DIVISÃO CELULAR

A célula eucaritótica pode reproduzir-se por dois processos: mitose e meiose.

O ciclo celular corresponde ao tempo de geração da célula, isto é, ao período entre duas reproduções celulares. Ele é divido entre

intérfase e mitose.

A duração do ciclo celular varia em função do tipo de célula. Em geral, a intérfase é mais demorada que a mitose, correspondendo

aproximadamente 90% do ciclo celular.

INTÉRFASE

É o período compreendido entre duas divisões celulares consecutivas. O núcleo interfásico apresenta carioteca, nucléolo e

cromatina bem característicos.

É durante a intérfase que a célula se prepara para a divisão, tendo como evento mais

marcante a duplicação do material genético.

A intérfase é subdividida em três períodos: G1, S e G2.

G1: transcrição de RNA e síntese de proteínas.

S: replicação do DNA e duplicação dos filamentos de cromatina.

G2: transcrição de RNA e síntese de proteínas.

MITOSE

A mitose é o tipo de divisão em que uma célula dá origem a duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula

inicial.

As fases da Mitose são Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase.

I) Prófase:

Início da condensação dos cromossomos.

Fragmentação da carioteca.

Desintegração do nucléolo.

Migração dos pares de centríolos para os pólos.

Formação do fuso de divisão e do áster pelos microtúbulos ( fibras protéicas ao redor do centríolo) do citoesqueleto.

Os cromossomos, antes desordenados, unem-se às fibrilas do fuso pelos centrômeros e deslocam-se para a região central da

célula

II) Metáfase:

Os cromossomos alinham-se na região equatorial da célula, onde se ligam às fibras do fuso.

Os cromossomos atingem o grau máximo de espiralização.

III) Anáfase:

Separação das cromátides.

Migração dos cromossomos para os pólos.

IV) Telófase:

Reaparecimento do nucléolo e da carioteca.

Descondensação dos cromossomos

As fibras do fuso e do áster desaparecem.

Os microtúbulos do citoesqueleto organizam-se para formar um anel contrátil, que orienta a citocinese, a divisão final do

citoplasma.

Formam-se duas células idênticas à original.

MEIOSE:

Tipo de divisão em que uma célula origina quatro células-filhas com a metade do número de cromossomos da célula inicial. A

meiose é, portanto, um processo importantíssimo para a manutenção da carga genética das espécies e ocorre na formação dos

gametas.

Através deste processo, células diplóides podem originar células haplóides, o que se faz através de duas divisões sucessivas. A

primeira delas, uma divisão reducional, pela qual uma célula diplóide origina duas células haplóides (com redução dos

cromossomos) e a outra, uma divisão equacional, em que cada uma das células haplóides resultantes da primeira divisão origina

duas outras, porém com mesmo número de cromossomos.

MEIOSE I

I) Prófase I:

Possui 5 subfases:

Leptóteno: Os cromossomos individualizam-se como filamentos finos. Cada cromossomo, no leptóteno, é formado por duas

cromátides. Os cromossomos iniciam a sua condensação.

Zigóteno: Nesta etapa há duplicação do centríolo e a formação do fuso a condensação dos cromossomos progride. Além disso,

inicia-se o pareamento visível dos cromossomos homólogos, num processo denominado sinapse. Durante o pareamento, os

cromossomos homólogos unem-se ao longo dos seus comprimentos graças ao complexo sinaptonêmico, estrutura formada por

proteínas.

Paquíteno: Completa-se o pareamento dos homólogos e cada par forma uma bivalente, com quatro cromátides formando uma

tétrade. É nesta fase que ocorre a permuta ou crossing-over. É um fenômeno durante o qual as cromátides homólogas se

entrelaçam, sofrem quebras e fazem a permuta de segmentos cromossômicos. Há troca de genes. Esse mecanismo aumenta a

variabilidade genética das espécies.

Diplóteno: Nesta etapa os cromossomos começam a se separar, mas permanecem unidos nos pontos pontos de contato das

cromátides em que ocorreu o crossing-over. Em cada um desses pontos surge o quiasma.

Diacinese: Nesta etapa os centríolos atingem os pólos da célula e os cromossomos homólogos, ainda unidos parcialmente,

desfazem os quiasmas. Os cromossomos, então, separam-se e a membrana nuclear se desfaz, liberando os cromossomos no

citoplasma.

II) Metáfase I:

Fuso de divisão completamente formado.

Cromossomos homólogos pareados no equador celular.

Cromossomos ainda desfazem os últimos quiasmas

III) Anáfase I:

Deslocamento dos cromossomos (com duas cromátides cada) para pólos opostos da células.

IV)Telófase I:

Os cromossomos se descondensam, os nucléolos reaparecem, a carioteca se reorganiza surgindo dois novos núcleos.

O fuso se desfaz.

Ocorre a citocinese.

Segue-se um período de duração variável, geralmente curto, antes da divisão II, chamado intercinese.

MEIOSE II

A Meiose II é extremamente semelhante à Mitose. A formação de células haplóides, a partir de outras células haplóides, só é

possível porque ocorre, durante a Meiose II, a separação das cromátides que formam as cromátides-irmãs. Cada uma dessas

cromátides dirige-se para um pólo diferente e já passa a se chamar cromossomo-filho. As fases da Meiose II são: Prófase II,

Metáfase II, Anáfase II e Telófase II.

I) Prófase II:

Condensação dos cromossomos duplos.

Fragmentação da carioteca e do nucléolo.

Formação do fuso.

Deslocamento dos cromossomos para o equador celular

II) Metáfase II:

Organização dos cromossomos duplos no equador celular.

III) Anáfase II:

Separação dos centrômetos.

Duplicação dos cromossomos, que retornam aos pólos

IV) Telófase:

A carioteca reaparece e envolve os cromossomos simples em cada pólo.

Ocorre citocinese final com formação de quatro células-filhas haplóides.Divisão CelularA divisão celular é a separação de uma célula em suas células-filhas. Em células eucarióticas, a divisão celular consiste da divisão

do núcleo (mitose) seguida imediatamente pela divisão do citoplasma.

