Ciclo Celular Vera Andrade Vargas, 2012

Fase M – Divisão Celular (Mitose) e Citocinese 25/03/2017 Ciclo Celular Para uma célula se dividir, antes ela precisa duplicar os seus componentes só para depois se dividir em duas. Essa duplicação e divisão celular é conhecido como CICLO CELULAR. No ciclo celular tem a INTERFASE, que é dividida em três fases: a fase G1 (G de gap – inglês - lacuna) – onde a célula cresce, produz proteínas e organelas; a fase S (Síntese) – onde ocorre a replicação (duplicação, síntese) do DNA nuclear; a fase G2 (G de gap) – onde a célula cresce mais uma vez para duplicar a sua massa (proteínas e organelas). Então, durante todo o ciclo a célula se prepara para a divisão, com a duplicação das proteínas, organelas, cromossomos e centrossomo. Fase M – Divisão Celular (Mitose) e Citocinese - M-Cdk fosforila proteínas,, onde o cromossomos se condensam; o envelope nuclear se rompe; o RE e o Golgi se reorganizam; acontece a perda da aderência com outras células e com a matriz extracelular; o citoesqueleto se reorganiza para segregar cromossomos e dividir a célula em duas Durante o ciclo celular, várias etapas de fosforilação de proteínas estruturais e regulatórias ou ativação de proteína-quinases (Cdks), e complexos proteolíticos, como inibidoras de Cdks (CKIs); Complexo Promotor da Anáfase (APC). Vamos começar revisando o cromossomo. G1 (Gap, lacuna) S (Síntese) G2 (Gap) G1 (Gap) Fase M – Divisão Celular (Mitose) e Citocinese

Células que estão continuamente entrando em MITOSE  Células lábeis Células que estão em G0, estão em atividade, porém só entram em MITOSE se houver necessidade  Células estáveis ou quiescentes Células que não se dividem  Células permanentes

Ciclo celular Interfase Fase M G1 Mitose S G2 Meiose O Ciclo de vida da célula é dividido em duas fases principais Interfase G1 S G2 Fase M Mitose Células somáticas Meiose Gametas, finaliza com a formação dos gametas  espermatozóides e óvulos

Ciclo Celular Intérfase Mitose Inicia no fim da mitose e estende até iniciar a próxima mitose Mitose Reprodução celular, com as seguintes finalidades: Nos unicelulares: reprodução Nos pluricelulares: crescimento do organismo, reposição das células que morrem, cicatrização ou regeneração dos órgãos e tecidos

Intérfase Carioteca e nucléolos visíveis Acúmulo de materiais necessários a duplicação do DNA Síntese de DNA e conseqüente duplicação dos cromossomos DNA (molécula longa, fina, desespiralizada, descondensada e não individualizada)  cromatina  Cromossomos - duas cromátides irmãs No citoplasma, ocorre formação de um novo “centro celular” (par de centríolos)

Interfase G1 (Gap = lacuna) – A célula acumula todos os materiais necessários para a duplicação do DNA S (Síntese) – Ocorre a duplicação (síntese, replicação) do DNA, no final dessa fase o núcleo dobra seu volume G2 (Gap = lacuna) – A célula armazena materiais para realizar a mitose

Mitose Didaticamente, a mitose é dividida em fases para facilitar o estudo: prófase, metáfase, anáfase e telófase

Prófase Inicia com a duplicação dos centrossomos (centríolos) Formam-se o fuso mitótico (microtúbulos) O DNA se condensa originando os cromossomos O nucléolo desaparece e para a transcrição de RNAr No final da prófase o envoltório nuclear é desfeito, cromossomos livres começam a ligar-se aos microtúbulos do fuso pelo centrômero

PRÓFASE

Condensação da cromatina Molécula DNA possui 2 nm DNA começando a se condensar (cromatina) em “contas de um colar” possui 11 nm de largura. Contas são os nucleossomas (histonas) O empacotamento da cromatina em cordões de 30 nm formam as fibras cromossômicas ...

Prófase Vacúolos Prófase Metáfase Núcleos interfásicos (nucléolo em branco) Vacúolos

Metáfase Cromossomos ligados ao fuso Cromossomos com o máximo de condensação Cromossomos no equador celular formando a placa equatorial Cromossomos podem ser contados – cariótipo

Cariótipo

Metáfase Núcleo interfásico Anáfase Vacúolos Metáfase (com placa)

Anáfase Os microtúbulos do fuso começam puxar as cromátides irmãs, e os cromossomos irmãos são transportados aos polos da célula A anáfase reduz a quantidade de DNA (4n  2n), duplicada no período S (Síntese)

Anáfase Anáfase Núcleos interfásicos

Telófase Ocorre a descondensação dos cromossomos  cromatina Anel contrátil criando um sulco de clivagem Envelope nuclear completo ao redor dos cromossomos descondensados Regeneração da ordem dos microtúbulos formados pelo centrossomo na interfase Ocorre a descondensação dos cromossomos  cromatina Refaz o envoltório nuclear e o nucléolo reaparece, ocorre a transcrição de rRNA O citoplasma é dividido por um anel contrátil formado de ACTINA E MIOSINA  separação das duas células filhas  citocinese

25/03/2017 Citocinese Nas células animais a citocinese é centrípeta (de fora para dentro).

25/03/2017 Citocinese Células vegetais de plantas superiores são envolvidos por uma parede celular (semi-rígida) Na divisão celular, o citoplasma é dividido de DENTRO para FORA pela construção de uma nova placa celular entre os dois núcleos da célula filha.

