NÚCLEO E DIVISÃO CELULAR

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1 NÚCLEO E DIVISÃO CELULAR

2 NÚCLEO E DIVISÃO CELULAR O núcleo celular (descoberto por Robert Brown, 1833) é uma estrutura presente nas células eucarióticas, que contém o DNA da célula. Delimitado pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma através dos poros nucleares. Possui duas funções básicas: regular as reações químicas armazenar as informações genéticas Período em que a célula não se encontra em divisão é denominado interfase (núcleo interfásico).

3 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

4 DIVISÃO CELULAR CICLO CELULAR Interfase e Mitose apresentam-se subdivididas em períodos ou fases Interfase Período que antecede uma divisão celular Na interfase o núcleo das células apresenta: carioteca, nucleoplasma, nucléolo e cromatina, característicos. Ocorre intensa atividade celular e síntese de RNA. Ocorre a duplicação dos cromossomos, antes de iniciar a divisão.

5 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

6 DIVISÃO CELULAR INTÉRFASE G1 = precede a duplicação do DNA S = ocorre a duplicação do DNA G2 = sucede a duplicação do DNA

7 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)

8 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

9 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

10 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)

11 Interfase Fases G1 (DNA constante) S (duplicação do DNA) G2, inicia-se a mitose (quantidade de DNA retorna à quantidade inicial) A interfase é sempre a fase mais demorada do que a mitose, correspondendo a 90% a 95% do tempo total gasto por uma célula durante o seu ciclo.

12 G1 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 Inicia com estímulo de crescimento e posterior síntese de ciclinas que vão se ligar as CDKs (quinases)

13 CICLO CELULAR Fase S Intérfase 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 Fator Promotor da Mitose (MPF ou ciclinab/cdc2), protege a célula de segunda divisão no DNA até que entre na mitose

14 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 checkpoints exercidos pelo MPF, que está inativo durante quase toda a fase G2, mas quando ativado encaminha a célula à mitose

15 Tipos de divisão celular: Mitose e Meiose Mitose Origina duas novas células com o mesmo número de cromossomos da célula inicial. Importância: crescimento dos organismos multicelulares processos de regeneração de tecidos do corpo

16 Prófase É a fase mais longa da mitose Ocorre aumento no volume do núcleo; Os filamentos de cromatina começam a se condensar; Os nucléolos desaparecem; Cada par de centríolos se dirigem para um dos pólos da célula; Formam-se as fibras do fuso cromático; A carioteca fragmenta-se; Os cromossomos prendem-se às fibras do fuso.

17 CICLO CELULAR Mitose Prófase Formação do núcleo das fibras do fuso

18 Metáfase Os cromossomos encontram-se alinhados em um mesmo plano na região equatorial da célula, denominado placa metafásica ou equatorial. As cromatides irmãs ainda estão unidas pelo cêntromero Citoplasma intensa movimentação de partículas e organelas, que se dirigem equitativamente para pólos opostos da célula.

19 Anáfase O centrômero de cada cromossomo duplicado divide-se longitudinalmente, separando as cromátides-filhas. Passam a ser chamados cromossomos-filhos e são puxados para os pólos opostos da célula, orientados pela fibra do fuso. Quando os cromossomos-filhos atingem os pólos das células, termina a anáfase. Cada pólo recebe o mesmo material cromossômico, uma vez que cada cromossomo-filho possui a mesma informação genética.

20 Telófase Etapa final da mitose Cromossomos-filhos atingem os pólos; Desaparecimento do fuso mitótico; Reorganização da membrana nuclear; Descondensação dos cromossomas; Reaparecimento dos nucléolos. As células filhas se separam. Duas células são formadas e contêm o mesmo número de cromossomos que a célula inicial que as originou.

21 Meiose Ocorre apenas nas células das linhagens germinativas masculinas e feminina. Uma célula dá origem a quatro novas células com a metade do numero de cromossomos da célula inicial. Importância: variabilidade gênica (formação do gametas na reprodução sexuada)

22 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

23 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

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

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

26 MEIOSE I Zigóteno Prófase 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

27 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

28 MEIOSE I Paquíteno Prófase 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

29 DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Crossing-over Meiose I Prófase I Tétrada cromatídica (um par de cromossomas homólogos) formada durante a Profase I Forma-se um quiasma entre os cromatídeos adjacentes dos cromossomas homólogos. Ocorre quebra e troca de segmentos entre os cromatídeos.

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

31 DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose I Prófase I Tétrada cromatídica

32 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

33 DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose I - Metafase I METAFASE I Os cromossomos se posicionam na zona central da célula Há formação da placa equatorial dupla

34 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)

35 MEIOSE I Anáfase I

36 Anáfase I DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose I - Anáfase I Migração dos cromossomos Não ocorre a divisão dos centrômeros

37 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

38 Telófase I DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose I - Telófase I Reaparecimento da carioteca e do nucléolo Ocorre a citocinese

39 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

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

41 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)

42 Compactação da cromatina Desaparecimento da membrana nuclear MEIOSE II Prófase II Microtúbulos se ligam aos cinetócoros e começam a mover os cromossomos para o centro da célula

43 DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose II PRÓFASE II Desaparecimento da carioteca e do nucléolo; Duplicação e migração dos centríolos

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

45 DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose II METÁFASE II Os cromossomos se posicionam na zona central da célula; Há formação da placa equatorial simples

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

47 ANÁFASE II Ocorre a divisão dos centrômeros Migração das cromátides DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose II

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

49 TELÓFASE II Reaparecimento da carioteca e do nucléolo Descondensação cromossômica Ocorre a citocinese DIVISÃO CELULAR Tipos de divisão celular Meiose II Formação de quatro células haplóides e geneticamente diferentes

50 4 células com número de cromossomos e conteúdo de DNA haplóide (23 cromossomos e 1C de DNA) MEIOSE II Citocinese

51 RESULTADOS DA MEIOSE Proporciona 3 fontes de variabilidade genética: 1) Segregação ao acaso dos cromossomos homólogos 2 23 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

52 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

53 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

54 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