MitoseÉ a divisão do núcleo de uma célula eucariótica, envolvendo a condensação do DNA em cromossomos visíveis e a separação dos

cromossomos duplicados para formar dois conjuntos idênticos de cromossomos. Na fase M do ciclo celular, em que ocorre a

mitose, é dividida em seis etapas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese.

Prófase: os cromossomos replicados se condensam. No citoplasma, o fuso mitótico é formado entre os dois centrossomos, que

foram replicados e separados.

Prometáfase: começa abruptamente com o rompimento do envelope nuclear. Os cromossomos podem ligar-se aos microtúbulos

do fuso por meio de seus cinetócoros e sofrem movimentos ativos.

Metáfase: os cromossomos estão alinhados na região equatorial do fuso mitótico, a meio caminho entre os pólos do fuso.

Anáfase: as cromátides irmãs se separam sincronizadamente para formar dois cromossomos-filhos, e cada um é lentamente

puxado em direção ao fuso polar para o qual está voltado.

Telófase: os dois conjuntos de cromátides-irmã chegam aos pólos do fuso mitótico e se descondensam. Um novo envoltório

nuclear é constituído ao redor de cada grupo de cromossomos-filho, completando a formação de dois núcleos e marcando o

termino da mitose.

Citocinese: o citoplasma é dividido em dois por um anel contrátil de actina e de miosina, formando duas células filhas, cada um

com seu núcleo.

MeioseÉ um tipo especial de divisão celular onde os óvulos e espermatozóides são produzidos. Compreende duas divisões nucleares

sucessivas, com apenas uma etapa de replicação o de DNA, este processo produz quatro células-filhas haplóides a partir de uma

célula diplóide inicial.

Cada célula é derivada de outraA reprodução celular ocorre através de uma seqüência ordenada de eventos, com duplicação de conteúdos e divisão. O ciclo

celular

Mesmo no individuo adulto, quando não há mais crescimento, as células se dividem para substituir as que morrem.

Para produzir 2 células idênticas, é preciso replicar o DNA nos cromossomos e estes devem ser precisamente distribuídos

(segregados) nas novas células - irmãs

Principais eventos do ciclo celular eucarioto

Interfase

Fase S:

Durante esta fase o DNA do núcleo é duplicado

Fases G1 e G2 :

Fases de intervalo entre M e S

G1 intervalo entre M > S

G2 intervalo entre S > M

Durante estas fases a célula monitora condições internas e externas para assegurar que as condições são adequadas para

prosseguir com o processo

A fase M

É a mais curta e mais dramática

A célula reorganiza seus componentes para distribuí-los às células-filhas.

Interfase: estabelece do momento para a fase M;

As quinases dependentes de ciclinas (Cdks) são as proteínas que controlam a entrada nas fases S e M

M-Cdk ativada dá a largada p/ a fase M

Fase M termina quando Cdk é inativad

Preparação para a Fase M

Cromossomos replicados na fase S são mantidos unidos:

Coesinas: reúnem-se ao longo das cromátides-irmã;

Condensinas: auxiliam na condensação cromossômica.

O problema da fase M

Separar precisamente e segregar os seus cromossomos replicados na fase S

Estruturas distintas do citoesqueleto são reunidas em seqüência para processos da fase M:

Divisão nuclear >>>>>>>> fuso mitótico

Microtúbulos + outras proteínas (incluindo motoras)

Citocinese >>>>>>>> anel contrátil (céls. animais)

Filamentos de actina e miosina

O papel do citoesqueleto na mitose e citocinese

Eventos prévios a fase M

Duplicação do DNA

Duplicação do centrossomo

Auxiliar na formação dos 2 pólos do fuso mitótico;

Inicialmente os 2 centrossomos permanecem

juntos;

Em M separam-se e cada um irradia seu áster

Os 2 ásteres movem-

se p/ os pólos opostos

para formar os pólos

dos fusos

A fase M é dividida em estágios

Formação do fuso mitótico

No início da mitose:

Microtúbulos citoplasmáticos dissociam-se e iniciam a formação do fuso mitótico;

Os microtúbulos alternam entre polimerização e

despolimerização numa taxa 20x + rápida que na interfase;

Microtúbulos são + numerosos e + curtos

Dinâmicos, vão formar o fuso mitótico

A atividade das MAPs (proteínas associadas aos microtúbulos)

comandam as mudanças no comportamento dos microtúbulos.

Na interfase, MAPs estabilizam microtúbulos.

A formação do fuso na prófase

Centrossomos começam a moverse p/ os pólos opostos

dirigidos por proteínas associadas e as custas de ATP

Crescem e encurtam em todas as direções

Microtúbulos de centossomos diferentes interagem

(microtúbulos interpolares)

Previnem despolimerização e formam a estrutura do fuso mitótico

Pró-metáfase

Dissociação do envelope nuclear (lamina dissociase)

Cromossomos tem acesso ao fuso mitótico

Ligação ocorre via cinetocoro, o qual surge no final da prófase.

Captura dos cromossomos por microtúbulos na pró-metáfase

Metáfase

Modelos de forças que estabilizam os cromossomos da metáfase na placa equatorial

Anáfase

Segregação dos cromossomos-filho pela liberação das cromátides-irmã;

Rompimento das ligações das coesinas, ativado por um complexo promotor e anáfase

O movimento dos cromossomos após a liberação é conseqüência de 2 processos distintos mediados pelo fuso mitótico:

Encurtamento dos MT do cinetocoro pela despolimerização;

Distanciamento dos pólos do fuso (proteínas motoras)

Telófase

Dois conjuntos de crometides-irmã chegam aos pólos do fuso e descondensam.

Constituição de novo envelope nuclear

Inicio da divisão do citoplasma

Mitose em uma célula vegetal superiores:

Não existem centrossomos

Restos dos microtubulos formam uma estrutura denominada fragmoplasto, que guiará a formação da parede celular

Fonte: biologia.ifsc.usp.br

SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL PDE UNIVERSIDADE

ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO.

