Ciclo Celular...Ciclo Celular -Mitose Fluxo de microtúbulosno fuso metafásico O comprimento dos...

Ciclo Celular

Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

Universidade Federal do Amazonas – ICB – Dep. Morfologia

Disciplina: Biologia Celular – Aulas Teóricas

Após replicação de DNA, 2 divisões são necessárias para produzir gametas haploides

Cada um composto por 2 cromátides-irmãs. Esse pareamento leva a recombinação genética

Geneticamente diferentes

Os homólgos duplicados são segregados em 2 células filhas diferentes

Comparação entre meiose e ciclo celular mitótico

Mitose vs Meiose

Os homólogos não formam pares

Então a célula diploide se divide por mitose produzindo 2 células-filhas diploides geneticamente idênticas

As cromátides- irmãs separam-se durante a divisão única

Mitose vs Meiose


Panorama Geral do Ciclo Celular

Panorama geral: Fase S e Fase M


Intérfase e Fase M


Fases G1, S e G2

G1 período durante a interfase, após citocinese e antes da fase S.Para muitas células, esta fase é o maior período de crescimento celular

G2 é o intervalo entre a duplicação do DNA, Fase 2, e o início da divisão celular, mitose

O Sistema de Controle do Ciclo Celular

O controle do ciclo celular


Comparação entre ciclo celular de levedura de fissão e de brotamento


Crescimento do ovócito e clivagem do ovo em Xenopus


Estágio em que a célula encontra-se no ciclo celular: citômetro de fluxo

Corante que se torna fluorescente quando se liga ao DNA, fluorescência qtidade de DNA

G1: células que tem um complemento de DNA não replicado

G2 ou fase M: complemento de DNA replicado (dobro de G1)

S: quantidade de DNA intermediária

A distribuição das células indica que há um maior no de células em G1 do que em G2+fase M, mostrando que G1 é mais longa nesta população


O controle do ciclo celular depende de proteína-cinases dependentes de ciclinas (Cdks)

Classes de ciclinas, definida pelo estágio do ciclo celular no qual se ligam às Cdks e em que funcionam. Todas as cél eucariontes necessitam de 3 destas.

G1/S‐ciclina: ativa Cdks no G1, desencadeando a progressão ao Início, resultando no comprometimento para a entrada no ciclo celular. Níveis reduzidos na fase S

S‐ciclina: ligam‐se a Cdk logo após a progressão ao Início e estimulam a duplicação dos cromossomos. Níveis ficam elevados até a mitose.

M‐ciclina: ativam Cdk que estimula a entrada na mitose

G1‐ciclina: regulam a atividade das G1/S‐ciclina, que controla no final de G1 a progressão ao Início O principal regulador da transição entre metáfase e anáfase é o complexo promotor da anáfase



Regulação da atividade de Cdk por fosforilação inibidora.O complexo é desligado quando cinase Wee1 fosforila sítio ativo e a remoção destes fosfatos pela fosfatase Cdc25 ativa o complexo

Inibição de complexo ciclina‐cdk por CKI p27, o qual se liga a este, deformando o sítio ativo


O controle do ciclo celular depende de proteólise cíclica

APC/C ativado na mitose por associação à Cdc20, com auxílio de E1e E2, transfere múltiplas moléculas de ubiquitina à proteína‐alvo.

O alvo poliubiquitinado é reconhecido e degradado

O principal regulador da transição entre metáfase e anáfase é o complexo promotor da anáfase


O controle do ciclo celular depende de proteólise cíclica



A ativação de G1/S‐Cdk desencadeiam a atividade de S‐Cdk que inicia a duplicação dos cromossomos na fase S e eventos iniciais da mitose.



A ativação da M‐Cdk desencadeia a progressão ao ponto de verificação de G2/M e inicio da mitose, alinhamento das cromátides‐irmãs no equador do fuso mitótico.



APC/C promove a destruição da securina* e ciclina entre metáfase e anáfase, segregação das cromátides‐irmãs e conclusão da mitose.

* responsável pela ligação de cromossomos antes da separação

Ciclo Celular – Fase S

O controle da duplicação dos cromossomos A montagem do pré‐RC é inibida pelaatividade das Cdks e estimulada pelaAPC/C. Portanto, a montagem do pré‐RCocorre no final da mitose e início de G1,quando a atividade de Cdk é baixa e deAPC/C é alta.

No início da fase S, a ativação da S‐Cdkdesencadeia a formação do complexo depré‐iniciação, que inicia a síntese de DNA.

