O ciclo celular é uma série ordenada de eventos envolvendo crescimento celular e divisão celular que produz duas novas células filhas. As células no caminho da divisão celular passam por uma série de estágios de crescimento precisamente cronometrados e regulados, replicação do DNA e divisão que produzem duas células geneticamente idênticas. O ciclo celular possui duas fases principais: a interfase e a fase mitótica ( Figura ). Durante a interfase , a célula cresce e o DNA é replicado. Durante a fase mitótica , o DNA replicado e o conteúdo citoplasmático são separados e a célula se divide.
Interfase
Durante a interfase, a célula passa por processos normais enquanto se prepara para a divisão celular. Para uma célula passar da interfase para a fase mitótica, muitas condições internas e externas devem ser atendidas. Os três estágios da interfase são chamados G 1 , S e G 2 .
G 1 fase
O primeiro estágio da interfase é chamado de fase G 1 , ou primeira lacuna, porque pouca mudança é visível. No entanto, durante o estágio G 1 , a célula é bastante ativa no nível bioquímico. A célula está acumulando os blocos de construção do DNA cromossômico e das proteínas associadas, além de acumular reservas de energia suficientes para completar a tarefa de replicar cada cromossomo no núcleo.
S fase
Em toda a interfase, o DNA nuclear permanece em uma configuração de cromatina semi condensada. Na fase S ( fase de síntese), a replicação do DNA resulta na formação de duas cópias idênticas de cada cromossomo – cromátides irmãs – firmemente fixadas na região do centrômero. Nesta fase, cada cromossomo é feito de duas cromátides irmãs e é um cromossomo duplicado.
O centrossoma é duplicado durante a fase S. Os dois centrossomas darão origem ao fuso mitótico , o aparelho que orquestra o movimento dos cromossomos durante a mitose. O centrossoma consiste de um par de centríolos semelhantes a bastonetes perpendicularmente um ao outro. Centríolos ajudam a organizar a divisão celular. Os centríolos não estão presentes nos centrossomas de muitas espécies eucarióticas, como as plantas e a maioria dos fungos.
G 2 fase
No G 2 fases , ou segundo intervalo, a célula reabastece as suas reservas de energia e sintetiza as proteínas necessárias para a manipulação cromossoma. Algumas organelas celulares são duplicadas e o citoesqueleto é desmontado para fornecer recursos para o fuso mitótico. Pode haver crescimento celular adicional durante L 2 . As preparações finais para a fase mitótica devem ser completadas antes que a célula seja capaz de entrar no primeiro estágio da mitose.
A fase mitótica
Para fazer duas células-filhas, o conteúdo do núcleo e do citoplasma deve ser dividido. A fase mitótica é um processo de várias etapas durante o qual os cromossomos duplicados são alinhados, separados e movidos para os pólos opostos da célula, e então a célula é dividida em duas novas células filhas idênticas. A primeira porção da fase mitótica, a mitose , é composta por cinco etapas, que realizam a divisão nuclear. A segunda porção da fase mitótica, chamada citocinese, é a separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células filhas.
Mitose
A mitose é dividida em uma série de fases – prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase – que resultam na divisão do núcleo da célula ( Figura ).
Qual dos seguintes é a ordem correta dos eventos na mitose?
- As cromátides irmãs se alinham na placa metafásica. O cinetocoro fica ligado ao fuso mitótico. O núcleo se re-forma e a célula se divide. As cromátides irmãs se separam.
- O cinetocoro fica ligado ao fuso mitótico. As cromátides irmãs se separam. As cromátides irmãs se alinham na placa metafásica. O núcleo se re-forma e a célula se divide.
- O cinetocoro fica ligado à placa metafásica. As cromátides irmãs se alinham na placa metafásica. O cinetócoro se quebra e as cromátides irmãs se separam. O núcleo se re-forma e a célula se divide.
- O cinetocoro fica ligado ao fuso mitótico. As cromátides irmãs se alinham na placa metafásica. O cinetocoro se quebra e as cromátides irmãs se separam. O núcleo se re-forma e a célula se divide.
Durante a prófase , a “primeira fase”, vários eventos devem ocorrer para fornecer acesso aos cromossomos no núcleo. O envelope nuclear começa a se transformar em pequenas vesículas, e o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático fragmentam-se e dispersam-se para a periferia da célula.
O nucléolo desaparece. Os centrossomas começam a se mover para pólos opostos da célula. Os microtúbulos que formam a base do fuso mitótico se estendem entre os centrossomas, afastando-os mais à medida que as fibras dos microtúbulos se alongam. As cromátides irmãs começam a se enrolar com mais força e tornam-se visíveis sob um microscópio de luz.
Durante a prometáfase , muitos processos iniciados em prófase continuam a avançar e culminam na formação de uma conexão entre os cromossomos e o citoesqueleto. Os restos do envelope nuclear desaparecem. O fuso mitótico continua a se desenvolver à medida que mais microtúbulos se juntam e se estendem ao longo do comprimento da antiga área nuclear. Os cromossomos se tornam mais condensados e visualmente discretos. Cada cromátide-irmã se liga aos microtúbulos do fuso no centrômero através de um complexo proteico chamado cinetocoro .