Introdução

O estudo da célula é um dos conteúdos mais ressaltados nas grades curriculares do ensino fundamental e médio. No entanto, a

complexidade destes conceitos aliada à forma como o ensino é organizado, a fragmentação dos conteúdos, dificulta a

aprendizagem da estrutura e fisiologia celular como uma das características básicas dos Introdução celular como uma das

características básicas dos seres vivos.

A divisão celular é pouco compreendida entre os alunos de 1ª série do ensino médio, contribuindo assim para o fracasso escolar.

Esse trabalho surge na tentativa de tornar esse conteúdo mais acessível e próximo da realidade do aluno.

DIVISÃO CELULAR MITOSE

Nos seres vivos, as moléculas das substâncias orgânicas se organizam em estruturas complexas, as células, consideradas as

unidades da vida. Com exceção do vírus todo ser vivo cresce. Os organismos unicelulares crescem com o aumento do tamanho

de sua única célula. Os organismos pluricelulares crescem pelo aumento no número de células.

Nos seres unicelulares, a divisão da célula em duas corresponde ao processo de reprodução. Nos pluricelulares, a vida de um

novo ser começa a partir de uma única célula ouou umum grupo grupo dede células células nono caso caso dada reprodução

assexuada, já na reprodução sexuada o novo ser surge da união de duas células reprodutoras formando o ovo ou zigoto.

A reprodução é uma característica essencial da vida. Ela só é possível graças a mitose.

Núcleo celular

Estrutura celular relacionada ao controle de todas as atividades da célula.

Suas funções são:

Armazenamento das informações hereditárias

Controle das funções celulares

Núcleo Interfásico

Corresponde ao núcleo da célula que não está em divisão, divisão, nesta nesta fase fase ocorre ocorre aa duplicação dos

cromossomos interfásicos.

Partes do núcleo celular

Carioteca - envoltório nuclear, formada por duas membranas com poros, onde há intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o

citoplasma.

Nucleoplasma, Cariolinfa ou Suco Nuclear- é uma massa incolor constituída principalmente de água e proteínas.

Nucléolo - Trata-se de um corpúsculo esponjoso e desprovido de membranas, que se encontra em contato direto com o suco

nuclear, rico em RNA ribossômico.

Cromatina - representa o material genético, com proteínas e moléculas de

DNA. Têm aspecto emaranhado de filamentos longos e finos, denominados

cromonemas. Esses apresentam regiões condensadas chamadas de

heterocromatinas, e regiões distendidas chamadas eucromatinas. Durante a

divisão celular, os cromonemas espiralizam-se, tornando-se mais curtos e mais

grossos e passam a ser chamados de cromossomos.

Cromonema = Cromossomo

Durante a divisão celular, os cromonemas espiralizam-se tornando tornando--

sese mais mais curtos curtos ee mais mais grossos. Podem, então, ser vistos

individualmente e passam a ser chamados de cromossomos.

Cromatina = Cromossomos

O material genético descondensado é chamado cromatina. Ao se tornar condensado é chamado cromossomo.

Cromossomo é uma molécula de DNA

O DNA é uma dupla hélice, composta por inúmeros genes, os

quais tem a função de determinar as características de cada

indivíduo.

O Cromossomo é formado por cromátides ligadas pelo centrômero.

Quando a célula está prestes a se dividir, as cromátides se

duplicam formando cromátides irmãs (que até que ocorra a

separação final, ficam ligadas pelo centrômero).

Cariótipo

É o conjunto de todos os cromossomos presentes no núcleo da célula de um organismo

organismo.. OO estudo estudo dodo cariótipo cariótipo dada forma, tamanho e número de

cromossomos de uma pessoa permite a análise das anomalias numéricas ou estruturais

dos cromossomos que possam se fazer presentes.

Ciclo Celular

O ciclo celular é o processo que ocorre desde a formação de uma célula até sua própria

divisão em duas células filhas, tendo natureza cíclica. O período período dede

preparação preparação para para oo processo de divisão celular é denominado de INTÉRFASE. A maior parte das células se

encontram em intérfase e só vão se dividir se tiverem algum estímulo.

Ciclo Celular

Período G1: intensa síntese de RNA e proteínas e aumento do citoplasma.

PERÍODO S: Este é o período de síntese,duplicando seu DNA

PERÍODO G2: tempo adicional para o crescimento celular assegurando completa replicação do DNA antes da mitose.

MITOSE: Divisão equacional da célula.

Ciclo Celular

Fazer ciclo

Mitose

A mitose é o tipo de divisão em que a célula origina duas células iguais que apresentam o mesmo número de cromossomos da

célula mãe. Se não houvesse mitose não poderíamos sobreviver pois milhões de células por dia morrem e precisam ser

substituídas através da divisão mitótica, o que chamamos de regeneração celular.

Outro exemplo é a formação das células sangüineas a mitose também é importantíssima pois estas células morrem e são

continuamente substituídas por outras através da linha de produção da medula óssea por divisões mitóticas.

A mitose permite programar com fidelidade o programa genético.

As células filhas recebem o número de cromossomos idênticos ao da célula célula mãe mãe ee aa mesma mesma informação

informação genética permitindo a estabilidade genética de geração em geração.

É um processo contínuo que é dividido didaticamente em 4 fases: Prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Fases da Mitose :

Prófase

Os cromossomos já duplicados na intérfase estão condensados e visíveis.

Cada cromossomo duplicado apresenta-se formado por duas cromátides unidas pelo centrômero.

Forma-se um complexo protéico chamado cinetócoro

O nucléolo desaparece.

Metáfase

Não há mais limites físicos entre o citoplasma e o material nuclear.

Nesta fase os cromossomos se encontram na

região central da célula

É a fase de condensação máxima dos cromossomos

Anáfase

Inicia com a separação do centrômero e a separação das cromátides.

Os cromossomos são puxados aos pólos opostos da célula.

Acontece a separação dos dois conjuntos idênticos de cromossomos.

Telófase

A carioteca se reorganiza, os cromossomos se descondensam.

O cinetócoro cinetócoro ee osos microtubúlos desaparecem o nucléolo se reorganiza.

Termina a cariocinese.

Citocinese

É a divisão do citoplasma da célula e na maior parte dos casos está associada a

cariocinese.

