Aula 01 - O ciclo celular
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Aula 01 - O ciclo celular


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Xenopus mede mais 
de 1mm. (Foto de Tony Mills, publicada em 
Molecular Biology of the Cell, Garland Pub. Co.)
BIOLOGIA CELULAR II | O ciclo celular
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CONTROLE INTERNO DO CICLO
A princípio, acreditava-se que o controle do ciclo celular estava 
no núcleo das células, mas um experimento crucial demonstrou que o 
controle é exercido por moléculas do citoplasma.
O experimento consistia em retirar com uma agulha bem \ufb01 na 
uma porção do citoplasma de um ovócito fecundado (zigoto) e injetar o 
conteúdo em um ovócito não fecundado (Figura 1.5). Pois bem, a célula 
que recebia esse extrato citoplasmático entrava imediatamente em mitose 
(embora fosse haplóide!). Injetando-se o extrato citoplasmático de uma 
célula na fase G2, não produzia nenhum efeito no ovócito. Concluiu-se, 
então, que no citoplasma do zigoto havia um fator promotor de mitose
ou MPF (de M-phase promoting factor).
Quando o MPF foi purificado, constatou-se que ele 
continha uma única enzima: uma proteína quinase (veja o boxe).
Ao fosforilar proteínas-chave, eventos característicos da mitose como 
a condensação dos cromossomos, desagregação do envoltório nuclear 
e outros eram disparados. 
 Quinases
São enzimas que 
catalisam uma reação 
em que uma outra 
proteína é fosforilada, 
isto é, um fosfato vindo 
do ATP liga-se a um 
de seus aminoácidos. 
Essa reação pode ser 
rapidamente revertida 
pela ação de um 
outro tipo de enzima 
\u2013 as fosfatases. A 
adição ou remoção de 
grupos fosfato é uma 
das maneiras mais 
freqüentes de ativação e 
inativação de moléculas 
(Aulas13 e 14 de 
Biologia Celular I). 
Figura 1.5: Demonstração experimental da presença do fator de promoção de mitose. Apenas 
o extrato do citoplasma de células na fase M é capaz de induzir a divisão de um ovócito não fecundado. 
Injeção de extrato 
de citoplasma de 
zigoto na fase M
Núcleo
Formação de 
fuso mitótico
Injeção de extrato 
de citoplasma de 
célula em intérfase
Ovócito inicia mitose Ovócito não se divide
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Um fato intrigante é que essas quinases estavam presentes no ovo 
de Xenopus em todas as fases do ciclo celular, enquanto a ativação do 
MPF era cíclica (Figura 1.6). Como poderiam essas quinases estarem 
ativadas apenas em determinado momento? 
Figura 1.6: Após injeção do extrato citoplasmático de Xenopus, a atividade 
da MPF aumenta rapidamente, caindo abruptamente ao final da mitose. 
Essa pergunta não foi respondida através de experimentos feitos 
com ovos de Xenopus e sim ovos de mariscos. Nesses organismos, foram 
detectadas proteínas cuja concentração ia aumentando gradativamente 
durante a fase S, caindo abruptamente quando a célula entrava na fase 
M (Figura 1.7). Essas proteínas foram batizada de ciclinas.
Figura 1.7: A concentração citoplasmática da ciclina disparadora da mitose aumenta gradativa-
mente durante a intérfase, caindo abruptamente ao final da mitose. A concentração da quinase 
promotora da mitose é constante ao longo de todo o ciclo celular, apenas sua atividade varia.
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Concluiu-se assim que o MPF é, na verdade, um complexo 
de proteínas: uma ciclina e uma quinase dependente dela, ou Cdk
(cyclin dependent kinase) (Figura 1.8). Após a descoberta da ciclina e da 
Cdk disparadoras da mitose \u2013 M-ciclina e M-Cdk \u2013 foram identi\ufb01 cadas 
outras ciclinas (e respectivas Cdks) disparadoras de outros eventos do 
ciclo celular. Assim, embora as Cdks estejam presentes o tempo todo, sua 
atividade é regulada pela presença, ou não, da ciclina que a ativa.
Figura1.8: Para que determinada fase do ciclo 
celular se inicie, é necessária a ativação da Cdk 
por uma ciclina específica. A Cdk ativa, por sua 
vez, vai fosforilar outras moléculas e provocar 
mudanças na célula, como a condensação dos 
cromossomos, a formação do fuso mitótico etc.
