Aula 11 Mitose E Meiose

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 CELULAR Fatores 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 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)

G0

CICLO CELULAR Intérfase G1

• • • •

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)

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

CICLO CELULAR Intérfase G1 • 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

CICLO CELULAR Intérfase 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 CELULAR Intérfase G2 • 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.

CICLO CELULAR Intérfase

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

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

Quantidade de DNA

Mitose

Intérfase 2X G2 P

X

S G1

M A

T

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

MITOSE Fases  Prófase  Prometáfase  Metáfase  Anáfase  Telófase

MITOSE Prófase • 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

MITOSE Prófase

⇒ Início da Prófase

⇒ Final da Prófase

MITOSE 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

MITOSE Prometáfase • 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

MITOSE Prometáfase

MITOSE Metáfase • 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

MITOSE Metáfase

MITOSE Metáfase

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

MITOSE Anáfase • 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

MITOSE Anáfase ⇒ Início da Anáfase

⇒ Fim da Anáfase

MITOSE Anáfase

• • • •

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

MITOSE Telófase • 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

MITOSE Telófase

• Descondensação cromossômica • Reorganização da Membrana Nuclear e do Nucléolo • Citocinese

MITOSE Citocinese • Clivagem do citoplasma (processo começa durante a anáfase) • Sulco de clivagem no meio da célula, que vai aprofundando-se • Separação das duas células filhas

MITOSE Citocinese

MITOSE Telófase

• Descondensação cromossômica • Reorganização da Membrana Nuclear e do Nucléolo • Citocinese

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

MEIOSE I Prófase I Leptóteno • ⇑ grau de compactação da cromatina • Nucléolo vai desaparecendo • Cromossomos formados por 2 cromátidesirmãs (2 moléculas de DNA idênticas)

MEIOSE I Prófase I Zigóteno

• 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

•

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

MEIOSE I Prófase I

Paquíteno

• 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.

MEIOSE I Prófase I

Diplóteno

• 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)

MEIOSE I Prófase I Diacinese • Cromossomos atingem condensação máxima • Aumenta a separação dos homólogos e a compactação da cromatina.

Fases da Meiose I

MEIOSE I Metáfase I • Membrana nuclear desaparece; forma-se o fuso • Cromossomos pareados no plano equatorial (23 bivalentes) com seus centrômeros orientados para pólos diferentes

MEIOSE I Anáfase 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 I Anáfase I

MEIOSE I Telófase 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 I Citocinese • 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 I Intérfase

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

MEIOSE II Anáfase II • Separação centromérica • Cromátides-irmãs se movem para os pólos opostos

MEIOSE II Telófase II • Migração das cromátides-irmãs para os pólos opostos • Reorganização do núcleo

MEIOSE II Citocinese • 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 cromátidesirmãs), unidas pelo centrômero: → 46 cromossomos → 4C – 2n • Final Meiose I: 1 cromossomo = 2 cromátidesirmãs: → 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