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Ciclo Celular e Divisão Celular (Mitose e Meiose)

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Ciclo Celular e Divisão Celular (Mitose e Meiose). Fernanda Machado Barbieri Disciplina de Genética, Evolução e Biologia Molecular Setembro de 2005. CICLO CELULAR. Eventos que preparam e realizam a divisão celular M ecanismos responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento

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Presentation Transcript
ciclo celular e divis o celular mitose e meiose

Ciclo Celular e Divisão Celular (Mitose e Meiose)

Fernanda Machado Barbieri

Disciplina de Genética, Evolução e Biologia Molecular

Setembro de 2005

ciclo celular
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 celular3
CICLO CELULAR
  • Célula encaminhada à progressão no ciclopor mecanismos de regulação relacionados a
    • crescimento
    • multiplicação
    • diferenciaçãocelular
    • condição de latência.
  • Falhas nos mecanismos célula pode ser
    • encaminhada para apoptose (morte celular programada)
    • desenvolvimento tumoral
ciclo celular4
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 celular5
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 fatores de crescimento
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)
ciclo celular int rfase
CICLO CELULARIntérfase
  • Fase mais demorada (90% a 95% do tempo total gasto durante o ciclo)
  • Atividadebiossintetica intensa
  • Subdividida em: G1, S e G2
  • O Ciclo pode durar algumas horas (células com divisão rápida, ex: derme e mucosa intestinal) até meses emoutros tipos de células
ciclo celular int rfase8
CICLO CELULARIntérfase
  • Alguns tipos de células (neurônios ehemácias) não se dividem e permanecemparadas durante G1 em uma faseconhecida como G0
  • Outrasentram em G0 e após um dano ao órgão voltam a G1 e continuam o ciclo celular (ex: células hepáticas)
ciclo celular int rfase9
CICLO CELULARIntérfase

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 aoMO
  • Pode durar horas ou até meses
  • Inicia com estímulo de crescimento e posterior síntese de ciclinas quevão se ligar as CDKs (quinases)
ciclo celular int rfase10
CICLO CELULARIntérfase

G1

  • Ciclinas ligadas às quinases vão agir no complexo pRb/E2F, fosforilando a proteína pRb
  • Depois de fosforilada, libera o E2F, ativa a transcrição de genes que geram produtos para que acélula progrida para a fase S
  • Se pRbnão for fosforilada, permaneceligada ao E2F  não progressão do ciclo celular
ciclo celular int rfase11
CICLO CELULARIntérfase

G1

  • Muitos casos deneoplasias malignas associados a mutações no genecodificadorda pRb
  • A proteína pode ficar permanentemente ativa, estimulando acélula a continuar a se dividir
ciclo celular int rfase12
CICLO CELULARIntérfase

Fase S

  • Duplicação do DNA
  • aumenta a quantidade deDNA polimerase e RNA;
  • Mecanismos responsáveis pela progressão da célula ao longo da fase S e para G2 não estão muito claros
  • ComplexociclinaA/Cdk2 importantefunção antes da síntese de DNA, fosforilando proteínas envolvidas na origem de replicação do DNA
  • Fator Promotor da Mitose (MPF ou ciclinaB/cdc2), protege a célula de segunda divisão no DNA até que entre na mitose
ciclo celular int rfase13
CICLO CELULARIntérfase

G2

  • Tempo para o crescimento celular e para assegurar completa replicação do DNA antes damitose
  • Pequena síntese de RNA e proteínas essenciais para o início da mitose
  • Inicia-se a condensação da cromatina para que a célula possa progredir paraa mitose
  • Há checkpoints exercidos peloMPF, que está inativo durante quase toda a faseG2, mas quando ativado encaminhaa célula à mitose
controle do ciclo celular
Controle do Ciclo Celular
  • 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 celular15
Controle do Ciclo Celular

Controladores negativos

  • CKIs (Inibidores de Cdk): proteínas que interagem com Cdks, bloqueando sua atividade de quinase
  • Complexo ubiquitina de degradação de proteína: degrada ciclinas e outras proteínas para promover a progressão do ciclo celular
controle do ciclo celular16
Controle do Ciclo Celular

Checkpoint G1-S

  • Principal controlador: p53
  • Freqüentemente alvo para mutações em um grande número de patologias
  • Perda de expressão  aumento da proliferação celular
  • Transcrição do gene da quinase p21 = bloqueio do complexo que fosforila pRb= pára a progressão do ciclo = reparo do DNA ou morte celular programada
controle do ciclo celular17
Controle do Ciclo Celular

CKI p27

  • Atua ao término de G1 e bloqueia a atividade de quinase do complexo ciclinaE/Cdk2, causando parada no ciclo celular
controle do ciclo celular18
Controle do Ciclo Celular