Durante a metáfase , todos os cromossomos estão alinhados em um plano chamado de placa metafásica , ou o plano equatorial, a meio caminho entre os dois pólos da célula. As cromátides irmãs ainda estão firmemente ligadas umas às outras. Neste momento, os cromossomos são condensados ao máximo.
Durante a anáfase , as cromátides irmãs no plano equatorial são separadas no centrômero. Cada cromátide, agora chamada de cromossomo, é puxada rapidamente em direção ao centrossomo ao qual seu microtúbulo estava ligado. A célula torna-se visivelmente alongada à medida que os microtúbulos não-cinetôquicos deslizam um contra o outro na placa metafásica onde se sobrepõem.
Durante a telófase , todos os eventos que configuram os cromossomos duplicados para a mitose durante as três primeiras fases são revertidos. Os cromossomos atingem os pólos opostos e começam a descondensar (desvendar). Os fusos mitóticos são decompostos em monômeros que serão usados para montar os componentes do citoesqueleto para cada célula filha. Envelopes nucleares se formam em torno dos cromossomos.
Citocinese
A citocinese é a segunda parte da fase mitótica, durante a qual a divisão celular é completada pela separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células-filhas. Embora os estágios da mitose sejam semelhantes para a maioria dos eucariotos, o processo de citocinese é bem diferente para os eucariotos que possuem paredes celulares, como as células vegetais.
Em células, como células animais que não possuem paredes celulares, a citocinese começa após o início da anáfase. Um anel contrátil composto de filamentos de actina forma-se dentro da membrana plasmática na antiga placa metafásica. Os filamentos de actina puxam o equador da célula para dentro, formando uma fissura. Essa fissura, ou “rachadura”, é chamada de sulco de clivagem . O sulco aprofunda-se à medida que o anel de actina se contrai e, eventualmente, a membrana e a célula são clivadas em dois ( Figura ).
Nas células vegetais, um sulco de clivagem não é possível por causa das paredes celulares rígidas que circundam a membrana plasmática. Uma nova parede celular deve se formar entre as células filhas. Durante a interfase, o aparelho de Golgi acumula enzimas, proteínas estruturais e moléculas de glicose antes de se decompor em vesículas e se dispersar pela célula em divisão.
Durante a telófase, essas vesículas de Golgi se movem em microtúbulos para coletar na placa metafásica. Lá, as vesículas se fundem do centro em direção às paredes das células; essa estrutura é chamada de placa de célula.
A medida que mais vesículas se fundem, a placa celular aumenta até se fundir com a parede celular na periferia da célula. As enzimas usam a glicose que se acumulou entre as camadas da membrana para construir uma nova parede celular de celulose. As membranas do Golgi tornam-se a membrana plasmática de cada lado da nova parede celular ( Figura ).
Fase G 0
Nem todas as células aderem ao padrão clássico do ciclo celular, no qual uma célula-filha recém-formada entra imediatamente na interfase, seguida de perto pela fase mitótica. Células na fase G 0 não estão se preparando ativamente para dividir. A célula está em um estágio quiescente (inativo), tendo saído do ciclo celular. Algumas células entram em G 0 temporariamente até que um sinal externo dispare o início de G 1 . Outras células que nunca ou raramente se dividem, como células cardíacas e musculares maduras, permanecem permanentemente em G 0 ( Figura ).
Controle do Ciclo Celular
O comprimento do ciclo celular é altamente variável mesmo dentro das células de um organismo individual. Em humanos, a freqüência de renovação celular varia de algumas horas no desenvolvimento embrionário inicial até uma média de dois a cinco dias para células epiteliais, ou para toda uma vida humana gasta em G 0 por células especializadas, como neurônios corticais ou células musculares cardíacas.
Também há variação no tempo que uma célula gasta em cada fase do ciclo celular. Quando células de mamíferos de rápida divisão são cultivadas em cultura (fora do corpo sob condições ótimas de crescimento), a duração do ciclo é de aproximadamente 24 horas. No que se dividem rapidamente células humanas com um ciclo celular 24 horas, o G 1fase dura aproximadamente 11 horas. O tempo dos eventos no ciclo celular é controlado por mecanismos internos e externos à célula.
Regulamento em pontos de verificação Internos
É essencial que as células filhas sejam duplicatas exatas da célula pai. Erros na duplicação ou distribuição dos cromossomos levam a mutações que podem ser transmitidas a cada nova célula produzida a partir da célula anormal.
Para evitar que uma célula comprometida continue a se dividir, existem mecanismos de controle interno que operam em três pontos de verificação principais do ciclo celular, nos quais o ciclo celular pode ser interrompido até que as condições sejam favoráveis. Estes pontos de verificação ocorrem perto do final de G 1 , na transição G 2 –M e durante a metáfase ( Figura ).
