CONTROLE DO

CICLO CELULAR,

MITOSE E MEIOSE

As células se reproduzem pela duplicação do seu conteúdo e pela divisão

em duas, um processo chamado de ciclo de divisão celular ou ciclo celular.

CICLO CELULAR EUCARIÓTICO

CICLO CELULAR

A divisão ocorre em quatro fases. O período entre o final da interfase e o

começo da seguinte, compreende a fase M que é composta por dois

processos, mitose (divisão do núcleo) e citocinese (divisão do

citoplasma).

Gráfico do ciclo celular com período G0. Se, ao atingir determinado ponto da fase

G1, denominado “ponto de restrição”, a célula não encontrar os fatores necessários

para ingressar na fase S, ela entra em uma fase denominada G0, em que seu

metabolismo continua normalmente, mas sua divisão é bloqueada.

A freqüência das divisões

celulares varia com o tipo

e o estado fisiológico de

cada célula. Por exemplo,

células de nosso duodeno

dividem-se a cada 24

horas, enquanto células

de nosso esôfago dividem-

se semanalmente. As

células nervosas e

musculares esqueléticas

adultas nunca se dividem.

Células como as do

fígado, dos rins e dos

pulmões só voltam a se

dividir para reconstituir

partes lesadas.

Dois pontos importantes de

checagem ocorrem em G1 e G2.

O ponto de checagem em G1

permite que a célula confirme

que o meio é favorável para

proliferação celular e o seu DNA

esteja intacto antes de passar

para a fase S. A proliferação

celular depende dos nutrientes e

de moléculas de sinalização

específicas no meio extracelular;

se as condições extracelulares

são desfavoráveis, as células

podem atrasar o progresso por

G1 e podem até mesmo

encontrar um estado

especializado de repouso

conhecido como G0 (G zero). O

ponto de checagem em G2

assegura que as células não

entrem em mitose até que o DNA

danificado seja reparado e a

replicação de DNA esteja

completa.

A progressão pelo ciclo celular depende de proteinoquinases dependentes de

ciclinas (Cdks). A atividade das Cdks é regulada pela degradação da ciclina

As principais ciclinas e Cdks de vertebrados.

Cdks distintas se associam com diferentes ciclinas para acionar os diferentes

eventos do ciclo celular.

S-Cdk aciona a replicação do DNA e assegura que a replicação de DNA seja

apenas iniciada uma vez por ciclo.

O dano no DNA interrompe o ciclo celular em G1

Para que M-Cdk seja ativa ela deve ser fosforilada em alguns sítios e desfosforilada

em outros. A M-Cdk ativa indiretamente mais Cdk.

Cdc 25

Cdc 25

Cdc 25

Wee1

Wee1

O sistema de controle do ciclo celular pode interromper o ciclo em vários pontos de

checagem.

Representação esquemática

da relação entre DNA e

cromossomos nas diversas

fases do ciclo celular. Em

G1, cada cromossomo

contém apenas uma

molécula de DNA; em S

ocorre a duplicação do DNA;

em G2, o cromossomo está

constituído por duas

cromátides-irmãs, cada uma

contendo uma molécula de

DNA; as cromátides

separam-se na mitose (M).

Observe também o gráfico

da variação da quantidade

de DNA em uma célula

durante o ciclo celular.

Interfase: período entre o final de uma divisão e o começo da seguinte, o

material genético do núcleo das células encontra-se disperso e ativo,

constituindo a cromatina. Este período compreende três fases: G1, S e

G2.

Fase G1: caracteriza-se por uma intensa síntese de RNA e proteínas.

Nesta fase ocorre o crescimento geral e a reconstituição do citoplasma

das células filhas recém-formadas.

Fase S: ocorre a duplicação do conteúdo de DNA da célula,

paralelamente á síntese das proteínas histônicas, com as quais o DNA

se complexa.