Checkpoint G2-M

  • As ciclinas mitóticas ligam-se a proteínas CdK formando MPF que é ativado por enzimas e desencadeiam eventos que levam a célula a entrar em mitose.
  • O complexo é desfeito pela degradação da ciclina quando a célula esta entre a metáfase e anáfase induzindo a célula a sair da mitose.
controle do ciclo celular19
Controle do Ciclo Celular

Checkpoint do fuso mitótico

  • Monitora a ligação dos cromossomosaos microtúbulos do fuso mitótico
  • Garante a segregação idêntica domaterial genético entre as células-filhas
  • Preservar a integridade do genoma emnível cromossômico
conte do de dna
CONTEÚDO DE DNA
  • Célula diplóide inicia a mitose 46cromossomos e conteúdo de DNA de 4C(cada cromossomo éformado por duas moléculas de DNA unidas pelo centrômero)
  • Final damitose células-filhas apresentam também 46 cromossomos, porémum conteúdo de DNA de 2C
mitose22
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
MITOSEFases
  • Prófase
  • Prometáfase
  • Metáfase
  • Anáfase
  • Telófase
mitose pr fase
MITOSEPrófase
  • Cromatina condensa-seem cromossomos definidos, ainda não visíveis ao microscópio óptico
  • Cadacromossomo  duas cromátides-irmãs conectadas por um centrômero,em cada cromátide será formado um cinetócoro (complexos protéicosespecializados)
  • Os microtúbulos citoplasmáticossão desfeitos e reorganizados no fusomitótico, irradiando-se a partir dos centrossomos à medida que estes migram para os pólos da célula
mitose pr fase25
MITOSEPrófase

 Início da Prófase

Final da Prófase

mitose promet fase
MITOSEPrometáfase
  • Fragmentação do envoltório nuclear e movimentação do fuso mitótico
  • Microtúbulos do fusoentram em contato com os cinetócoros, que se fixam a algunsmicrotúbulos
  • 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 met fase
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
mitose an fase
MITOSEAnáfase
  • Inicia com a separaçãodas cromátides irmãs (divisão longitudinal dos centrômeros)
  • Cadacromátide (cromossomo filho) é lentamente movida em direçãoao pólo do fuso a sua frente
mitose an fase31
MITOSEAnáfase

Início da Anáfase

Fim da Anáfase

mitose tel fase
MITOSETelófase
  • Cromossomos filhos estão presentes nos dois pólos da célula
  • Inicia-se a descompactação cromossômica, desmontagem do fuso ereorganização dos envoltórios nucleares ao redor dos cromossomos filhos
mitose citocinese
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
meiose36
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 númerohaplóide)
  • Tem uma única duplicação dogenoma, seguida de 2 ciclos de divisão: a meiose I e a meiose II
meiose i
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 pr fase i
MEIOSE IPrófase I

Os cromossomos condensam-se continuamente

Subfases:

  • Leptóteno
  • Zigóteno
  • Paquíteno
  • Diplóteno
  • Diacinese
meiose i pr fase i39
MEIOSE IPrófase I

Leptóteno

  •  grau de compactação da cromatina
  • Nucléolo vai desaparecendo
  • Cromossomos formados por 2 cromátides-irmãs (2 moléculas de DNA idênticas)
meiose i pr fase i40
MEIOSE IPrófase 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 pr fase i41
MEIOSE IPrófase 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 pr fase i42
MEIOSE IPrófase 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
meiose i pr fase i43
MEIOSE IPrófase I

Diplóteno

  • 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 pr fase i44
MEIOSE IPrófase I

Diacinese

  • Cromossomos atingem condensação máxima
  • Aumenta a separação dos homólogos e a compactação da cromatina.
meiose i met fase 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 i an fase i
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 i tel fase 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 i citocinese
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
meiose i int rfase
MEIOSE IIntérfase
  • Fase breve
  • Sem fase S ( = não há duplicação do DNA)
meiose ii
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 pr fase ii
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 ii met fase ii
MEIOSE IIMetáfase II
  • Os 23 cromossomos com 2 cromátides cada se alinham na placa metafásica
meiose ii an fase ii
MEIOSE IIAnáfase II
  • Separação centromérica
  • Cromátides-irmãs se movem para os pólos opostos
meiose ii tel fase ii
MEIOSE IITelófase II
  • Migração das cromátides-irmãs para os pólos opostos
  • Reorganização do núcleo
meiose ii citocinese
MEIOSE IICitocinese
  • 4 células com número de cromossomos e conteúdo de DNA haplóide (23 cromossomos e 1C de DNA)
resultados da meiose
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 meiose58
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 = 2cromátides-irmãs:  23 cromossomos  2C – n
  • Final Meiose II: 1 cromossomo = 1cromátide (1 molécula de DNA):  23 cromossomos  C – n
informa es sobre gametog nese
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
informa es sobre gametog nese60
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