Ciclo celular - mitose

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Ciclo celular - mitose
É o processo pelo qual as células de muitos organismos se dividem, inclusive as células do nosso corpo, denominadas de células somáticas - células que formam nosso corpo. 
Por que as células se dividem?
· Crescimento e desenvolvimento - adulto 100 trilhões de células; a partir da fusão do espermatozóide com o ovócito secundário - a partir de uma única célula - forma-se um organismo completo. 
· Reposição de células mortas
· Regeneração de partes danificadas de tecidos e órgãos
· Reprodução de organismos unicelulares e multicelulares
Na mitose, sempre terá uma célula parental que irá se dividir formando duas células geneticamente iguais a ela. A velocidade de divisão é diferente dependendo do tipo celular:
Células que se dividem continuamente
Na imagem, é possível observar um corte histológico da pele humana corado com He. Existem várias camadas de células e as mais superficiais (em rosa salmão). As camadas basais, que estão mais próximas do tecido conjuntivo/da derme , elas se dividem continuamente , se diferenciando na região do meio, depois elas morrem (células queratinizadas) e são perdidas a todo momento.
 
· Células da camada basal da epiderme, do epitélio que reveste o intestino delgado, dos folículos capilares, da medula óssea, do sistema linfático, embrionárias
Células que se dividem em resposta a estímulos 
· Hepatócitos, fibroblastos da pele, células renais, musculares, lisas, do pâncreas, do ovário, do pulmão, endoteliais, ósseas, da glândula adrenal
Na imagem, vemos hepatócitos (células do fígado). 
Os estímulos podem ser - fator de crescimento (moléculas extracelulares que estimulam aquela célula a entrar em processo de divisão ou pode ser uma lesão, por exemplo.
Células que perderam permanentemente a capacidade reprodutiva
· Neurônios, células musculares cardíacas 
Quando ocorre uma lesão no músculo cardíaco, ocorre perda de células musculares, perda de tecido por aquela lesão e as células saudáveis não conseguem se dividir para recuperar aquele tecido lesionado. Então, ocorre uma invasão de fibroblastos naquela região e preenche a região perdida com tecido conjuntivo. Mas não ocorre recuperação por divisão celular.
Células diferenciadas que são substituídas via células-tronco pluripotentes (indiferenciadas)
· Células de vida curta - células mais superficiais da epiderme, células sanguíneas
Ciclo celular
Para que esse processo ocorra, as células precisam duplicar o seu material genético. O processo de replicação vai ocorrer antes que a célula consiga transmitir seu material genético para as células filhas. 
Intérfase 
Cromossomos não são individualmente visualizados na microscopia de luz. O que se enxerga é a cromatina.
Na imagem mostra como está organizado o citoesqueleto no citoplasma. Em verde tem-se os microtúbulos no citoplasma e em roxo é o núcleo da célula. 
A interfase é dividida em três períodos: G1, S e G2.
Para que a divisão celular ocorra, é preciso primeiramente, de fatores extracelulares (fatores de crescimento) que são peptídeos, proteínas, hormônios localizados no meio externo da célula que interagem com a superfície da membrana da célula. Então, existem receptores específicos na membrana da célula que interagem com essas moléculas extracelulares e quando ocorre a ligação desses fatores de crescimento com as proteínas receptoras de membrana, desencadeiam respostas intracelulares. São sintetizadas moléculas internas que ativam aquela célula a entrar no ciclo celular que culmina na mitose (na célula se dividindo).
· G1 - está ocorrendo síntese de proteínas no citoplasma da célula e crescimento da célula.
(Período G1)
Em vermelho estão representadas as moléculas de Dna (material genético da célula).Apenas uma molécula de Dna por cromossomo 2n=3.
(Períodos S e G2)
Ocorre a duplicação do material genético. Tem-se formação de um cromossomo duplicado (junção de duas moléculas de Dna).
· Ligação de moléculas externas a receptores de membrana da célula vão desencadear respostas internas que vão ativar a célula a entrar em divisão celular. 
R é o ponto de restrição, é um momento crítico para a célula pois ela precisa decidir se ela entra na próxima fase, que é a S, ou se ela sai do ciclo e entra em G0 (significa que a célula irá ficar quietinha chama-se de célula quiescente, desistindo de entrar em divisão), caso ela ultrapasse o ponto crítico - fator de restrição - ela se compromete a avançar no ciclo.
