Ciclo Celular e Divisão Celular (Mitose e Meiose) FACULDADES UNIDAS DO NORTE DE MINAS CITOLOGIA...

Ciclo Celular e Divisão Celular

(Mitose e Meiose)FACULDADES UNIDAS DO

NORTE DE MINASCITOLOGIA /HISTOLOGIAMsc Darlê Martins Barros

Ramos

NÚCLEO• 1- Função• Centro de controle de todas as atividades

celulares• Contêm o conjunto de informações

genéticas codificadas no DNA.• Duplicação do DNA, síntese e

processamento do RNA (rNA,mRNA e tRNA).

Variações no número do núcleo

A maioria das células possui um único núcleo, mas existem aquelas que possuem dois (binucleadas) ou mais ( multinucleadas)

No fígado, devido a intensa atividade metabólica, alguns hepatócitos apresentam dois núcleos

Núcleo

2- Constituição:• Geralmente esférico e localizado no centro

com cerca de 5 a 10 micrômetrosComponentes:• A) Envoltório nuclear constituído de duas membranas(externa e

interna)

Núcleo

Poros nucleares :• permitem a comunicação entre o

citoplasma e o compartimento nuclear.• Transporte seletivo de moléculas ( transporte

mediado por receptores)

Núcleo

Cromatinacaracterísticas• Cromossomos desespiralados no intervalo

das divisões celulares• De acordo com a atividade nuclear:Heterocromatina – região eletro-densa (visível

ao M.O); inativa: não ocorre a transcrição gênica

Núcleo

Eucromatina: região granulosa e clara entre a heterocromatina. O filamento de DNA não está condensado e tem condições de transcrever os genes.

Diferentes regiões do mesmo cromosomo replicam em distintos tempos na Fase S

• A cromatina altamente condensada (heterocromatina) replica depois, enquanto os genes localizados na cromatina menos condensada (eucromatina) tendem a replicar primeiro.

•

• A heterocromatina é o estado mais condensado da cromatina, enquanto que a eucromatina tem uma conformação menos condensada. A eucromatina é ativa para a expressão dos genes (transcrição RNA Proteínas Exercer suas funções nas células)

• A heterocromatina tende a ser replicada muito tardiamente na fase S, sugerindo que o tempo da replicação tem correlação com o empacotamento do DNA na cromatina.

As regiões no genoma onde a cromatina é menos condensada, é mais acessível ao maquinário de replicação, consequentemente replica primeiro.

NúcleoOrganização:Filamento de DNA (2nm) – nucleossomos

( octâmeros de proteínas histonas) envolvidos por duas voltas de filamento de DNA ( 30nm)- condensação de nucleossomos (300 nm e 700nm) - cromossoma ( grau máximo de condensação)

Empacotamento da cromatinaCromosomos de eucariotos são compostos por uma mistura de DNA e proteínas, formando a cromatina

Nucleosoma: unidade básica de empacotamento dos cromosomos.

Cromosomo Mitótico

Núcleo

c) NucléoloEstrutura densa, observada durante a

interfase.As moléculas de rRNA são compactadas com

proteínas ribossomais para formar os ribossomos.

Constituição:

Núcleo

• Região organizadora: ocorre transcrição dos genes de rRNA.

• Região granular: contém partículas ribossomais precursoras maduras

• Região fibrilar: contém DNA e moléculas de RNA sendo sintetizadas

Núcleo

d) Matriz nuclear- constitui o endoesqueleto nuclear

f) NucleoplasmaSolução aquosa de proteínas, nucleotídeos,

metabólitos e íons que preenche o espaço entre a cromatina e o nucléolos

CICLO CELULAR• 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

CICLO CELULAR

• Processo contínuo dividido em 2 fases principais:

– INTÉRFASE– MITOSE

CICLO CELULAR• Célula encaminhada à progressão no ciclo

por mecanismos de regulação relacionados a • crescimento• multiplicação• diferenciação celular

• Falhas nos mecanismos célula pode serencaminhada para apoptose (morte celular

programada)• desenvolvimento tumoral

Apoptose

• – a célula recebe um sinal para se autodestruir, encolhe-se de tamanho, quebra a cromatina em pedaços e se torna facilmente fagocitada. Objetivo: manter o número adequado de células

• Os leucócitos morrem naturalmente, evitando a superpopulação celular

CICLO CELULARFases do Ciclo:G1: 10 horasS: 9 horasG2: 4 horasM: 1 horaTotal: 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)

CICLO CELULAR

Constituído de duas etapas:Interfase: intervalo entre dois períodos de

divisãoPeríodo G1: Intervalo entre o término da

mitose e o começo da síntese de DNA.Período S: fase em que ocorre a replicação do

DNA (duas cromátides)

CICLO CELULAR

Período G2: intervalo entre o final da síntese de DNA e o início da mitose, (preparação para a multiplicação mitótica).

Fase M: divisão celular

CICLO CELULAR

• G1- as células monitoram o seu próprio crescimento e tamanho, ocorrendo a multiplicação de grande parte das organelas e intensa atividade metabólica.

• Pode durar dias, meses, dependendo das condições fisiológicas das células.

CICLO CELULAR Intérfase

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

• 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

• S- A replicação do DNA na maioria das células eucarióticas somente ocorre durante uma fase específica do ciclo de divisão celular, chamada FASE DE SÍNTESE DE DNA OU FASE S.

Numa típica célula de mamífero a Fase S dura aproximadamente 8 horas, em uma célula eucariótica simples como a de levedura, a FASE S pode durar menos de 40 minutos.

