Ciclo celular e Divisão celular

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Ciclo celular: 
A função mais básica do ciclo celular é duplicar 
de maneira acurada a grande quantidade de DNA 
nos cromossomos e então segregar o DNA para 
as células-filhas geneticamente idênticas, de 
modo que cada célula receba uma cópia 
completa de todo o genoma; 
A célula também duplica suas outras 
macromoléculas e organelas e duplica seu 
tamanho antes de se dividir. 
 
O ciclo celular é dividido em duas fases principais: 
→ (divisão da célula); 
→ (período entre duas divisões). 
A interfase compreende os períodos G1, S e G2 
 
 
 
 
Interfase: 
 
: a célula cresce e torna-se fisicamente 
maior, cópia organelas, e fabrica os componentes 
moleculares que usará nas etapas posteriores; 
 a célula sintetiza uma cópia completa do 
DNA no núcleo. Também duplica o centrossomo 
dos microtúbulos, que auxiliará na separação dos 
cromossomos durante a fase M. 
 a célula cresce mais, produz proteínas e 
organelas e começa a reorganizar seu conteúdo 
em preparação à fase M. Termina com o início 
da mitose. 
 
Durante a fase S (S = síntese), a célula replica 
seu DNA e centrossomos; 
A fase S é precedida e sucedida por duas fases 
de intervalo – G1 e G2 (do inglês gap) – durante 
as quais a célula continua a crescer; 
Durante as fases de intervalo, a célula monitora 
tanto seu estado interno como o meio externo. 
 
Célula que tem dano no DNA e não consegue 
corrigi-lo pode sofrer apoptose (morte celular 
programada) 
O regula a 
progressão pelo ciclo celular em três pontos 
principais: 
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O sistema de controle confirma que o meio é 
favorável para a proliferação antes de prosseguir 
para a replicação do DNA; 
A proliferação celular requer tanto nutrientes 
suficientes quanto moléculas-sinal específicas no 
meio extracelular; 
Se as condições extracelulares forem 
desfavoráveis, as células podem atrasar seu 
progresso e até mesmo entrar em um estado 
especializado de G0 (G zero). 
 
O sistema de controle do ciclo celular depende 
de proteínas-cinase ativadas ciclicamente 
(dependente de ciclina) chamadas de Cdks. 
Concentração da ciclina M (alta concentração 
em mitose) regula o ciclo celular. Interfase baixa 
concentração de ciclina. Ativado o gene da ciclina 
M no DNA, transcrição do gene que codifica 
ciclina M, produção RNA mensageiro, que 
codifica a cilcina M, traduzido em proteína - 
proteína ciclina M que pode se ligar a uma cinase 
dependente de ciclina. Níveis altos de M-Cdk 
quando a mitose deve começar a ocorrer. 
 
 
 
 
Cada um desses complexos ciclina-Cdk fosforila 
um grupo diferente de proteínas-alvo na célula; 
Por meio da ativação de diferentes conjuntos de 
proteínas-alvo, cada tipo de complexo promove 
o início de uma etapa de transição diferente no 
ciclo. 
Ex. G1-Cdks, fosforilam proteínas reguladoras que 
ativam a transcrição de genes necessários para 
a replicação do DNA. 
 
 
As concentrações de ciclina são reguladas pela 
transcrição e pela proteólise 
A degradação da ciclina pode ajudar a promover 
a transição de uma fase do ciclo celular para a 
próxima. 
Depois que ocorre a mitose, diminui a 
concentração de ciclina M, porque a ciclina é 
degradada. As ciclinas M são marcadas com 
cadeia de ubiquitina, um complexo proteico 
(proteassomo) identifica a ciclina para 
degradação. Proteassomo se liga a cadeia de 
ubiquitinas e degrada a ciclina M – início da 
interfase. 
 
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As proteínas-cinase e as fosfatases regulam a 
atividade de complexos ciclina-Cdk específicos e 
ajudam a controlar a progressão pelo ciclo 
celular. Complexo fosforilado pela cinase inibidora 
(Wee 1), adicionando 2 fosfatos no M-Cdk 
(inativa), para que a mitose não inicie no 
momento errado. Fosfatase ativadora (Cdc25) 
chega na M-Cdk inativa e tira o fosfato, ativando 
o complexo para o início da mitose. 
Cinase inibidora inibe o complexo dependente de 
ciclina, que regulam as transições do ciclo. 
 