Como as atividades dos complexos S‐Cdke M‐Cdk permanecem altas (e atividadede APC/C baixa) até o final da mitose,novos pré‐Rc não podem ser montadosaté que o ciclo celular esteja completo

Ciclo Celular – Fase S

O controle da duplicação dos cromossomos Os preparativos para a replicação do DNAcomeçam em G1, com a montagem decomplexos pré‐replicativos.

A ativação de S‐Cdk leva a formação decomplexo pré‐iniciação que desenrola oDNA e o replica.

Duas forquilhas de replicação se afastamde cada origem, até que cromossomosinteiros sejam duplicados. E segregadosna fase M.

O pré‐RC é desmatelado e não pode seforma até G1.As origens podem ser ativadas só umavez por ciclo.

Ciclo Celular

Os principais estágios da fase M (mitose e citocinese)

Ciclo Celular - Mitose

Fuso mitótico é um arranjo de microtúbulos

Célula na Fase S, centrossomoduplicado, cada um com um par de centríolo

Centríolo se separam parcialmente durante o isolamento, mas unidos fibras até a hora da separação


Replicação do centríolo

Centrossomo: um par de centríolo e matriz pericentriolar

Em certo ponto em G1, os dois centríolo do par se separam.

Na fase S, um centríolo‐filho começa a crescer próximo a base de cada centríolo‐pai em ângulo reto. O alongamento do centríolo‐filho é completado em G2.

Os dois pares permanecem próximos até o começo da fase M, quando o complexo se divide em 2 e começam a se separar


Principais proteínas motoras do fuso

Cinesina‐5: organizam microtúbulos em feixes anti‐paralelos



Cinsesina‐4, 10: orientadas para extremidade + ligam os microtúbulos aos cromossômicos e afastam as extremidades – dos cromossomos



Dineína e cinesina‐14 juntamente com outras proteínas: orientam essas extremidade ‐ em um par de polos do fuso


Instabilidade dos microtúbulos na mitose

Catástrofe: troca de crescimento a encolhimento Salvamento:troca de encolhimento-crescimento

Entrada na mitose mudança brusca nos microtúbulos

A M‐Cdk inicia mudanças no comportamento dos microtúbulos, fosforilando proteínas quecontrolam a dinâmica dos microtúbulos.

MAPs: estabilizam (aumentam a frequência de salvamento ou aumentar taxa de crescimento como diminuir taxa de encolhimento)

Proteínas fatores de catástrofe: desestabilizam arranjos de microtúlbuos ao aumentar afrequência de catástrofe.


Auto-organização do fuso por proteínas motoras


Captura de microtúbulos do centrossomo por cinetocoro


Formas alternativas de ligação ao cromossomo

Um microtúbulo de um polo do fuso se liga a um cinetocoro em um par de cromátides‐irmãs

Microtúbulos adicionais podem se ligar ao cromossomo de várias maneiras:Um dos microtúbulos tendem a se dissociar:

Do mesmo polo do fuso se liga ao cinetocoro‐irmãoMicrotúbulo de ambos os polos do fuso liga a um cinetocoro.


Despolimerização pode puxar o cinetocoro em direção ao polo do fuso

Cada sítio contém uma estrutura que envolve a extremidade + , permitindo que a polimerização e despolimerização ocorram

Quando ocorre a despolimerização, os protofilamentos se torcem para fora e fazem pressão contra a estrutura em forma de colar.

Isso moverá o cinetocoro em direção à extremidade – do microtúbulo no polo do fuso


Fluxo de microtúbulos no fuso metafásico

O comprimento dos microtúbulos não se alteram significativamente, unidades de tubulina são adicionadas à extremidade + à mesma taxa de subunidade são removidas da extremidade ‐


Forças oposotas dirigem cromossomos à placa metáfasica

Proteínas motoras orientadas para a extremidade + interagem com os microtúbulos e geram força de ejeção, que empurra os cromossomos em direção ao equador do fuso


Separação das cromátides-irmãs na anáfase

Transição da metáfase para a anáfase, as cromátides‐irmãs se separam subitamente e se movem em direção a polos opostos do fuso mitótico.

Micrografia óptica de Células do endosperma de Haemanthus (lírio)


Início da separação das cromátides pelo APC/C

A ativação do APC/C pela Cdc20 leva a ubiquitinação e a destruição da securina que mantem a separase inativa. A destruição da securina permite a separase clivar uma subunidade do complexo coesina que mantem as cromatides‐irmas unidas.


