Prof.Doutor José Cabeda

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1 Prof.Doutor José Cabeda
Aula Teórica Nº 8 O Ciclo Celular Prof.Doutor José Cabeda

2 Os elementos do fuso acromático
Microtúbulos astrais (MtA) Microtúbulos polares (MtP) Microtúbulos cinetocorianos (MtC) Microtúbulos interzonais (MtZ) Centríolo (Ce (Cs)) Microtúbulos (Mt) Plano (ou placa) equatorial (P Eq)

3 Os centrossomas, centríolos e microtubulos
O Centrossoma é constituído por dois centríolos orientados perpendicularmente. Funciona como organizador da polimerização dos microtubulos Os centríolos são cilindros compostos por 9 tripletos de microtúbulos de tubulina A região centrossómica contém ainda centrina, tequetina, ATPases, RNA polimerases e outros químicos

4 As proteínas motoras Associados aos microtúbulos encontram-se as proteínas motoras: dineínas e cinesinas

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A MITOSE Prof.Doutor José Cabeda

6 Os cromossomas mitóticos
Dois cromatídeos irmãos (cada um com uma cópia do dsDNA enrolado em nucleosomas (Ns) Um centrómero (cm) Quatro telómeros (Tm) Dois cinetocoros (cc) Estrutura trilamelar estratificada onde se ligam os microtúbulos cinetocorianos (Mtc)

7 As fases do ciclo celular mitótico
G0 (Gap 0) intervalo entre mitoses G1 (Gap 1) Síntese proteica S (Síntese) G2 (Gap 2) Organização dos cromossomas diplóides M (Mitose) Segregação dos cromossomas Interfase (G0+G1+S+G2)

8 As fases da mitose Profase Condensação dos cromossomas Prometafase
Início da desorganização do invólucro nuclear Metafase Cromossomas no plano equatorial do fuso Anafase Ascensão polar de cada cromatídeo Telofase Reorganização do invólucro nuclear

9 Profase Aumento do volume nuclear
Aparecimento da cromatina organizada em longos e finos filamentos Cromossomas dicromáticos (2 fibras de DNA rigorosamente iguais que se vão gradualmente tornando mais pequenos, espessos e compactos Nucleolos vão iniciam a sua dissipação Os dois pares de centriolos da região perinuclear começam a deslocar-se em direcção aos polos opostos da célula

10 Prometafase Início da desorganização e dissipação do invólucro nuclear
Os cromossomas continuam o seu encurtamento e não têm posição preferencial. Os dois cromatídeos começam a distinguir-se mais fácilmente. Os cinetocoros tornam-se visíveis de cada lado do centrómero Aparecem os microtúbulos cinetocorianos Desaparecimento completo do invólucro nuclear O centrómero liga-se a aos mt por 1 cinetocoro os cromossomas deslocam-se para o plano equatorial (movendo-se em direcção ao polo oposto) O centrómero liga-se aos mt pelos 2 cinetocoros (cada 1 a microtubulos de pólos opostos)

11 Metafase Os cromossomas metafásicos (dicromatídicos) localizam-se no plano equatorial do fuso Os cromatídeos tornam-se mais nítidos por afastamento dos braços Os cinetocoros e os microtubulos ce«inetocorianos tornam-se bem visiveis e orientados longitudinalmente de polo a polo

12 Anafase A Ascenção polar de cada cromossoma-filho (cromatídeos irmãos)
A organização centromérica desorganiza-se e os microtubulos puxando os cinetocoros levam cada cromatídeo em direcção ao respectivo pólo

13 Anafase B Os microtubulos polares e axiais despolimerizam na zona do plano equatorial, permitindo aos pólos afastarem-se por alongamento da célula. Aumenta portanto a distância entre os centrossomas.

14 Telofase Reorganização do invólucro nuclear
Os cromossoma gradualmente descondensam tornando-se menos visíveis Ocorre a nucleocinese (formação dos núcleos filhos) O centrosoma fica localizado na região perinuclear junto ao novo invólucro Os microtubulos do fuso despolimerizam e desaparecem Alteração do citoesqueleto e redistribuição equitativa dos organelos, com fragmentação e migração do RE e do golgi através dos microtubulos provenientes dos centrosomas Ocorre a citocinese (clivagem do citoplasma). O fuso mitótico determina a posição do anel de contracção que inicia a citocinese na anafase B

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A MEIOSE Prof.Doutor José Cabeda

16 As fases da meiose Meiose II Profase II Metafase II Anafase II
Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno Diacinese Metafase I Anafase I Telofase I Intercinese Meiose II Profase II Metafase II Anafase II Telofase II Citocinese

17 Profase I - Leptóteno Estado de condensação
Formação de filamentos cromatinicos alongados e finos Os dois cromatideos irmão estão tão intimamente ligados que não são distinguíveis Os telómeros estão ligados à membrana nuclear interna Diferenciam-se os cromómeros

18 Estado de emparelhamento
Profase I - Zigóteno Estado de emparelhamento Cromossmas homólogos iniciam o emparelhamento pelos telómeros Alinhamento efectua-se então cromómero a cromómero Inicia-se a formação do complexo sinaptonémico unindo os dois cromossomas Nesta fase os cromossomas são: Tétradas (4 moléculas de DNA) Bivalente (os 2 cromosomas homólogos estão em sinapse em cada par)

19 Estado de recombinação
Profase I - Paquíteno Estado de recombinação Começa quando o emparelhamento e o complexo sinaptonémico (Cs) estão completos Pode então ocorrer quebra e ligação entre cromatídeos não irmãos (crossing-over) O Cs tem uma estrutura tripartida regular conservada entre as espécies Distribuído ao longo do elemento central encontra-se o nódulo de recombinação O produto de recombinação inclui dois cromossomas parentais e dois recombinados As trocas de cromatídeos são visiveis ao MO sob a forma de quiasmas