O que faz essa célula ultrapassar no ciclo:
Síntese de proteínas no citoplasma da célula que fazem com que o ciclo progrida, em resposta a aqueles fatores externos que se ligaram aos receptores da membrana. Se o nível de proteínas dessa célula ultrapassar um certo limiar, a célula avança no ciclo indo para a próxima fase. 
Outro ponto importante em G1, existem proteínas que conseguem identificar se o Dna está íntegro o suficiente para que ele possa ser transmitido para as células filhas. Se tiver algum erro ou lesão na célula de Dna, é ativado o processo de reparo e a síntese de uma proteína específica, que é a P53, ela é ativada e aumenta os níveis dessa proteína. Essa proteína consegue parar o ciclo e iniciar o processo de reparo para que essa lesão seja corrigida antes que o ciclo avance. 
Se estiver tudo correto, o ciclo avança para a fase S.
· S - Ocorre a replicação do Dna. O S é de síntese. 
· G2 - possui um mecanismo celular que verifica se esse material genético foi completamente replicado e se foi corretamente replicado e então, se a célula está apta a entrar na fase M (mitose).
Mitose
Prófase
 (pró=início/antes; fase=período)
Antes ainda da célula entrar em processo de mitose, na interfase ocorre o processo de duplicação dos centrossomos.
Centrossomos são proteínas, na imagem representadas em amarelo, associado com ele (em seu interior) tem-se os centríolos que são formados por microtúbulos. Os centrossomos nas células animais é o centro organizador de microtúbulos (riscos em azul na imagem).
Na interfase, ocorre duplicação do centrossomo, células que não estão em divisão apresentam um centrossomo, antes da divisão isso duplica. 
Polimerização das moléculas de tubulina - ocorre adição de tubulinas na extremidade + para formar o fuso mitótico. então quando a célula entra em prófase, esse processo no citoplasma já está ocorrendo. 
No núcleo, o material genético começa a entrar no processo de condensação. As fibras da cromatina começam a condensar cada vez mais, o material genético começa a se compactar (graus maiores da compactação da cromatina).
A síntese de proteínas que estava ocorrendo na interfase cessa, porque quanto mais condensado o material genético menos acesso as enzimas de transcrição possuem a este material.
Ocorre a fragmentação do nucléolo, como ocorre a parada na síntese de proteínas, os genes deixam de transcrever e o nucléolo fragmenta.
Na imagem vê-se uma célula em prófase, mostrando o citoplasma em verde e no citoplasma são microtúbulos (citoesqueleto) e em laranja o núcleo da célula, já é possível ver os cromossomos individualmente, isso por causa da condensação do material genético.
Pró-metáfase
No final da prófase, e antes da próxima fase tem-se a pró-metáfase, ocorre a fragmentação do envoltório nuclear. Os fragmentos ficam espalhados no citoplasma da célula. Possui duas membranas a interna (associada com citoesqueleto) e a externa (continua com retículo rugoso). Ocorre fosforilação das proteínas do citoesqueleto - fosfato adicionado nas proteínas das lâminas nucleares que fazem com que essa membrana se fragmente.
A dissociação do envoltório nuclear é estimulado por uma fosforilação dessas proteínas do citoesqueleto que tem a função de dar o suporte mecânico para este envoltório. Ao mesmo tempo, o fuso mitótico está sendo formado no citoplasma e os centrossomos migram para regiões opostas da célula. 
Na imagem é possível observar uma pró-metáfase, onde não tem mais envoltório nuclear. Uma vez que os centrossomos migram para os polos opostos, esses microtúbulos estãose alongando por adição de tubulinas nas extremidades +. Não se tem mais o envoltório nuclear. Logo, as proteínas do fuso têm acesso aos cromossomos e se ligam a eles - estão em processo de condensação. O que está em verde na imagem é microtúbulo, eles estão irradiando para se conectarem aos cromossomos.
Metáfase
(meta=meio; fase=período)
Nela, os cromossomos são levados a uma região central da célula (placa equatorial). Os microtúbulos que estavam crescendo em direção aos cromossomos se conectam aos cromossomos por uma região chamada de cinetócoro.
Cinetócoros - proteínas que estão associadas com os cromossomos.
Essas proteínas se ligam às tubulinas do fuso mitótico. 
Cada molécula de Dna (em vermelho na imagem) está conectada a um cinetocoro, que por sua vez está conectado às proteínas do fuso mitótico.
Fase na qual ocorre a condensação máxima dos cromossomos.