Principais forças que separam as cromátides-irmãs na anáfase em células de mamíferos

Após replicação de DNA, 2 divisões são necessárias para produzir gametas haploides

Cada um composto por 2 cromátides-irmãs. Esse pareamento leva a recombinação genética

Geneticamente diferentes

Os homólgos duplicados são segregados em 2 células filhas diferentes


Mitose vs Meiose

Os homólogos não formam pares

Então a célula diploide se divide por mitose produzindo 2 células-filhas diploides geneticamente idênticas

As cromátides- irmãs separam-se durante a divisão única

Mitose vs Meiose


Ciclo Celular - Citocinese

CitocineseActina e miosina II do anel contátil geram força para citocinese


Os microtúbulos do fuso mitótico determinam o plano de divisão da célula

Clivagem quase completa – fino filamento de citoplasma contendo restos do fuso central


Modelos de como os microtúbulos do fuso anáfasico geram sinais que influenciam o posicionamento do anel contráctil

O posicionamento do sulco pode ser uma combinação desses mecanismos, em que a importância dos diferentes mecanismos varia em diferentes organismos


Influência da posição dos ásteres dos microtúbulos sobre o plano de clivagem


Citocinese em uma célula vegetal em telófase

A montagem da placa começa no final da anáfase


Mitose em célula vegetal

Microtúbuloscorticais circundam a célula

Microtúbulos em feixes ao redor do núcleo

Vesículas do Golgi são transportadas ao longo dos Microtúbulos

Fragmoplasto: substitui anel contráctil . Membranas das vesículas formam a m. p.


O fragmoplasto orienta a citocinese nas plantas superiores

Controle da divisão e do crescimento celular

Classes de Moléculas-sinal extracelular regulam o tamanho e no de células

1: Mitógenos: estimulam a divisão celular, desencadeando uma onda de atividades de G1/S‐Cdk

2: Fatores de crescimento: promovem o crescimento celular (um aumento da massa celular) pela estimulação da síntese e pela inibição da degradação de macromoléculas

3: Fatores de sobrevivência: suprime a apoptose

Controle da divisão e do crescimento celularDNA lesionado: proteínas-cinases são recrutadas ao local e dão inicio a uma via de sinalização que provoca a interrupção do ciclo celular

Parando a célula em G1

Controle da divisão e do crescimento celularSinais de proliferação anormal ocasionam a interrupção do ciclo celular ou apoptose, exceto em células cancerosas

O sistema de proteção está inativado nas cél cancerosas por mutações nos genes que codificam componentes essenciais das respostas do ponto de verificação (Arf ou p53 ou proteínas que auxiliam sua ativação

A célula detecta a estimulação mitogênicaexcessiva, tal estimulação leva a produção de Arf proteína inibidora do ciclo celular, fazendo com que os níveis de p53 se elevem.


Crescimento celular por fatores de crescimento extracelular e nutrientes


Mecanismos em potencial que coordenam o crescimento e a divisão celular

A: Taxa de divisão é regida pela taxa de crescimento celular, a divisão só ocorre quando a taxa de crescimento atinge um certo limiar. Ex: Leveduras (níveis de nutrientes extracelulares).

B: Controlados por fatores extracelular separados (fatores de crescimento e mitógenos). Ex: cél. Animal.

C: Fatores extracelulares podem estimular tanto crescimento como divisão celular pela ativação simultânea de vias de sinalização que promovem o crescimento e outras a progressão do ciclo celular.


Secções de Túbulos renais de salamandras de diferentes ploidias

Os animais mantêm o tamanho normal de seus tecidos e órgãos ajustando o tamanho celular para compensar mudanças no número de células, ou vice‐versa por mecanismos desconhecidos


Crescimento Celular

Ciclo Celular

Proteínas regulatórias

MPF (Fator promotor da fase M) inclui as proteínas CdK e cyclins que são“gatilhos” na progressão do ciclo celular;

p53 é uma proteína de bloqueio do ciclo celular caso haja dano no DNA. Caso o dano seja severo leva à APOPTOSE;

‐ Níveis da p53 são elevados em célula com danos, permitindo o reparo do DNA por bloqueio do ciclo celular.

‐ Uma mutação no gene da p53 frequentemente leva ao câncer, como por exemploa síndrome de Li Fraumeni .

p27 é uma proteína que se liga à ciclina e cdk bloqueando a entrada na fase S.

Diferenciação celular

Pluripotência das células-tronco


Inicia-se a partir de células-tronco


Totipotência das células-tronco

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