Fase G2: nesta fase, ocorre a síntese de RNA e proteínas essenciais para

que a mitose tenha início. As proteínas sintetizadas em G2 são,

possivelmente, aquelas envolvidas na divisão celular propriamente

dita.

Prófase: os cromossomos replicados, cada um consistindo em duas

cromátides-irmã intimamente associadas, se condensam. Fora do núcleo,

o fuso mitótico se forma entre os dois centrossomos, os quais iniciam

a sua separação.

As coesinas mantêm unidas as duas cromátides-irmã adjacentes. As condensinas

enrolam moléculas de DNA no processo de condensação dos cromossomos.

Juntas, as coesinas e condensinas auxiliam na redução dos cromossomos mitóticos

a pequenas estruturas condensadas que podem ser facilmente segregadas durante

a mitose.

Prometáfase: inicia-se repentinamente com o rompimento do envelope

nuclear. Os cromossomos podem agora se ligar aos microtúbulos do fuso

mitótico pelo cinetócoro e sofrem movimentos ativos.

pólo do fuso

O envelope nuclear é dissociado e reunido durante a mitose.

Metáfase: os cromossomos estão alinhados no equador do fuso,

exatamente na metade entre os dois pólos. Os microtúbulos do cinetócoro

pareados de cada cromossomo se ligam aos pólos opostos do fuso.

microtúbulos do

cinetócoro

Representação esquemática dos cromossomos na placa metafásica.

Microtúbulos

interpolares

Detalhe dos feixes de microtúbulos que prendem as cromátides-irmãs

a pólos opostos.

Anáfase: as cromátides irmãs pareadas se separam sincronizadamente

para formar dois cromossomos-filho e cada um deles é puxado lentamente

para o pólo do fuso ao qual está ligado. Os microtúbulos do cinetócoro

encurtam e os pólos do fuso também se distanciam, contribuindo para a

separação dos cromossomos.

pólo do fuso se

distanciando

encurtamento do

microtúbulo com

cinetocoro

cromossomos-filho

Representação esquemática do encurtamento dos microtúbulos que

faz os cromossomos serem puxados para os pólos. Está representado

apenas um microtúbulo, com a ampliação muito maior que a do

cromossomo.

A APC ativa a separação das cromátides-irmãs, promovendo a destruição

das coesinas.

Dois processos separam as cromátides-irmã na anáfase. (A) Os

cromossomos-filhos são puxados para os polos opostos à medida que os

microtúbulos do cinetócoro despolimerizam. (B) O deslizamento do

microtúbulos interpolares (1) e forças exercidas pelos microtúbulos astrais

(2). Acredita-se que todas essas forças dependem de proteínas motoras

associadas aos microtúbulos.

Telófase: os dois conjuntos de cromossomos-filho chegam aos pólos

do fuso. Um novo envelope nuclear é remontado em torno de cada

conjunto de cromossomos-filho completando a formação de dois núcleos e

marcando o término da mitose. A divisão do citoplasma começa com a

formação do anel contrátil na célula animal.

microtúbulos

interpolares

conjunto de cromossomos-filho no pólo do fuso

Citocinese: a citocinese difere de maneira acentuada nas células

animais e vegetais. Nas células animais, a separação das células filhas

ocorre por um mecanismo contrátil, do qual participam microfilamentos

de actina e miosina. Nas células vegetais a citocinese começa com o

aparecimento do fragmoplasto, que é formado por componentes do

fuso de divisão e vesículas oriundas do aparelho de Golgi. A fusão

das vesículas de Golgi determina a formação da placa celular, que

separa as duas células filhas, com a liberação do seu conteúdo para a

formação da matriz péctica.

Citocinese em uma célula animal

regeneração dos microtúbulos

interfásicos ordenados pelo

centrossomo

Citocinese em uma célula vegetal

MEIOSE

• A meiose é um tipo especial de divisão celular em que o óvulo e o

espermatozóide (gametas haplóides) são feitos. Duas divisões nucleares

sucessivas com apenas um ciclo de replicação do DNA gera quatro células

filhas haplóides a partir de uma célula diplóide. (Do grego, meiosis,

diminuição).