No final da FASE S, cada cromosomo foi duplicado para produzir duas cópias idênticas, que permanecem unidas pelo seu centrômero até a Fase M ( M de Mitose).

A replicação do DNA acontece na fase S

Durante as fases do ciclo celular G1, S e G2 (intérfase), a célula cresce continuamente. Durante a fase M (Mitose), o crescimento celular para, o núcleo divide-se e a célula divide-se em duas. A REPLICAÇÃO DO DNA É CONFINADA A FASE S. G1 é o intervalo entre a fase M e a fase S, G2 é o intervalo entre a fase S e a fase M.

CICLO CELULAR

• As células que normalmente não se dividem apresentam núcleo em estado GO.

• G2 – fornece um intervalo de segurança de maneira que a célula possa assegurar seu crescimento e uma completa replicação do DNA antes de iniciar a mitose

CICLO CELULAR

Intérfase

• 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)

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

MITOSE

MITOSE

• Conceito: 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

MITOSEFases

Prófase Prometáfase Metáfase Anáfase Telófase

MITOSEPrófase

• 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)

O cromossomo mitótico consiste em duas cromátides que estão conectadas por uma região denominada de Centrômero

Na superfície deste centrômero existem dois cinetocoros, um deles está associado a cromátide. * O outro cinetócoro está associado ao fuso mitótico e é através dele que resulta a movimentação cromossomal.

Cromátide

• Cromátide- é cada uma das metades cromossômicas, identificáveis durante a divisão celular, e que irão originar um novo cromossoma. As cromátides contêm apenas uma molécula de DNA e estão unidas pelo centrômero até que haja a separação na anáfase

• O centrômero localiza-se na parte mais delgada do cromossoma.

• O cinetócoro é uma região localizada no centrômero ao qual se fixam as fibras do fuso de divisão.

• Telômero consistem de muitas repetições de seqüências curtas que contém um bloco de nucleotídeos G. Nos humanos essa seqüência é GGGTTA, que se estende por aproximadamente 10.000 nucleotídeos.

MITOSEPrófase

Início da Prófase

Final da Prófase

MITOSEPrometáfase

• 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

MITOSEPrometáfase

MITOSEMetáfase

• 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

MITOSEMetáfase

MITOSEAnáfase

• 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

MITOSEAnáfase

Início da Anáfase

Fim da Anáfase

MITOSETelófase

• 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

MITOSETelófase

• Separação completa das cromátides irmãs para cada pólo da célula.

• Reconstituição do envelope nuclear ao redor dos cromossomos.

• Descondensação dos cromossomos.

MITOSETelófase

• Formação de uma constrição ao nível da zona equatorial da célula-mãe, que vai progredindo e termina por dividir o citoplasma e suas organelas em duas partes iguais.

• Neste ponto a célula termina a fase de divisão celular (Mitose) e entra na fase de replicação do DNA (Intérfase) iniciando um novo ciclo.

MITOSECitocinese

• Clivagem do citoplasma (processo começa durante a anáfase)

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

• Separação das duas células filhas

MITOSECitocinese

MEIOSE

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(1ª divisão reducional) e a meiose II (2ª divisão equatorial)

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

MEIOSE IPrófase I

Os cromossomos condensam-se continuamente Subfases:• Leptóteno• Zigóteno• Paquíteno• Diplóteno• Diacinese

MEIOSE IPrófase I

• cromossomos individualizados, compostos por duas cromátides formando longos filamentos no núcleo.

Leptóteno

MEIOSE IPrófase I

• Pareamento dos cromossomos homólogos, processo denominado SINAPSE.

Zigóteno

MEIOSE IPrófase I

• Formação de estruturas fundamentais para a continuidade da meiose - COMPLEXO SINAPTONÊMICO ( consite de uma longa cadeia de proteínas que une os dois cromossomos homólogos.

Zigóteno

MEIOSE IPrófase I

• 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 crossing-over

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

Paquíteno

MEIOSE IPrófase I

Ocorre o início da separação dos homólogos, permanecendo pontos de união denominados quiasmas( pontos de contatos entre as cromátides homólogas onde ocorre a permuta de genes entre os cromossomos)

O número de quiasmas varia de acordo com o comprimento dos cromossomos.

Diplóteno

QuiasmasPontos de contatos entre as cromátides homólogas onde ocorre a permuta de genes entre os cromossomos

MEIOSE IPrófase I

Ruptura do envelope nuclear com o movimento das tétrades para a placa equatorial. Durante a diacinese, os quiasmas são mantidos, sendo importantes para a distribuição correta dos cromossomos durante a divisão celular

Diacinese

MEIOSE IMetáfase I

• Os cromossomos são mantidos pelos quiasmas, se alinhando na zona equatorial

MEIOSE IAnáfase I

• As duas cromátides irmãs são levadas para o pólos opostos das células.

• O número de cromossomos é reduzido a metade = haplóide

MEIOSE IAnáfase I

MEIOSE ITelófase I

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

• Reorganização da carioteca e do nucléolo

MEIOSE ICitocinese

• 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

MEIOSE IIntérfase

• Fase breve• Sem fase S ( = não há duplicação do DNA)

Atividades de revisão

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)

MEIOSE IIPrófase II

• Compactação da cromatina• Desaparecimento da

membrana nuclear• Microtúbulos se ligam aos

cinetócoros e começam a mover os cromossomos para o centro da célula

MEIOSE IIMetáfase II

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

MEIOSE IIAnáfase II

• Separação centromérica • Cromátides-irmãs se

movem para os pólos opostos

MEIOSE IITelófase II

• Migração das cromátides-irmãs para os pólos opostos

• Reorganização do núcleo

MEIOSE IICitocinese

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