Tem início no final da anáfase ou da telófase.

A citocinese termina quando as células filhas se separam.

A divisão celular está relacionada ao processo de crescimento dos organismos, reparo

de lesões e manutenção da estrutura do indivíduo, além de ser fundamental na

reprodução e perpetuação das espécies.

Mitose e Câncer

Durante a vida do ser vivo, as mitoses são rigorosamente controladas, garantindo o funcionamento do organismo. Mitoses

descoordenadas e aceleradas podem originar tumores malignos (Neoplasia/Câncer). Muitos tipos de câncer não têm causas

conhecidas e outros estão associados a drogas, radiação e certos vírus.

Utilização da mitose pelos seres humanos

O processo de mitose é um processo biológico que pode ser utilizado pelo homem de diferentes modos:

Como uma técnica agrícola, a partir de fragmentos de tecidos regenerar plantas inteiras

Em laboratório para a produção de insulina, bactérias geneticamente modificadas são postas a reproduzirem-se rápida e

assexuadamente, através da mitose.

Na exploração da cortiça, a casca dos sobreiros é regenerada por mitoses

No crescimento do cabelo e na extração da lã de ovelha o pêlo volta a crescer naturalmente pelo processo mitótico.

Conhecer e entender como e funciona a divisão celular é fundamental para a vida dos seres vivos e perpetuação das espécies.

Ciclo Celular e Divisão Celular (Mitose e Meiose)

Eventos que preparam e realizam a divisão celular

Mecanismos responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento

Células somáticas > célula duplica seu material genético e o distribui igualmente para duas células-filhas

Processo contínuo dividido em 2 fases principais:

INTÉRFASE

MITOSE

Célula encaminhada à progressão no ciclo por mecanismos de regulação relacionados a

crescimento

multiplicação

diferenciação celular

condição de latência.

Falhas nos mecanismos > célula pode ser

encaminhada para apoptose (morte celular programada)

desenvolvimento tumoral

CICLO CELULAR

Fases do Ciclo:

G1: 12 horas

S: 7 a 8 horas

G2: 3 a 4 horas

M: 1 a 2 horas

Total: 24 horas

CICLO CELULAR

Sinais químicos que controlam o ciclo provêm de fora e de dentro da célula

Sinais externos:

Hormônios

fatores de crescimento

Sinais internos são proteínas de 2 tipos:

ciclinas

quinases (CDKs)

Fatores de Crescimento

Fatores de crescimento liberados ligam-se a receptores de membrana das células alvo

Complexo receptor-ligante ativa produção de sinalizadores intracelulares

Sinalizadores ativam cascata de fosforilação intracelular, induzindo a expressão de genes

Produto da expressão destes genes ? componentes essenciais do Sistema de Controle do Ciclo celular (composto por CDKs e

Ciclinas)

Intérfase

Fase mais demorada (90% a 95% do tempo total gasto durante o ciclo)

Atividade biossintetica intensa

Subdividida em: G1, S e G2

O Ciclo pode durar algumas horas (células com divisão rápida, ex: derme e mucosa intestinal) até meses em outros tipos de

células

Intérfas

Alguns tipos de células (neurônios e hemácias) não se dividem e permanecem paradas durante G1 em uma fase conhecida como

G0

Outras entram em G0 e após um dano ao órgão voltam a G1 e continuam o ciclo celular (ex: células hepáticas)

Intérfase

G1

Intensa síntese de RNA e proteínas

aumento do citoplasma da célula-filha recém formada

Se refaz o citoplasma, dividido durante a mitose

Cromatina não compactada e não distinguível como cromossomos individualizados ao MO

Pode durar horas ou até meses

Inicia com estímulo de crescimento e posterior síntese de ciclinas que vão se ligar as CDKs (quinases)

Intérfase

G1

Ciclinas ligadas às quinases vão agir no complexo pRb/E2F, fosforilando a proteína pRb

Depois de fosforilada, libera o E2F, ativa a transcrição de genes que geram produtos para que a célula progrida para a fase S

Se pRb não for fosforilada, permanece ligada ao E2F ? não progressão do ciclo celular

Muitos casos de neoplasias malignas associados a mutações no gene codificador da pRb

A proteína pode ficar permanentemente ativa, estimulando a célula a continuar a se dividir

Intérfase

Fase S

Duplicação do DNA

aumenta a quantidade de DNA polimerase e RNA;

Mecanismos responsáveis pela progressão da célula ao longo da fase S e para G2 ? não estão muito claros

Complexo ciclinaA/Cdk2 importante função antes da síntese de DNA, fosforilando proteínas envolvidas na origem de replicação do

DNA

Fator Promotor da Mitose (MPF ou ciclinaB/cdc2), protege a célula de segunda

Intérfas

G2

Tempo para o crescimento celular e para assegurar completa replicação do DNA antes da mitose

Pequena síntese de RNA e proteínas essenciais para o início da mitose

Inicia-se a condensação da cromatina para que a célula possa progredir para a mitose

Há checkpoints exercidos pelo MPF, que está inativo durante quase toda a fase G2, mas quando ativado encaminha a célula à

mitose

Controle do Ciclo Celular

Regulado para parar em pontos específicos onde são feitos os reparos

Proteínas endógenas funcionam como pontos de controle > garantem ocorrência adequada dos eventos relacionados ao ciclo

São reconhecidos estes checkpoints:

Em G1 antes da célula entrar na fase S

Em G2 antes da célula entrar em mitose

E checkpoint do fuso mitótico

Controladores negativos

CKIs (Inibidores de Cdk): proteínas que interagem com Cdks, bloqueando sua atividade de quinase

Complexo ubiquitina de degradação de proteína: degrada ciclinas e outras proteínas para promover a progressão do ciclo celular

Checkpoint G1-S

Principal controlador: p53

Freqüentemente alvo para mutações em um grande número de patologias

Perda de expressão > aumento da proliferação celular

Transcrição do gene da quinase p21 = bloqueio do complexo que fosforila pRb = pára a progressão do ciclo = reparo do DNA ou

morte celular programada

CKI p27

Atua ao término de G1 e bloqueia a atividade de quinase do complexo ciclinaE/Cdk2, causando parada no ciclo celular

Checkpoint G2-M

As ciclinas mitóticas ligam-se a proteínas CdK formando MPF que é ativado por enzimas e desencadeiam eventos que levam a

célula a entrar em mitose.

