Ciclo Celular e Divisão Celular

(Mitose e Meiose)

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

• 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• condição de latência.

• Falhas nos mecanismos:• encaminhada para apoptose

(morte celular programada)• desenvolvimento tumoral

Controladores do número de células nos diversos tecidos e órgãos

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)

Progressão no ciclo celular: ciclina / cinase dependente de ciclina (CDK)

CICLO CELULARFatores 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)

Sinalização intercelular.

CICLO CELULAR 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

CICLO CELULARIntérfase• 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)

G0

CICLO CELULARIntérfase• 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)

G1

Progressão no ciclo celular: ciclina / cinase dependente de ciclina (CDK)

CICLO CELULARIntérfase

• 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

G1

CICLO CELULARIntérfase

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.

CICLO CELULARIntérfase

• 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 ativação do Fator Mitótico, que está inativo durante quase toda a fase G2, mas quando ativado encaminha a célula à mitose.

G2

• Síntese de Proteínas• Duplicação de DNA• Alto metabolismo Celular

Intérfase

CICLO CELULARIntérfase

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

G1

G2

S

MitoseIntérfase

P M

AT

X

2X

Quantidade de DNA

Tempo

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)

• 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

MITOSEPrófase

Início da Prófase

Final da Prófase

• Aumento da viscosidade nuclear• Aumento do volume nuclear

• Degradação do Nucléolo• Rompimento de Membrana Nuclear

• Formação do fuso mitótico• Surgimento do Áster (animais)

• Início da condensação cromossômica

MITOSEPrófase

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

• Alta condensação cromossômica• Cromossomos no equador da célula• Cromossomos presos pelo centrômero às fibras do fuso

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

• Início da descondensação cromossômica• Cromossomos-filhos migram para os pólos da célula• Separação das cromátides-irmãs• Divisão dos centrômeros

MITOSEAnáfase

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

• Descondensação cromossômica

• Reorganização da Membrana Nuclear e do

Nucléolo• Citocinese

MITOSETelófase

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

• Descondensação cromossômica

• Reorganização da Membrana Nuclear e do

Nucléolo• Citocinese

MITOSETelófase

MEIOSE

• Células germinativas inicia com uma célula diplóide(2n) e termina em 4 células haplóides(n) geneticamente diferentes entre si

• A meiose preserva o número cromossômico diplóide nas células humanas (gametas formados por 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

MEIOSE IPrófase I

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

MEIOSE IPrófase I

• grau de compactação da cromatina• Nucléolo vai desaparecendo• Cromossomos formados por 2 cromátides-

irmãs (2 moléculas de DNA idênticas)

Leptóteno

MEIOSE IPrófase I

• 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

•

Zigóteno

MEIOSE IPrófase I

• Formação de estruturas fundamentais para a continuidade da meiose - COMPLEXO SINAPTONÊMICO e NÓDULOS DE RECOMBINAÇÃO, importantes para a próxima fase da Prófase I

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 entre os cromossomas.

Paquíteno

MEIOSE IPrófase I

• Desaparece o complexo sinaptonêmico• 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 mantêm-se unidos apenas nos quiasmas (que deslizam para as extremidades devido à repulsão dos cromossomos)

Diplóteno

MEIOSE IPrófase I

• Cromossomos atingem condensação máxima • Aumenta a separação dos homólogos e a

compactação da cromatina.

Diacinese

Fases da Meiose I

MEIOSE IMetáfase I

• Membrana nuclear desaparece; forma-se o fuso

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

MEIOSE IAnáfase 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)

MEIOSE IAnáfase I

MEIOSE ITelófase 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

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 nos gametas formados pelos homens

Fases da Meiose I

MEIOSE IIntérfase

• 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)

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)

Fases da Meiose II

RESULTADOS DA MEIOSE

• Proporciona 3 fontes de variabilidade genética:

1) Segregação ao acaso dos cromossomos homólogos – 223 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

RESULTADOS DA MEIOSE

• 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 (1 molécula de DNA): 23 cromossomos C – n

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

OVULOGÊNESE ESPERMATOGÊNESE