A atividade de Cdk pode ser bloqueada por 
proteínas inibidoras de Cdk 
Ex. Algumas proteínas inibidoras de Cdk ajudam 
a manter as Cdks em um estado inativo durante 
a fase G1 do ciclo, retardando, assim, a 
progressão para a fase S; 
A pausa nesse ponto de verificação dá à célula 
mais tempo para crescer, ou permite que ela 
espere até que as condições extracelulares 
sejam favoráveis para a divisão. 
Proteína inibidora p27 age durante a fase G1 do 
ciclo, se sente que o meio não está favorável 
para divisão, a célula codifica p27, fazendo com 
que a proteína se ligue ao complexo, inativando. 
(p27-ciclina-Cdk inativo) 
 
O sistema de controle do ciclo celular pode 
pausar o ciclo de várias formas 
Nessas transições, o sistema de controle 
monitora o estado interno da célula e as 
condições no seu ambiente, antes de permitir 
que a célula inicie a próxima etapa. 
Exemplos: 
→ Somente permite o início da fase S se as 
condições do meio forem apropriadas; 
→ Somente inicia a mitose depois que o 
DNA foi completamente replicado; 
→ Somente inicia a segregação dos 
cromossomos depois que os 
cromossomos duplicados estiverem 
corretamente alinhados no fuso mitótico. 
 
Os mitógenos promovem a produção de ciclinas 
que estimulam a divisão celular; 
As células de mamíferos apenas irão se 
multiplicar se forem estimuladas por sinais 
extracelulares, chamados de mitógenos, 
produzidos por outras células; 
Se privadas de tais sinais, o ciclo celular 
permanece em G1; 
Se a célula é privada de mitógenos por tempo 
suficiente, ela interrompe o ciclo celular e entrará 
em um estado não proliferativo, no qual a célula 
pode permanecer por dias ou semanas, meses 
ou mesmo pelo tempo de vida do organismo. 
Proteína retinoblastoma (Rb) 
Mitógeno se liga a uma proteína na membrana 
da célula, gerando uma cascata de sinalização, 
que ativa o complexo Cdk G1 e complexo Cdk 
G1-S. Os complexos fosforilam a Rb – inativando. 
Regulador da transcrição ativado, transcreve e 
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traduz proteínas intracelulares que estão 
relacionadas ao processo de proliferação celular, 
iniciando o processo de divisão da célula. Se a 
célula não recebe o mitógeno, os complexos não 
são ativados, a célula não prolifera. A Rb está no 
núcleo ligada ao regulador da transcrição. 
 
 
 
O pode pausar temporariamente a 
progressão por G1. O DNA danificado ativa 
proteínas cinases que fosforilam a p53, p53 
estando ativa se liga a região do gene p21, 
proteína p21 se liga ao complexo Cdk-S, parada 
do ciclo celular até que a célula consiga replicar 
o dano. Caso não ocorra dano a p53 é degradada 
no citoplasma da célula. 
 
A pode pausar o ciclo celular 
em G2. Quando o DNA é danificado ou replicado. 
Quando o DNA é danificado ou replicado de 
forma incompleta, a própria Cdc25 é inibida, 
impedindo a remoção dos fosfatos inibidores; 
Assim, a M-Cdk permanece inativa e a fase M 
não é iniciada até que a replicação do DNA esteja 
completa e qualquer dano ao DNA seja reparado. 
A principal pausa no ciclo é causada pela inibição 
da fosfatase ativadora, quando o DNA não está 
completamente replicado. 
Uma vez que a célula tenha replicado seu DNA 
com sucesso na fase S e progredido por G2, ela 
está pronta para entrar na fase M; 
Durante esse período relativamente curto, a 
célula dividirá seu núcleo (mitose) e então seu 
citoplasma (citocinese). 
Resulta na produção de duas células-filhas 
geneticamente idênticas e que apresentam o 
mesmo número de cromossomos que a células 
que lhes deu origem. 
 
 
Fase que precede qualquer divisão celular; 
Ocorre a duplicação do DNA e a formação de 
cromossomos duplos; 
Possuí três fases: 
→ G1: pré-síntese (cromossomos simples); 
→ S: Síntese de DNA; 
→ G2: Pós-síntese (cromossomos duplos). 
 