Também \ufb01 cou mais clara a dinâmica de ativação das Cdks: as 
ciclinas da mitose, por exemplo, começam a ser sintetizadas no início 
da fase G1. Sua concentração citoplasmática vai aumentando até atingir 
a concentração reativa. Isso ocorre imediatamente antes de a célula 
entrar na fase M. Nesse intervalo, a célula estará cumprindo o roteiro 
de atividades das fases G1 (crescimento), S (duplicação do DNA) e 
G2 (crescimento), sempre pela ativação de Cdks especí\ufb01 cas dessas 
etapas, que vão sendo ativadas por ciclinas cuja concentração reativa 
é alcançada primeiro.
CONTROLE EXTERNO DO CICLO: A ORDEM DOS FATORES 
ALTERA O PRODUTO
Um ponto fundamental para o ciclo celular dar certo é que cada 
evento só seja iniciado quando for concluída a fase anterior (o mesmo 
princípio da correta lavagem de roupas: nada de enxaguar antes de 
ensaboar). Não é difícil prever as conseqüências desastrosas de entrar 
em mitose antes de concluída a duplicação do DNA, ou da entrada na 
fase S sem que a célula tenha crescido o su\ufb01 ciente. Por isso, ao longo 
Quinase dependente 
de ciclina (Cdk)
Ciclina
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do ciclo celular existem diversos pontos de checagem. Para passar à 
etapa seguinte, cada item da etapa anterior é checado e, se não estiver 
cumprido, o ciclo celular não avança. Veja na Figura 1.9 quais são esses 
pontos de checagem. 
Figura 1.9: Ao longo do ciclo celular existem três pontos de checagem: em G1, G2 e em M. Em cada um 
desses pontos, são checados os itens correspondentes às perguntas contidas nas caixas. Se todos esti-
verem corretos, a célula passa à etapa seguinte, cumprindo a \u201cordem\u201d inserida na caixa sombreada.
Uma célula pode \ufb01 car muito tempo em G1 se não houver nutrientes 
su\ufb01 cientes para manter um número maior de células. Do mesmo modo, 
a disponibilidade de espaço também limita a proliferação celular. 
Além disso, mesmo com nutrientes e espaço su\ufb01 cientes, as células não 
se dividem se não receberem de outras a informação de que devem 
se dividir. Esta informação vem na forma de moléculas sinalizadoras 
chamadas fatores de crescimento, detectadas por receptores de superfície. 
O somatório de sinais, que engloba os nutrientes, o espaço disponível 
e os fatores de crescimento, constitui a resposta para a pergunta 
\u201cO ambiente é favorável?\u201d feita na checagem de G1.
Em G1 a célula precisa crescer para recuperar o volume perdido 
ao ter o citoplasma dividido entre as células-\ufb01 lhas. Esse crescimento, 
naturalmente, depende de um ambiente favorável para a obtenção de 
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nutrientes, de temperatura e pH adequados à realização dos processos 
metabólicos. Não se sabe como a célula consegue calcular que o volume 
do citoplasma em relação ao núcleo atingiu a proporção correta, mas 
quando isso acontece a célula \ufb01 ca liberada para entrar na fase S, de 
síntese do DNA.
A decisão de entrar na fase S da intérfase é conhecida como 
ponto de Start, pois inicia um processo que é irreversível a partir desse 
ponto. Depois que uma célula inicia a duplicação do genoma, terá de 
se dividir ou morrer.
O segundo ponto de checagem está em G2. Aí o tamanho e o 
ambiente são novamente conferidos. Embora o maior crescimento 
ocorra em G1, a célula pode crescer mais um pouco em G2. Entretanto, 
o ponto mais importante a ser conferido é se o DNA está total e 
corretamente duplicado. Nesse ponto, várias anomalias genéticas, como 
mutações e deleções, podem ser detectadas e corrigidas, ou as células 
defeituosas podem ser eliminadas. Uma falha nesse ponto pode levar ao 
desenvolvimento de tumores malignos.
A última chance de eliminar uma célula defeituosa é no ponto 
de checagem que antecede a saída da fase M. Enquanto todos os