O complexo é desfeito pela degradação da ciclina quando a célula esta entre a metáfase e anáfase induzindo a célula a sair da

mitose.

Checkpoint do fuso mitótico

Monitora a ligação dos cromossomos aos microtúbulos do fuso mitótico

Garante a segregação idêntica do material genético entre as células-filhas

Preservar a integridade do genoma em nível cromossômico

CONTEÚDO DE DNA

Célula diplóide inicia a mitose > 46 cromossomos e conteúdo de DNA de 4C (cada cromossomo é formado por duas moléculas de

DNA unidas pelo centrômero)

Final da mitose > células-filhas apresentam também 46 cromossomos, porém um conteúdo de DNA de 2C

MITOSEConceito: divisão de células somáticas, pela qual o corpo cresce, diferencia-se e efetua a regeneração dos tecidos

As células-filhas recebem conjunto de informações genéticas (idêntico ao da célula parental)

O número diplóide de cromossomos é mantido nas células filhas

Fase

Prófase

Prometáfase

Metáfase

Anáfase

Telófase

Prófase

Cromatina condensa-se em cromossomos definidos, ainda não visíveis ao microscópio óptico

Cada cromossomo > duas cromátides-irmãs conectadas por um centrômero, em cada cromátide será formado um cinetócoro

(complexos protéicos especializados)

Os microtúbulos citoplasmáticos são desfeitos e reorganizados no fuso mitótico, irradiando-se a partir dos centrossomos à medida

que estes migram para os pólos da célula

Prófase

Prometáfase

Fragmentação do envoltório nuclear e movimentação do fuso mitótico

Microtúbulos do fuso entram em contato com os cinetócoros, que se fixam a alguns microtúbulos

Os microtúbulos que se ligam aos cinetócoros > microtúbulos do cinetócoro, tencionam os cromossomos, que começam a migrar

em direção ao plano equatorial da célula

Metáfase

Cromossomos > compactação máxima, alinhados no plano equatorial da célula pela ligação dos cinetócoros a microtúbulos de

pólos opostos do fuso

Como os cromossomos estão condensados, são mais visíveis microscopicamente nessa fase

Anáfase

Inicia com a separação das cromátides irmãs (divisão longitudinal dos centrômeros)

Cada cromátide (cromossomo filho) é lentamente movida em direção ao pólo do fuso a sua frente

Telófase

Cromossomos filhos estão presentes nos dois pólos da célula

Inicia-se a descompactação cromossômica, desmontagem do fuso e reorganização dos envoltórios nucleares ao redor dos

cromossomos filhos

Citocinese

Clivagem do citoplasma (processo começa durante a anáfase)

Sulco de clivagem no meio da célula, que vai aprofundando-se

Separação das duas células filhas

MEIOSE

Células germinativas > inicia com uma célula diplóide e termina em 4 células haplóides geneticamente diferentes entre si

Na meiose há a preservação do número cromossômico diplóide nas células humanas (gametas formados número haplóide)

Tem uma única duplicação do genoma, seguida de 2 ciclos de divisão: a meiose I e a meiose II

MEIOSE I

Divisão reducional = são formadas duas células haplóides a partir de uma diplóide

Obtenção do número de cromossomos haplóide, mas com conteúdo de DNA ainda duplicado

Os cromossomos condensam-se continuamente Subfases:

Leptóteno

Zigóteno

Paquíteno

Diplóteno

Diacines

Prófase I

Leptóteno

grau de compactação da cromatina

Nucléolo vai desaparecendo

Cromossomos formados por 2 cromátidesirmãs (2 moléculas de DNA idênticas)

Zigóteno

Pareamento preciso dos homólogos (cromossomos materno e paterno do par) = SINAPSE

Formação de 23 BIVALENTES (cada bivalente = 2 cromossomos homólogos com 2 cromátides cada = tétrade = 4 cromátides)

Os cromossomos X e Y não são homólogos, mas possuem regiões homólogas entre si

Formação de estruturas fundamentais para a continuidade da meiose - COMPLEXO SINAPTONÊMICO e NÓDULOS DE

RECOMBINAÇÃO, importantes para a próxima fase da Prófase I

Paquíteno

Sinapse completa e as cromátides estão em posição para permitir o crossing-over (troca de segmentos homólogos entre

cromátides não irmãs do par de cromossomos homólogos)

Homólogos devem se manter unidos pelo complexo sinaptonêmico para ocorrer crossingover

Crossing-over > formação dos QUIASMAS = locais de troca física de material genético

Diplóteno

Desaparece o CS

Os dois componentes de cada bivalente começam a se repelir

Cromossomos homólogos se separam, mas centrômeros permanecem unidos e conjunto de cromátides-irmãs continua ligado

Os 2 homólogos de cada bivalente mantêmse unidos apenas nos quiasmas (que deslizam para as extremidades devido à repulsão

dos cromossomos)

Diacinese

Cromossomos atingem condensação máxima

Aumenta a separação dos homólogos e a compactação da cromatina.