 
 
Prófase: 2 estados, centrossomos dos 
microtúbulos migram para os polos da célula. 
Prometafase: carioteca se desintegra do núcleo 
 
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Divisão celular:Mitose 
 
 
Cada parte do cromossomo é uma cromátide 
irmã, quando a célula se divide, cada cromátide 
vai para uma célula filha. 
Durante a prófase as cromátides condensam-se, 
forma-se o fuso mitótico e o nucléolo se 
desintegra; 
Durante a prometáfase a carioteca se 
desintegra; 
 
A detecção dos cromossomos como filamentos 
delgados indica o início da prófase. 
 
Migração centrossomos para os polos, 
microtúbulos se polimerizam e proteínas 
motoras se ligam, microtúbulos que se ligam 
entre centrossomos de polos diferentes são 
interpolares. Microtúbulos que se ligam ao 
cinetócoro (placa proteica ligada ao 
cromossomo) 
 
Entre prófase e metáfase a membrana já se 
desintegrou, permite que microtúbulos do 
cinetócoro se liguem aos microtúbulos dos 
cromossomos. 
 
 
 
Na metáfase se forma o alinhamento dos 
cromossomos. 
Os cromossomos atingem o máximo em 
espiralação, encurtam e se localizam na região 
equatorial da célula. 
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A separação das cromátides irmãs, puxadas 
sincronicamente para polo da célula pelos 
microtúbulos. Polos vão se distanciando e 
microtúbulos do cinetócoro diminuem, se 
despolarizam 
 
 
 
Conjunto de cromossomos nos dois polos da 
célula. Começa a formar uma nova membrana 
nuclear. Cada célula já tem o seu centrossomo e 
material genético. Microtúbulos distribuem 
organelas 
 
 
Citocinese: 
Divisão do citoplasma da célula em duas, forma 
anel contráctil – só nas células animais (filamentos 
de actina e miosina) em torno de toda membrana 
plasmática da célula no local onde a célula deve 
se dividir. Envelope nuclear bem definido nas 
células filhas. A célula vegetal da origem a duas 
células filhas menores. 
 
 
 
As células de um organismo multicelular são 
membros de uma comunidade altamente 
organizada; 
O número de células nessa comunidade é 
fortemente regulado – não apenas pelo controle 
da velocidade da divisão celular, mas também 
pelo controle de morte celular; 
Se as células não são mais necessárias, elas 
cometem suicídio pela ativação de um programa 
de morte intracelular – um processo chamado 
de morte celular programada. 
 
Uma célula que passa pelo processo de apoptose 
morre de modo limpo, sem danificar as suas 
vizinhas. 
→ Uma célula em apoptose se enruga e 
condensa; 
→ O citoesqueleto colapsa; 
→ O envelope nuclear se desmonta; 
→ DNA do núcleo se quebra em 
fragmentos. 
 
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As duas vias de sinalização melhor entendidas 
que podem ativar a cascata de caspase levando 
à apoptose em células animais são chamadas de 
 e ; 
Cada uma usa sua própria pró-caspase iniciadora 
e seu complexo de ativação. 
 
 
A maquinaria responsável pelo apoptose parece 
ser similar em todas as células animais; 
Ela envolve a família caspase de proteases; 
As caspases são produzidas como precursores 
inativos chamados de pró-caspases; 
As pró-caspases são normalmente ativadas por 
clivagem proteolítica em resposta a sinais que 
induzem a apoptose; 
As caspases ativadas clivam e assim ativam 
outros membros da família das pró-caspases, 
resultando em uma cascata proteolítica cada vez 
maior. 
 
Caspases também clivam outras proteínas-chave 
na célula; 
Clivam as proteínas que formam a lâmina nuclear 
subjacente ao envelope nuclear. Essa clivagem 
causa a quebra irreversível da lâmina nuclear, 
dessa forma, a célula se desmantela. 
Uma vez que a célula alcançou um ponto crítico 
ao longo do caminho para a destruição, ela não 
pode voltar atrás. É importante que a decisão 
para morrer seja fortemente controlada. 
 
 
Proteínas da família Bcl2 regulam a via intrínseca 
do apoptose 
 
 
 
 
 
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Os fatores de sobrevivência suprimem a 
apoptose. Se a célula recebe estímulo para 
apoptose bloqueia Bcl2. 
 
Receptores da superfície celular ativam a via 
extrínseca do apoptose. Via extrínseca esta 
ligada com um sinal extracelular (ligante Fas) que 
se liga a um receptor de morte Fas. Ativação 
caspase, célula desencadeia ativação para morte 
celular.