• Fases da meiose: Tanto a meiose I como a meiose II são divididas em

quatro fases, nas quais ocorrem eventos semelhantes aos da mitose, as

fase das meioses I e II recebem os mesmos nomes. A meiose I é dividida

em prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. A meiose II é divida em

prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II.

A meiose gera quatro células haplóides diferentes, ao passo que a mitose produz

duas células diplóides idênticas.

MEIOSE I:

Prófase I: a prófase I é longa e complexa e, por isso, dividida em cinco

subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese.

Leptóteno tem início a condensação

dos cromossomos. Eles se tornam

visíveis ao microscópio óptico, como

fios longos e finos, pontilhados de

grânulos, denominados cromômeros,

em que o grau de condensação é maior.

Zigóteno os cromossomos

homólogos se colocam lado a lado com

a formação do complexo sinaptonêmico,

uma elaborada estrutura constituída por

diversas proteínas.

Paquíteno os cromossomos estão

mais condensados e completamente

emparelhados, cada par de

cromossomos homólogos formam um

conjunto denominado bivalente, ou

tétrade. Nesta fase ocorre a

recombinação genética, ou crossing-

over, provavelmente pela ação de

nódulos de recombinação.

Bivalentes com quatro cromátides

Diplóteno eventos de recombinação

criam quiasmas entre cromátides não-

irmãs. A combinação do quiasma e de

uma forte associação das cromátides-

irmã entre elas, mediada por proteínas

coesinas, mantém unidos os dois

homólogos duplicados.

Diacinese os cromossomos continuam o seu movimento de separação iniciado

no diplóteno. Eles permanecem unidos apenas pelos quiasmas, com

deslocamento dos quiamas para a extremidade do cromossomo, fenômeno

conhecido como terminalização dos quiasmas.

Metáfase I na mitose (A) os cromossomos maternos (M) e paternos (P) se alinham

aleatoriamente na placa metafásica, ao passo que na meiose (B) os cromossomos

homólogos maternos e paternos formam pares antes de se alinharem na placa

metafásica. Há uma diferença fundamental entre a metáfase da meiose I e a

metáfase da mitose. Na metáfase da meiose I, cada cromossomo, com suas duas

cromátides, prende-se a microtúbulos provenientes de um dos pólos; o homólogo

prende-se a microtúbulos do pólo oposto. Na metáfase da mitose, cada cromossomo

prende-se a microtúbulos de ambos os pólos, de modo que as cromátides-irmãs

ficam unidas a pólos opostos.

Anáfase I na anáfase I, cada cromossomo de uma par de homólogos, constituído

por duas cromátides unidas pelo centrômero, é puxado para um dos pólos das

células. Nessa fase as coesinas são degradas e os quiasmas desaparecem.

Telófase I na telófase I os cromossomos estão separados em dois lotes, um em

cada pólo da célula. O fuso mitótico se desfaz, os cromossomos se descondensam,

as membranas nucleares se reorganizam e os nucléolos reaparecem. Surgem,

assim, dois novos núcleos, cada um deles com metade do número de cromossomos

presente no núcleo original. Cada cromossomo, entretanto, ainda está constituído por

duas cromátides unidas pelo centrômero.

Citocinese I geralmente, logo após a primeira divisão meiótica se completar,

ocorre a citocinese I, resultando na separação de duas células-filhas. Estas logo

iniciam a meiose II. Durante o breve período entre a meiose I e a meiose II, os

centrossomos se duplicam nas duas células-filhas recém-formadas.

MEIOSE II:

A segunda divisão da meiose é muito semelhante à mitose. As duas células

resultantes da meiose I entram simultaneamente em prófase II, metáfase II,

anáfase II, telófase II e citocinese II, dando origem a quatro células

haplóides.

Prófase II Metáfase II

Anáfase II

Telófase II

Célula em diferentes fases da meiose extraída da antera de botão de lírio.