Cromossomos metafásicos
O cromossomo está duplicado, já ocorreu a replicação na intérfase. A região central é chamada de centrômero - onde há proteínas do cinetocoro (representadas em vermelho na imagem). As extremidades são os telômeros.
Anáfase 
(Ana=separação; fase=período)
Fase em que os cromossomos se separam. Separação dos cromossomos filhos; Os cromossomos estavam aliados no meio da célula ligados ao fuso mitótico. 
O que faz esses cromossomos se separarem:
· Dissociação de tubulina da extremidade + - as tubilinas vão sendo retiradas do cinetócoro, ocorre despolimerização .
· As proteínas motoras - caminham sob os microtúbulos, se direcionam para a extremidade + - estão ligadas aos microtúbulos interpolares, que diminuem e fazem com que as proteínas deslizem em direções contrárias e gerem uma força de tensão que favorece o distanciamento dos cromossomos.
· Degradação da coezina - proteína que está entre os cromossomos e os mantém unidos nessa configuração. Quando são degradadas (entre a metáfase e a anáfase) juntamente com todos os outros fatores anteriores, ocorre a separação dos cromossomos.
Telófase 
(telo=fim; fase=período)
À medida que os cromossomos vão se aproximando dos centrossomos esse material genético que estava se compactando, vai se descompactando agora.
Ocorre a descondensação/descompactação do material genético e os fragmentos do fuso mitótico que estavam no citoplasma envolvem novamente esse material genético.
Citocinese
(cito=célula; cinese=movimento)
Divisão do citoplasma. Em células animais, tem-se a actina e a miosina atuando no estrangulamento, fazendo com que o citoplasma se separe por uma força de contração.
Citocinese em célula vegetal
Na animal - ocorre estrangulamento na região central para separar o citoplasma.
Nas vegetais o que irá ocorrer - o golgi é o principal local na célula onde ocorre síntese de carboidratos, inclusive muitos dos carboidratos que formam parede celular. Vesículas vindas do golgi com material de parede celular, são localizadas pelos microtúbulos no centro das células, Essas vesículas se fundem até encostarem nas paredes da célula, O interior da vesícula que estava cheio de parede celular vai formar parede celular, por causa da fusão dessas vesículas e a membrana dessas vesículas se fundem formando membrana plasmática interna, nos locais onde a célula se separou e ficou sem parede celular.
Teor de Dna ao longo do ciclo celular
Em G1, tem-se um cromossomo (uma molécula de Dna).
Em S, ocorre replicação e tem-se um cromossomo (com duas moléculas de Dna). Essas duas moléculas de Dna são chamadas de cromátides.
Na fase G2 tem se um cromossomo (duas moléculas de Dna ou duas cromátides).
Na metáfase, tem-se o grau máximo de condensação do material genético, ele se torna mais compactado. 
Na anáfase, ocorre a separação desses cromossomos/cromátides e entra em G1 novamente.
Evolução do teor de Dna (C)
Em G1 a célula tem 2C (quando se fala C ou 1 C considera-se apenas meiose).
Na fase S duplica e torna-se 4C e isso será mantido até o final da anafase.
Na telófase volta para 2C e entra em G1 novamente.
Cariótipo da cebola 2n=16 - célula tratada com colchicina
Essa célula está em metáfase, nesta fase os cromossomos ficam todos alinhados no centro da célula e na imagem estão espalhados, isso ocorre porque esse material foi tratado com colchicina. 
A colchicina é uma droga que consegue se combinar com tubulina livre no citoplasma, formando o complexo colchicina+tubulina. Esse complexo é incorporado no microtúbulo na extremidade+ impedindo a adição de mais tubulinas livres para formar o fuso mitótico. Sem fuso mitótico, não ocorre a divisão, os cromossomos não conseguem migrar para o centro da célula e a divisão para. Por isso, esses cromossomos estão espalhados e não no centro da célula.
A colchicina é usada na citogenética para o estudo dos cromossomos, pois como ela bloqueia a divisão na metáfase (onde os cromossomos estão em seu grau máximo de condensação) é mais fácil o seu estudo.
É utilizada para tratamento de células cancerosas porque bloqueiam a divisão, induzindo a morte celular.
 
Teor de DNA ao longo do ciclo celular
Células humanas 2n=46 cromossomos
· G1: 46 moléculas de DNA (2C)/ 46 cromossomos
· S: duplicação do material genético
· G2: 92 moléculas de DNA (4C)/ 46 cromossomos
· M: separação dos cromossomos filhos
· G1: 46 moléculas de DNA (2C)/46 cromossomos