Metáfase I

Membrana nuclear desaparece; forma-se o fuso

Cromossomos pareados no plano equatorial (23 bivalentes) com seus centrômeros orientados para pólos diferentes

Anáfase I

Os 2 membros de cada bivalente se separam = separação quiasmática (disjunção), os centrômeros permanecem intactos

O número de cromossomos é reduzido a metade = haplóide

Os conjuntos materno e paterno originais são separados em combinações aleatórias

Anáfase I é a etapa mais propensa a erros chamados de não-disjunção (par de homólogos vai para o mesmo pólo da célula)

Telófase I

Os 2 conjuntos haplóides de cromossomos se agrupam nos pólos opostos da célula

Reorganização do nucléolo, descondensação da cromatina e formação do envoltório nuclear

Citocinese

Célula divide-se em 2 células-filhas com 23 cromossomos cada, 2 cromátides em cada cromossomo, = conteúdo 2C de DNA em

cada célula-filha

Citoplasma é dividido de modo igual entre as duas células filhas nos gametas formados pelos homens

Intérfase

Fase breve

Sem fase S ( = não há duplicação do DNA)

MEIOSE II

Semelhante à mitose comum, diferença = número de cromossomos da célula que entra em meiose II é haplóide

O resultado final são 4 células haplóides, cada uma contendo 23 cromossomos com 1 cromátide cada (divisão equacional)

Prófase II

Compactação da cromatina

Desaparecimento da membrana nuclear

Microtúbulos se ligam aos cinetócoros e começam a mover os cromossomos para o centro da célula

Metáfase II

Os 23 cromossomos com 2 cromátides cada se alinham na placa metafásica

Anáfase II

Separação centromérica

Cromátides-irmãs se movem para os pólos opostos

Telófase II

Migração das cromátides-irmãs para os pólos opostos

Reorganização do núcleo

Citocinese

4 células com número de cromossomos e conteúdo de DNA haplóide (23 cromossomos e 1C de DNA)

RESULTADOS DA MEIOSE

Proporciona 3 fontes de variabilidade genética:

1) Segregação ao acaso dos cromossomos homólogos – 2 23 combinações (mais de 8 milhões), pois cada gameta recebe apenas

1 de cada par de homólogos

2) Segregação ao acaso dos cromossomos

3) Crossing-over – cada cromátide contém segmentos provenientes dos 2 membros do par de cromossomos parentais

Um crossing-over em 1 bivalente forma 4 cromossomos diferentes

Acredita-se que o crossing-over evoluiu como um mecanismo para aumentar a variação genética

Início Meiose: 1 cromossomo = 2 moléculas de DNA idênticas, de dupla hélice (2 cromátides-irmãs), unidas pelo centrômero: > 46

cromossomos > 4C – 2n

Final Meiose I: 1 cromossomo = 2 cromátides-irmãs: >23 cromossomos ? 2C – n

Final Meiose II: 1 cromossomo = 1 cromátide

Informações sobre Gametogênese

Os ovócitos primários entram em meiose I e ficam parados em prófase I da meiose I até a puberdade;

Entra em meiose II, pára na metáfase II, e é finalmente completada na época da fertilização

Gestações em idade avançada estão mais sujeitas a malformações, pois, este ovócito ficou um período maior de tempo exposto a

risco de mutações do que um ovócito de uma mulher mais jovem

Informações sobre Gametogênese

Nos gametas formados pelas mulheres, quase todo o citoplasma vai para uma célula filha, que depois irá formar o ovócito. As

outras células filhas tornam-se glóbulos polares, uma pequena célula que se degenera

Fonte: www.marista.edu.br

NÚCLEO E DIVISÃO CELULAR

1. NÚCLEO CELULAR-ESTRUTURA

A remoção do núcleo de uma ameba, utilizando-se uma microagulha, faz com que essa célula permaneça viva e se

movimentando. No entanto, cessam as atividades anabólicas e ela morre em poucos dias. Esse experimento faz concluir que o

núcleo celular é a estrutura responsável pelo controle das atividades celulares essenciais para os processos metabólicos,

especialmente os que envolvem a síntese de ácidos nucléicos e proteínas, que mantêm o crescimento e a reprodução celulares.

Estrutura do Núcleo Interfásico de Células Eucariontes

Componentes:

Carioteca.

Nucleoplasma.

Nucléolos.

Cromatina.

Carioteca

Nas células eucariontes, o núcleo é delimitado pela membrana nuclear ou carioteca,

que, ao microscópio eletrônico, apresenta-se formada por dois folhetos e intercalada por

poros. A carioteca, tal como ocorre com a membrana plasmática, é lipoprotéica e pode apresentar ribossomos aderidos à sua face

voltada para o hialoplasma.

Nucleoplasma

O interior do núcleo é formado por uma substância semilíquida, um gel protéico, denominado carioplasma ou nucleoplasma, que

apresenta composição química semelhante a do hialoplasma.

Cromatina e Cromossomos

O material genético é formado por proteínas básicas (histonas) associadas à molécula de DNA. O termo cromatina refere-se ao

material genético descondensado, encontrado no núcleo interfásico. Os filamentos de cromatina são os cromonemas e

apresentam regiões que, durante a intérfase, podem apresentar-se espiraladas e não-espiraladas, denominadas, respectivamente,

heterocromatina e eucromatina. Cada cromonema, durante a divisão celular, sofre condensação e se transforma em cromossomo.

Número Cromossômico

Cada tipo de organismo apresenta um número cromossômico comum a cada uma das células constituintes. Uma célula que

apresenta duas séries completas de cromossomos é chamada diplóide (2n). Espermatozóides e óvulos, que têm somente uma sé-

rie de cromossomos, são ditos haplóides (n). O número cromossômico haplóide presente nos gametas é fundamental para o

restabelecimento da diploidia que ocorre na fecundação.

Observe a tabela abaixo:

Cariótipo

Exame das características cromossomiais de um conjunto cromossômico de determinada espécie. A técnica resume-se em coletar

células do indivíduo e fotografá-las quando estiverem em divisão celular, com alto grau de condensação. Através desse exame, é

possível diagnosticar anomalias cromossômicas. Os indivíduos com síndrome de Down, por exemplo, manifestam um cariótipo

formado por 47 cromossomos, pois há um cromossomo 21 a mais. Essa anomalia é também chamada de trissomia do 21.

2. O CICLO CELULAR

A renovação de todos os constituintes celulares seguida de divisão celular é chamada de ciclo celular e pode ser dividida em duas

etapas distintas: a intérfase e a divisão celular.

3. INTÉRFASE

A intérfase é a fase mais longa do ciclo celular. Caracteriza-se pela intensa atividade metabólica da célula e é dividida em três

subfases: G1, S e G2. Nos períodos G1 e G2, há produção de RNA e proteínas, e no período S ocorre a síntese DNA. É

importante considerar que a intérfase é fundamental para a divisão celular, pois possibilita a duplicação do material genético, antes

de cada divisão celular, fator importante na transferência da carga gênica de uma célulamãe para as células-filhas. Observe o

gráfico a seguir:

Na Intérfase temos:

Material genético (DNA) na forma de cromatina.

