(Mitose e Meiose) Ciclo e Divisão Celular

Procariontes Nucleoplasma ou nucleóide Cromossomo contém apenas DNA Eucariontes Núcleo diferenciado Metáfase cromatina  cromossomos Intérfase  cromatina  massa amorfa Cromatina DNA + PROTEÍNAS Cromossomos descondensados  durante intérfase Organização do material genético

Cromatina Eucromatina Porção descondensada do cromossomo Grande quantidade de genes Heterocromatina Constitutiva Porção permanentemente condensada Regiões próximas do centrômero ou telômero Cromossomos B em gramíneas, como milho DNA altamente repetitivo  sem genes Facultativa Parte condensada na intérfase só de alguns cromossomos Cromossomos X Organização do material genético

Condensação da cromatina Milho 20 cromossomos em células somáticas Na metáfase (condensação máxima) Enfileirados = 80 µm Comprimento do DNA = 4,62 m Condensação de 57 mil vezes Organização do material genético

Condensação da cromatina Nucleossoma Associação do DNA a proteínas  histonas 8 moléculas de histonas 146 pares de bases Entre nucleossomas  54 pares de bases Comprimento de 100 Å  condensação de 7 vezes Organização do material genético

Condensação da cromatina Nucleossoma Comprimento de 100 Å  condensação de 7 vezes Solenóide Estrutura em zigue-zague Condensação de 40 vezes ... Até 57 mil vezes Organização do material genético

animação

Cromossomos Descobertos em 1876 por Balbiani Formato de bastão com uma ou duas regiões estreitas Centrômero – constrição primária Onde se prendem as fibras do fuso Organização do material genético

Cromossomos Descobertos em 1876 por Balbiani Formato de bastão com uma ou duas regiões estreitas Centrômero – constrição primária Onde se prendem as fibras do fuso Organização do material genético

Cromossomos Tipos de cromossomos quanto ao tamanho relativo dos braços Braço maior dividido pelo comprimento do braço menor: Metacêntrico = 1-1,49 Submetacêntrico = 1,5-2,99 Acrocêntrico = >3,00 Telocêntrico = infinito Organização do material genético

Cromossomos Cromátides Moléculas de DNA idênticas no mesmo cromossomo Organização do material genético

Cromossomos Nucléolo Estrutura esférica associada à constrição secundária Constituída de RNA ribossômico É o local onde é produzido o ribossomo Organização do material genético

Eventos que preparam e realizam a divisão celular Mecanismos responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento CICLO CELULAR

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 célula pode ser encaminhada para apoptose (morte celular programada) desenvolvimento tumoral CICLO CELULAR

Fases do Ciclo (DURAÇÃO VARIÁVEL): G1: 12 horas S: 7 a 8 horas G2: 3 a 4 horas M: 1 a 2 horas Total: 24 horas Em Vicia faba = 20 horas CICLO CELULAR

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) CICLO CELULAR

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) CICLO CELULAR Intérfase

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 CICLO CELULAR Intérfase G1

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 CICLO CELULAR Intérfase Fase S

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 CICLO CELULAR Intérfase G2

Regulado para parar em pontos específicos onde são feitos os reparos Proteínas endógenas funcionam como pontos de controle  garantem ocorrência adequada dos eventos relacionados ao ciclo São reconhecidos estes checkpoints: Em G1 antes da célula entrar na fase S Em G2 antes da célula entrar em mitose E checkpoint do fuso mitótico Controle do Ciclo Celular

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 CONTEÚDO DE DNA

MITOSE

Conceito: divisão de células somáticas, pela qual o organismo 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

Prófase Prometáfase Metáfase Anáfase Telófase MITOSE Fases

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

MITOSE Prófase  Início da Prófase  Final da Prófase

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 Prometáfase

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

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

MITOSE Anáfase  Início da Anáfase  Fim da Anáfase

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

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 Citocinese

MITOSE Animação

MITOSE Animação

MEIOSE

Células germinativas  inicia com uma célula diplóide e termina em 4 células haplóides geneticamente diferentes entre si Na meiose há a preservação do número cromossômico diplóide nas células humanas (gametas formados número haplóide) Tem uma única duplicação do genoma, seguida de 2 ciclos de divisão: a meiose I e a meiose II MEIOSE

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

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

 grau de compactação da cromatina Nucléolo vai desaparecendo Cromossomos formados por 2 cromátides-irmãs (2 moléculas de DNA idênticas) MEIOSE I Prófase I Leptóteno

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 Zigóteno

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 MEIOSE I Prófase I Paquíteno

Desaparece o CS 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 Diplóteno

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

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

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 MEIOSE I Citocinese

Fase breve Sem fase S ( = não há duplicação do DNA) MEIOSE I Intérfase

Semelhante à mitose comum, diferença = número de cromossomos da célula que entra em meiose II é haplóide O resultado final 4 células haplóides, cada uma contendo 23 cromossomos com 1 cromátide cada (divisão equacional) MEIOSE 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 Prófase II

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

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

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

4 células com número de cromossomos e conteúdo de DNA haplóide (23 cromossomos e 1C de DNA) MEIOSE II Citocinese

animação

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 RESULTADOS DA MEIOSE

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 Informações sobre Gametogênese