nuclear é reorganizado a partir da
fusão das vesículas originadas do seu desarranjo
durante a pró-metáfase.
-Acredita-se que estas vesículas se liguem aos
cromossomos através das lâminas nucleares,
dando início a um processo de fusão vesicular que
culmina com a regeneração do envelope nuclear e
o confinamento do material genético no interior do
núcleo recém formado.
-A inativação das condensinas promove a
descondensação dos cromossomos e o retorno da
cromatina como a configuração estrutural do
material genético.
- Por fim, o nucléolo é reorganizado,
restabelecendo as feições originais do núcleo
interfásico.
- A divisão celular termina, no entanto, com a
divisão do citoplasma em um processo conhecido
como citocinese.
-A citocinese tem início na anáfase, terminando na
telófase.
- Em células animais, um anel contráctil formado
por filamentos de actina e miosina é responsável
pela compressão da membrana plasmática de
forma a gerar as duas células filhas.
Meiose:
- essencial para a reprodução sexuada, e que
ocorre apenas nas células germinativas.
- responsável pela formação de gametas
haplóides, ou seja, com a metade do conteúdo
cromossômico das células somáticas.
-ao final da meiose, quatro células filhas haplóides
são geradas a partir de uma única célula mãe, em
duas divisões celulares sequenciais.
-é dividida em:
● meiose I: tem início logo após a duplicação
do material genético na fase S da intérfase,
e é dividida em quatro fases: prófase I,
metáfase I, anáfase I e telófase I.
-Durante a prófase I, os cromossomos
homólogos são pareados, ocorrendo a
permuta de material genético
(recombinação ou ‘crossing-over’) entre
estes cromossomos.
↪ Essa permuta é responsável pela
diversidade genética proporcionada pela
reprodução sexuada.
- Ao fim da meiose I, cada uma das duas
células filhas contém um membro de cada
par de cromossomos homólogos,
consistindo, estes, de duas cromátides
irmãs.
● meiose II: ocorre sem que as células
geradas pela meiose I entrem na intérfase,
ou seja, não ocorre uma nova duplicação
do material genético.
-Ao término da telófase I, as células entram
diretamente na prófase II, seguindo então
para a metáfase II, anáfase II, e, finalmente,
para a telófase II.
-Na anáfase II, as cromátides irmãs são
segregadas para os pólos da célula. Assim,
cada célula deverá conter apenas uma
cópia de cada cromossomo homólogo, ou
seja, ao término da meiose teremos 4
células haplóides.
-A exceção fica por conta da formação dos
oócitos, durante a oogênese, onde apenas
3 células são geradas.
- A diploidia é restaurada por ocasião da
fertilização e formação de um novo
indivíduo
Pareamento dos cromossomos homólogos
-o modo como esses cromossomos replicadosserão manipulados é diferente entre a meiose e a
mitose.
-na mitose, os cromossomos replicados se alinham
de forma aleatória sobre a placa metafásica;
↪conforme a mitose avança, as duas
cromátides-irmãs são separadas originando
cromossomos individuais, e as duas células-filhas
herdam uma cópia de cada cromossomo paterno e
uma cópia de cada cromossomo materno, assim,
todo o conjunto de informação genética de uma
célula é transmitido para suas células-filhas
inalterado.
-na divisão I da meiose, os cromossomos
homólogos paternos e maternos replicados
(incluindo os dois cromossomos sexuais
replicados) formam pares, unindo-se
longitudinalmente uns aos outros antes de
alinharem sobre o fuso.
↪esse pareamento físico dos dois cromossomos
equivalentes é essencial, pois permite que os
cromossomos de origem paterna e materna
segreguem-se em diferentes células-filhas na
primeira divisão.