Intensa atividade metabólica em nível celular (ex.: síntese do RNA-r).

Duplicação do DNA.

Duplicação dos centríolos.

Síntese de RNA e Proteínas.

4. DIVISÃO CELULAR

As células de um organismo podem-se dividir por dois processos, a mitose e a meiose. Na mitose, uma célula-mãe produz duas

células-filhas com o mesmo número cromossômico e as mesmas características genéticas, enquanto que, na meiose, são

formadas quatro células com a metade do número cromossômico. Processos como cicatrização, regeneração, crescimento por

aumento do número de células, reposição de células perdidas e, mesmo, doenças como o câncer somente são possíveis devido à

ocorrência de mitose. A produção de espermatozóides e óvulos depende da ocorrência de meiose. Fica claro, portanto, que o

objetivo da meiose é a produção de células haplóides que, devido aos mecanismos de recombinação gênica, deve contribuir para

o aumento da diversidade das espécies.

5. MITOSE

Processo de divisão celular em que as “células –filhas” apresentam o mesmo patrimônio genético que a matriz. Para que uma

célula se disponha a realizar sua divisão, a fim de originar duas outras, é preciso que tenha atingido um certo grau de

desenvolvimento. Característica: processo de divisão celular em que as “células–filhas” apresentam o mesmo patrimônio genético

que a matriz.

Observe o esquema que representa a mitose:

Etapas da mitose

Prófase > Metáfase > Anáfase > Telófase.

Descrição e visualização das etapas:

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Prófase

É, de modo geral, a fase mais longa da mitose. Durante a prófase, ocorrem mudanças no núcleo e no citoplasma.

O núcleo é sede de grandes transformações. No seu interior, os filamentos da cromatina enrolamse, tornando-se cada vez mais

grossos, curtos, espessos e coráveis, sendo possível observar que cada cromossomo é constituído por duas cromátides. As

cromátides de um cromossomo estão unidas pelo centrômero.

Os dois pares de centríolos começam a afastar-se em sentidos opostos, formando-se entre eles o fuso acromático ou mitótico,

constituído por um sistema de microtúbulos protéicos, que se agregam para formar fibrilas. Estas podem ter uma disposição

radical ao nível dos pólos da célula e vão constituir o áster.

No fim da prófase, de um e de outro lado de cada centrômero, formam-se duas zonas específicas sobre as quais se fixam as fibras

protéicas.

Quando os centríolos atingem os pólos, a membrana nuclear fragmenta-se e os nucléolos desaparecem, terminando assim esta

fase.

Metáfase

Os cromossomos atingem o seu máximo encurtamento devido a uma forte condensação dos cromátides. Os pares de centríolos

estão agora nos pólos da célula. O fuso acromático completa o seu desenvolvimento, notando-se que algumas das suas fibrilas se

ligam aos cromossomos, fibrilas cromossômicas, enquanto outras vão de pólo a pólo.

Os cromossomos dispõem-se com os centrô- meros no plano equatorial (plano eqüidistante entre os dois pólos), voltados para o

centro desse plano e os braços para fora. Os cromossomos assim imobilizados originam uma figura tradicionalmente chamada

placa equatorial e estão prontos para serem divididos.

Anáfase

No início da anáfase, dá-se a clivagem de cada um dos centrômeros, separando-os dos cromátides que passam a constituir dois

cromossomos independentes. As fibrilas ligadas a eles encurtam-se e estes cromossomos começam a afastar-se, migrando para

pólos opostos. A anáfase é caracterizada pela migra- ção dos cromossomos-filhos. No final da anáfase, os dois pólos da célula

têm coleções completas e equivalentes de cromossomos e, portanto, de DNA.

Telófase

Na telófase, a membrana nuclear reorganiza-se à volta dos cromossomos de cada célula-filha. Os nucléolos reaparecem, dissolve-

se o fuso mitótico, e os cromossomos, devido à sua descondensação, alongam-se, tornando-se menos visíveis. A célula fica

constituída por dois núcleos, terminando assim a mitose.

Mitose e Câncer

O câncer é uma doença relacionada com a mutação de genes celulares que controlam o crescimento e a mitose das células.

Essas mutações podem ser causadas por diversos fatores como:

Exposição à radiação ionizante, como raios x, raios gama e luz ultravioleta.

Exposição a certas substâncias químicas denominadas carcinógenos. Os carcinógenos encontrados no cigarro são responsá- veis

por 25% de todas as mortes causadas por câncer.

Tendência hereditária familiar.

As células cancerosas não respeitam os limites habituais de crescimento e tendem a se espalhar pela corrente sangüínea, ou linfa,

formando novos focos de câncer, denominados metástases. Os aglomerados de células cancerosas são denominados tumores. O

câncer, se não diagnosticado e tratado precocemente, pode ser uma doença letal, isso se deve ao fato de os tecidos cancerosos

competirem com os tecidos normais por nutrientes.

Os tumores benignos não apresentam as características invasivas e nem emitem metástases como os tumores malignos. A

gravidade desses tumores está mais relacionada com sua localização no organismo.

6. MEIOSE

Divisão Reducional

Ocorrência: células gaméticas (germinativas), produção de esporos.

A meiose mantém constante o número de cromossomos das espécies de reprodução sexuada; ocorrem duas divisões nucleares

com redução de 2n cromossomos para n cromossomos.

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Meiose é o processo pelo qual células diplóides formam células haplóides, com recombinação gênica, o que ocorre, na maior parte

das vezes, na formação de gametas, e, em casos menos comuns, na formação de esporos, e que consiste em duas divisões

celulares sucessivas: primeiramente, uma divisão reducional, e, logo a seguir, uma divisão comum, ou equacional.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/divisao-celular/divisao-celular-11.php#ixzz1vdw7A7YR

Etapas: na meiose, temos duas divisões

Divisão I (R!)