20 Profase I – Diplóteno (ou dictióteno)
Estado de síntese Ocorre a separação entre cromossomas homólogos A separação entre cromatídeos torna-se visível ao MO Ocorre a divisão do centrossoma Os cromossomas descondensam-se em zonas localizadas promovendo a síntese de RNA e proteínas formando os cromossomas “lampbrush” Este estado pode manter-se por longos períodos (no homem os oócitos atingem este estado ao 5º dia de gestação e assim permanecem até á puberdade)

21 Estado de recondensação
Profase I - Diacinese Estado de recondensação Termina a descondensação cromossómica. Os cromossomas atingem a sua máxima condensação. Dissociação do invólucro nuclear e do nucléolo Os centrossomas afastam-se iniciando a diferenciação dos microtubulos astrais (nos animais femininos os centrossomas desagregam-se nos oócitos e o fuso acromático forma-se sem estes) Os cromossomas forçam os quiasmas em direcção ao telómero, resolvendo os sobrecruzamentos.

22 Metafase I Cada tétrada localiza-se na zona equatorial ligada aos microtubulos pelos cinetocoros Cada tétrada liga-se por quatro cinetocoros, mas os cinetocoros dos cromatídeos irmãos estão fundidos num só conectando-se com o mesmo pólo As subunidade de tubulina são adicionadas na zona (+) (junto ao cinetocoro) e despolimerizadas na zona (-) junto ao polo, exercendo uma força que puxa o cromossoma para cada polo. Estas forças opostas equilibram-se

23 Anafase I Ocorre a separação dos pares de homólogos e o inicio do movimento em direcção aos pólos. Para cada pólo move-se um par de cromatídeos irmãos, separando-se os cromossomas paternos e maternos, de forma aleatória, para cada pólo originando no homem 223 combinações possíveis. Este número é ainda aumentado pelo crossing-over que ocorreu no paquíteno Inicia-se a citocinese mediada por um anel contráctil de filamentos de actina/miosina

24 Telofase I Os cromossomas homólogos chegam aos pólos
Os microtubulos cinetocorianos despolimerizam Os microtubulos polares alongam Diferencia-se um novo invólucro nuclear em torno de cada pólo A cromatina descondensa-se e os nucléolos reorganizam-se Completa-se a citocinese

25 Intercinese Nem sempre ocorre a intercinese entre as duas divisões da meiose Estado transitório entre a 1ª e 2ª divisão meiótica Nesta fase não há qualquer replicação do DNA

26 2ª divisão meiótica

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28 REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR
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29 Regulação do ciclo celular
Associação de cdk com ciclinas (regulado pela síntese de ciclinas) Activação dos complexos cdk/ciclina por fosforilação Desfosforilação dos complexos cdk/ciclina Inibidores de cdk (CKI’s) ex: p53 estimula o p21 que é um CKI p21 liga-se ao PCNA (subunidade da DNA polimerase d

30 Controlo do ciclo celular
Ovócito de X.leavis MPF (maturation promotion factor) S.cerevisiae Cdc28 Ciclina (proteína que se acumula durante a mitose e desaparece abruptamente no fim desta) MPF é composto por cdc2 e ciclina B S.pombe cdc2 wee1 cdc25 cdc= cell division cycle Proteína = p34cdc2 Familia das cdk (cyclin dependent kinases)

31 Controlo do ciclo celular
a wee1 é uma cinase Fosforila a cdc2 em Y15 potenciando a sua actividade A ligação de uma ciclina à cdc2 potencia a sua actividade A cdc25 é uma fosfatase Desfosforila a cdc2 em Y15 permitindo a sua actividade O MPF promove a proteólise da ciclina B. CAK=cdk activating kinase

32 Ubiquitin-mediated degradation of mitotic cyclins promotes exit from mitosis
Figure 13-8

33 Regulation of APC* activity controls degradation of cyclin B
*APC = anaphase promoting complex

34 Controlo do ciclo celular
A diminuição da [ciclina B] durante a anafase inactiva a cdc2 A desfosforilação da cdc2 em T161 durante a anafase inactiva-a Free cdk2 Cyclin bound cdk2 Cyclin bound phosporilated cdk2

35 Controlo do ciclo celular
O MPF Fosforila as láminas Despolimeriza as láminas Desagrega a membrana nuclear

36 Controlo do ciclo celular
O MPF Fosforila as láminas Despolimeriza as láminas Desagrega a membrana nuclear Fosforila os filamentos intermédios Reorganiza o citoesqueleto Fosforila proteínas associadas aos microtubulos Altera a dinêmica destes  formação do fuso acromático Fosforila proteínas que participam na condensação cromossómica Fosforila proteínas do RE e do golgi tornando-os inactivos Fosforila proteinas envolvidas na transcrição e tradução inactivando estes processos

37 APC controls entry into anaphase and exit from mitosis

38 APC-dependent unlinking of sister chromatids initiates anaphase
APC – anaphase promoting complex

39 Controlo do ciclo celular
Cada transição é caracterizada por ciclinas diferentes A transição G1/S envolve mais cdk As ciclinas vão-se acumulando e sofrem uma diminuição brusca da concentração

40 Checkpoints in cell cycle regulation
Animação

41 G1 and G2 arrest in cells with damaged DNA depends on the p53 tumor suppressor
Figure 13-35

42 The mechanism of p53-induced cell-cycle arrest in response to DNA damage