Citocinese Anáfase (provável) Telófase Telófase: linha branca é a lamela média

25/03/2017 Cromossomos replicados, cada um com 2 cromátides-irmã, se condensam. O fuso mitótico forma-se entre os 2 centrômeros. Rompimento do envelope nuclear. Os cromossomos se ligam aos microtúbulos do fuso mitótica por meio do cinetócoro. Quando o envelope nuclear é rompido, na pró-metáfase, os microtúbulos do fuso capturam os cromossomos que se alinham no equador e formam a placa metafásica A segregação dos cromossomos duplicados é desencadeada por uma complexa maquinaria do citoesqueleto → fuso mitótico, constituído por microtúbulos e proteínas associadas que puxam os cromossomos-filho para os pólos da célula Os cromossomos estão alinhados na região equatorial do fuso mitótico. Os microtúbulos do cinetócoro fixam as cromátides-irmã aos pólos opostos. Fonte: Painel 18-1. Os princiais estágios da fase M. Molecular Biology of the Cell. Alberts, B., 2002, modificada..

25/03/2017 As cromátides-irmã, separam-se para formar dois cromossomos e cada um é puxado para o fuso polar. Os microtúbulos do cinetócoro encurtam-se e os fusos polares se distanciam. Os dois conjuntos de cromátides-irmã chegam aos pólos do fuso e se descondensam. Forma-se o novo envelope nuclear. A divisão do citoplasma começa com a formação do anel contrátil. Na anáfase, as cromátides-irmã separam-se e são levadas aos pólos do fuso, ao mesmo tempo, os fusos alongam-se, aumentando a separação entre os pólos Na telófase, os fusos contunuam se alongando, os cromossomos chegam aos pólos e são liberados dos microtúbulos do fuso, o envelope regenera-se Anel contrátil de actina e miosina II em células animais e muitos eucariotos unicelulares → citocinese Fragmoplasto → as células vegetais constroem uma parede dentro da célula entre os cromossomos replicados O citoplasma é dividido em dois por um anel contrátil de actina e miosina II, que obriga a célula a formar duas células filhas, cada uma com um núcleo. Fonte: Painel 18-1. Os princiais estágios da fase M. Molecular Biology of the Cell. Alberts, B., 2002, modificada, www.google.com.figuras.

Meiose É um processo de divisão celular que origina os gametas Células germinativas (2n)  gametas (n)  reducional Consiste em duas divisões As células resultantes não são iguais entre si e são diferentes da célula mãe.

Meiose Nas células germinativa  homens Ocorre a partir da puberdade As células germinativas (espermatogônias) do tubos seminíferos do testículo após a meiose originam os espermatozóides (milhões/dia) Nas células germinativa  mulheres Inicia na vida embrionária (segundo mês de gestação) Todas as células germinativas (ovogônias) iniciam juntas a meiose mas só a terminam após a puberdade, aproximadamente uma a cada ciclo menstrual até a menopausa, no máximo 400 durante toda a vida

Meiose Meiose I – Divisão Reducional Meiose II – Divisão Equatorial Produz quatro células 23 cromossomos (n) DNA n

Meiose I – Divisão Reducional DNA duplicado  cromossomos duplicados Profase I Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno Diacinese Metáfase I, anáfase I, telófase e citocinese I É reducional: reduz o número de cromossomos de 2n para n. (Anáfase I) É a mais longa Recombina o material genético  crossing-over Final meiose I 23 cromossomos (n) DNA 2n

Leptóteno Início da prófase DNA duplinado  cromossomos compostos de 2 cromátides começam a se condensar

Zigóteno Os cromossomos homólogos são emparelhados Há maior condensação dos cromossomos As cromátides irmãs começam a aproximar-se e cruzam com homólogas

Paquíteno As cromátides cruzadas unem-se (quiasma), quebram e trocam pedaços com as homóloga  crossing over ou recombinação gênica Aumenta a variabilidade genética

Diplóteno e Diacinese Os homólogos de cada par afastam-se de modo que os quiasmas aparecem

Meiose I - Divisão Reducional – Profase I Cromátides irmãs paternas Cromátide 1 Cromátide 2 Cromátides irmãs maternas Cromátide 3 Cromátide 4

Leptóteno Cromossomos compostos de 2 cromátides começam a se condensar

Zigóteno Pares homólogos se aproximam

Paquíteno crossing over Continua a condensação  formam os QUIASMAS (local onde ocorre as trocas de genes entre cromossomos homólogos) crossing over

Diplóteno e Diacinese Continua a condensação, começam a se separar, revelam os quiasmas.

Metáfase I Idêntica a metáfase da mitose, porém no equador há uma placa dupla, formada pelos pares de homólogos, em cujos centrômeros fixam-se os microtúbulos do fuso

Anáfase I Os homólogos que se prenderam no fuso são agora puxados aos pólos (um dos homólogos vai a um pólo e outro para outro pólo) É a fase reducional 2n  n

Telófase I Inicia com a chegada dos homólogos aos pólos celulares Há rápida reorganização dos núcleos porém sem descondensação dos cromossomos Ocorre a citocinese Cada célula ficará com 23 cromossomos (n), cada cromossomo com duas cromátides (2n).

Meiose II – Prófase II Cada uma das células haplóides resultantes da primeira divisão forma novo fuso mitótico, desaparece o envoltório e libera os cromossomos que fixam no fuso

Metáfase II Os cromossomos presos ao fuso colocam-se no equador formando uma placa equatorial simples

Anáfase II Ao final de metáfase II as cromátides irmãs migram aos polos Na metáfase I migraram cromossomos homólogos (duplicado, com as duas cromátides)

Telófase II Quando as cromátides irmãs chegam aos pólos há nova citocinese e há reorganização dos núcleos. Descondensação do DNA em cromatina Cada célula ficará com 23 cromossomos (n), cada cromossomo com uma cromátide (n).

Meiose