Intercinese: período entre as divisões I e II Divisão II (E!)

Prófase II

Metáfase II

Anáfase II

Telófase II

Divisão I da Meiose

Prófase I

A prófase I da meiose é relativamente longa e bem mais complexa que a prófase da mitose. Ela compreende diversas subfases, a

saber:

LEPTÓTENO - (do gr. Leptos, “finos”; tainos, “fita”). É o início do processo e, portanto, é aqui que ocorre o aparecimento dos

cromossomos, em função da espiraliza- ção dos cromossomos (já duplicados durante a intérfase).

ZIGÓTENO - (do gr. Zigos, “par”). Os cromossomos homólogos se juntam, formando pares. Esse fenômeno é conhecido como

pareamento, ou sinapse cromossômica.

PAQUÍTENO - (do gr. Pakhis, “grosso”). Cada cromossomo torna-se mais espesso, pois as suas cromátides se dispõem paralelas,

presas apenas pelo centrômero. Os cromossomos homólogos entrelaçam as suas cromátides em pontos bem definidos, porém

totalmente aleatórios. E esse entrelaçamento, que é chamado crossingover (sobrecruzamento), só ocorre entre uma cromátide de

um cromossomo homó- logo. Nunca se faz entre as duas cromátides do mesmo cromossomo. Por isso, dizemos que o crossing

ocorre entre cromátides homólogas, porém, não irmãs.

DIPLÓTENO - (do gr. Diplos, “duplos”). Os centrômeros dos cromossomos vão se afastando reciprocamente. E, então, os pontos

de entrelaçamento das cromátides se tornam mais visíveis. Esses pontos constituem os quiasmas. Os quiasmas vão deslizando

para as extremidades dos cromossomos à proporção que eles se afastam. Mas a essa altura, as cromátides já trocaram

segmentos com genes. Houve uma permuta gênica entre elas.

DIACINESE - (do gr. Dia, “através de”; kinesis, “movimento”) Nessa fase, os cromossomos homólogos se separam

completamente. Suas cromátides já contêm genes permutados. A cariomembrana desaparece. O material nuclear se mistura com

o material citoplasmático e os cromossomos se dispõem desordenadamente entre as fibrilas do fuso mitótico.

Leptóteno

Os fenômenos que ocorrem na prófase I tornam-se longos, podendo, em alguns casos, durar semanas, meses ou anos.

A prófase I ocupa cerca de 90% do tempo global da meiose.

Os cromossomos, inicialmente finos e longos, condensam-se, tornando-se mais visíveis.

Cada cromossomo é constituído por dois cromátides, embora ainda não se distingam.

 

Zigóteno

Os dois cromossomos homólogos de cada par emparelham, constituindo esse conjunto bivalente, ou díade cromossômica. Este

processo designa-se sinapse e consiste numa justaposição, gene a gene, entre dois cromossomos homólogos.

Paquíteno

Em cada bivalente, existem quatro cromatí- dios, designando-se cada um destes conjuntos por té- trade.

Os cromossomos homólogos emparelham intimamente em toda a sua extensão, continuam a condensar-se, experimentando

conseqüentemente um encurtamento e um espessamento.

Em cada cromossomo tornam-se visíveis os dois cromátides unidos pelo centrômero.

Durante a sinapse, podem observar-se, nos cromossomos emparelhados, vários pontos de cruzamento, que são nódulos de

recombinação ou pontos de quiasma entre dois cromátides dos dois cromossomos homólogos.

Nesse nível, pode haver quebra de cromátides, ocorrendo trocas recíprocas de segmentos entre cromátides de cromossomos

homólogos. Estas trocas são designadas por crossing-over.

Diacinese

Os cromossomos homólogos de cada bivalente atingem o máximo de condensação. Estes cromossomos afastam-se um do outro,

ficando somente unidos por alguns pontos de quiasma.

Durante os acontecimentos descritos, os nuclé- olos desagregam-se, e vai-se formando o fuso acromático.

No final da prófase I, o invólucro nuclear desaparece completamente.

Metáfase I

Os bivalentes ligam-se aos microtúbulos do fuso acromático por zonas específicas dos centrômeros, com os pontos de quiasma no

plano equatorial e os centrômeros dos cromossomos homólogos voltados para pólos opostos.

A orientação de cada par de homólogos, em relação aos pólos da célula, realiza-se ao acaso, independentemente da sua origem

materna ou paterna.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/divisao-celular/divisao-celular-12.php#ixzz1vdwQ8Qlz

Anáfase I

Verifica-se a segregação, ou seja, a separação dos cromossomos homólogos de cada bivalente e a migração de cada um dos

cromossomos para pólos opostos – migração polar.

Cada um desses cromossomos é constituído por duas cromátides.

O modo como se realiza a migração é puramente aleatório, podendo ocorrer vários tipos de recombinação de cromossomos

maternos e paternos.

Telófase I

Inicia-se quando os cromossomos atingem os pólos do fuso acromático. Nesta fase, verifica-se a descondensação dos

cromossomos, o aparecimento do nucléolo e do invólucro nuclear.

Os dois núcleos formados têm, cada um deles, metade do número de cromossomos do núcleo inicial.

A citocinese pode ocorrer ao longo dos dois últimos estágios, determinando a formação de duas células haplóides.

Divisão II da meiose

Metáfase II

Os cromossomos, cada um com dois cromátides, dispõem-se na zona equatorial de cada fuso acromático, com os centrômeros

nos respectivos planos equatoriais.

Anáfase II

Os centrômeros dividem-se e cada cromossomo com uma só cromátide migra para o pólo respectivo.

Estes cromossomos podem ser geneticamente diferentes, devido aos fenômenos de crossing-over verificados na prófase I.

Telófase II

Inicia-se quando os cromossomos atingem os pólos dos fusos acromáticos. Ocorre então descondensação dos cromossomos,

originando-se os núcleos resultantes, com constituição dos invólucros nucleares e dos nucléolos.

A citocinese determina a formação de quatro células-filhas haplóides.

Fonte: www.supletivounicanto.com.br

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/divisao-celular/divisao-celular-13.php#ixzz1vdwX5ATF