O ponto de verificação G 1
O ponto de verificação G 1 determina se todas as condições são favoráveis para a divisão celular prosseguir. O ponto de verificação G 1 , também chamado de ponto de restrição, é o ponto no qual a célula se compromete irreversivelmente com o processo de divisão celular. Além das reservas adequadas e do tamanho das células, há uma verificação de danos no DNA genômico no ponto de verificação do G1 . Uma célula que não atenda a todos os requisitos não será liberada na fase S.
O ponto de verificação G 2
O ponto de verificação G 2 impede a entrada na fase mitótica se determinadas condições não forem cumpridas. Como no posto decontrole do G1 , o tamanho das células e as reservas de proteína são avaliados. No entanto, o papel mais importante do ponto deverificação do G2 é garantir que todos os cromossomos tenham sido replicados e que o DNA replicado não seja danificado.
O ponto de controle M
O ponto de verificação M ocorre perto do final do estágio de metafase da mitose. O ponto de verificação M também é conhecido como ponto de verificação do fuso, pois determina se todas as cromátides irmãs estão corretamente conectadas aos microtúbulos do fuso. Como a separação das cromátides irmãs durante a anáfase é um passo irreversível, o ciclo não prosseguirá até que os cinetócoros de cada par de cromátides-irmãs estejam firmemente ancorados às fibras do fuso provenientes de pólos opostos da célula.
Resumo da seção
O ciclo celular é uma seqüência ordenada de eventos. Células no caminho para a divisão celular passam por uma série de etapas precisamente cronometradas e cuidadosamente reguladas. Em eucariotos, o ciclo celular consiste em um longo período preparatório, chamado interfase. A interfase é dividida em fases G 1 , S e G 2 .
A mitose consiste em cinco estágios: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase. A mitose é geralmente acompanhada por citocinese, durante a qual os componentes citoplasmáticos das células-filhas são separados por um anel de actina (células animais) ou por formação de placa celular (células vegetais).
Cada etapa do ciclo celular é monitorada por controles internos chamados pontos de verificação. Existem três principais pontos de controlo no ciclo celular: uma perto da extremidade de G 1 , uma segunda para o G 2 -M transição, e os terceiros durante metáfase.
Referências:
Glossário
- anáfase
- o estágio da mitose durante o qual as cromátides irmãs são separadas umas das outras
- ciclo de célula
- a sequência ordenada de eventos pelos quais uma célula passa entre uma divisão celular e a próxima
- pontos de verificação do ciclo celular
- mecanismos que monitoram a preparação de uma célula eucariótica para avançar através dos vários estágios do ciclo celular
- placa celular
- uma estrutura formada durante a citocinese de culas vegetais por vesulas de Golgi que se fundem na placa metafica; acabará por levar à formação de uma parede celular para separar as duas células-filhas
- centriole
- uma estrutura parecida com uma haste construída de microtúbulos no centro de centrossoma de células de animais
- sulco de clivagem
- uma constrição formada pelo anel de actina durante a citocinese das células animais que leva à divisão citoplasmática
- citocinese
- a divisão do citoplasma após a mitose para formar duas células filhas
- Fase G 0
- uma fase do ciclo celular distinto do L uma fase de interfase; uma célula em G 0 não está se preparando para dividir
- Fase G 1
- (também, primeiro gap) uma fase do ciclo celular; primeira fase da interfase centrada no crescimento celular durante a mitose
- Fase G 2
- (também, segundo gap) uma fase do ciclo celular; terceira fase da interfase, onde a célula é submetida às preparações finais para a mitose
- interfase
- o período do ciclo celular que conduz à mitose; inclui fases G 1 , S e G 2 ; o ínterim entre duas divisões celulares consecutivas
- cinetocoro
- uma estrutura protéica no centrômero de cada cromátide-irmã que atrai e liga os microtúbulos do fuso durante a prometáfase
- placa metafásica
- o plano equatorial a meio caminho entre dois pólos de uma célula onde os cromossomos se alinham durante a metáfase
- metáfase
- o estágio da mitose durante o qual os cromossomos estão alinhados na placa metafásica
- mitose
- o período do ciclo celular no qual os cromossomos duplicados são separados em núcleos idênticos; inclui prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase
- fase mitótica
- o período do ciclo celular quando os cromossomos duplicados são distribuídos em dois núcleos e os conteúdos citoplasmáticos são divididos; inclui mitose e citocinese
- fuso mitótico
- o aparelho de microtúbulos que orquestra o movimento dos cromossomos durante a mitose
- prometaphase
- o estágio da mitose durante o qual as fibras do fuso mitótico se ligam a cinetocoros
- prófase
- o estágio de mitose durante o qual os cromossomos se condensam e o fuso mitótico começa a se formar
- quiescente
- descreve uma célula que desempenha funções celulares normais e não iniciou preparações para divisão celular
- Fase S
- a segunda, ou fase de síntese, de interfase durante a qual ocorre a replicação do DNA
- telófase
- o estágio de mitose durante o qual os cromossomos chegam em pólos opostos, descondensados e cercados por novos envelopes nucleares
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