Mecanismos da divisão celular: Mitose e meiose Profa. Dra. Enilza M Espreafico
Uma visão resumida da ciclo celular Fase M = Mitose + citocinese
O Ciclo Celular: Intérfase (G1-S-G2) e Fase M (Mitose + Citocinese)
INTERFASE As etapas da fase M em uma célula animal típica
As etapas da fase M em uma célula vegetal
Os dois aparatos do citoesqueleto que atuam na Fase M: 1- FUSO MITÓTICO (microtúbulos) para segregação dos cromossomos em mitose 2- ANEL CONTRÁTIL (actomiosina) para separação das duas células filhas, na citocinese
Cromossomos mitóticos: Cada cromátide é condensada por auxílio das proteínas condensinas (rosa) e as duas cromátides são ligadas uma a outra pelas proteínas coesinas desde a replicação do DNA (fase S)
Condensina condensação da cromátide Coesinas junção das cromátides irmãs
Célula de mamífero na fase S, após a duplicação dos centríolos filha mãe mãe filha 9 triplets de mt
Duplicação dos centríolos ocorre durante a fase S, sendo coordenada com a replicação do DNA Em células somáticas, os centríolos duplicam apenas durante a fase S. Células bloqueadas na fase G1 tardia (mimosina) não duplicam os centríolos. Células bloqueadas na fase S (hidroxiuréia) realizam múltiplos ciclos de duplicação centriolar.
Duplicação dos centríolos
O ciclo do centrossomo: 1) Duplicação durante a fase S 2) Separação (polarização) durante a prófase
As 3 classes de microtúbulos do fuso mitótico Microtúbulos astrais Microtúbulos cinetocóricos Microtúbulos interpolares
A meia vida dos microtúbulos em intérfase e mitose: A dinâmica dos microtúbulos aumenta durante a mitose t 1/2 =Recuperação de 50% da fluorescência
EVIDÊNCIA EXPERIMENTAL MOSTRANDO QUE O BALANÇO ENTRE CATASTROFINAS E MAPs INFLUENCIAM A FREQÜÊNCIA DE CATÁSTROFES E O COMPRIMENTO DOS MICROTÚBULOS
Cinesinas: 5 bipolar dirigida à extremidade mais - distancia os polos, alonga o fuso 14 unipolar dirigida à extremidade menos aproxima os polos, encurta o fuso 4 e 10 unipolar dirigida à extremidade mais - associada aos braços do cromossomo empurra o cromossomo para longe do polo (ou o polo para longe do cromossomo) Dineina puxa os polos do fuso para o córtex celular ligada ao cortex exerce força em direção ao terminal menos dos mts Figure 17-30 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
RanGTP associada aos cromossomos ativa proteínas que promovem nucleação de microtúbulos Figure 17-34 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Figure 17-35 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Duas funções das proteínas motoras que são importantes para a montagem do fuso mitótico
Prófase Separação dos centrossomos (polos dos fusos)
Montagem do cinetocoro e microtúbulos cinetocóricos 20 a 40 fibras/cinetocoro em vertebrados
Cinetoro e conexão com os microtúbulos do fuso mitótico: Uma estrutura em colar circunda cada fibra no terminal mais
Prometáfase Metáfase: A captura dos microtúbulos pelos cinetocoros
Forças opostas agem para posicionar os cromossomos na placa equatorial
O fuso mitótico em metáfase é uma estrutura suspensa em equilíbrio dinâmico: os mt interpolares e os astrais estão em instabilidade dinâmica e os cinetocóricos estão continuamente sofrendo adição e perda de tubulina (fluxo contínuo em direção ao polo) Cromossomos na placa metafásica, fuso mitótico e cinetocoros
A anáfase inicia-se abruptamente Ativação do Complexo Promotor de Anáfase (APC): a)ubiquitinação e clivagem da securina (uma proteína inibitória da separase), levando a ativação da separase, uma protease que cliva a coesina; b)ubiquitinação e clivagem da ciclina B (essencial para saída da fase M)
Anáfase A= Encurtamento dos mts cinetocóricos que conduzem as cromátides irmãs para os polos opostos Anáfase B= Alongamento do fuso por forças que empurram ou puxam os pólos
Dois modelos que explicariam como o cromossomo é conduzido para o pólo do fuso durante a anáfase A
Despolimerização na ponta mais pode gerar força na separação das cromátides irmãs Figure 17-40 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Fluxo de tubulina no microtúbulo cinetocórico pode gerar força Figure 17-41d Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Alongamento do fuso mitótico durante anáfase-b a) Deslizamento dos Mt antiparalelos-redução da sobreposição b) Puxando os mt astrais para o córtex
Importância de duas cinesinas com atividade de catastrofina na formação do fuso e na segregação dos cromossomos Rogers et al.
Citocinese: sulco de clivagem - anel contrátil de acto-miosina O plano de clivagem é determinado pela posição do fuso: ásteres ou microtúbulos interpolares antiparalelos Clivagem de um ovo de rã fertilizado
Actina Miosina-II Citocinese
Citocinese
Divisão celular assimétrica: tem um papel importante na diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário
Rotação do fuso e determinação do plano de clivagem
Meiose redução
Comparação entre meiose e mitose
Meiose e Mitose em organismos pluricelulares e em leveduras
Recombinação meiótica Crossing over
Variabilidade genética Rearranjos e recombinações genéticas O Simples reagrupamento ao acaso dos cromossomos, na divisão meiótica I, gera a produção de 2 n gametas, n= numero de cromossomos; humanos 23 cromossomos, então, 8,4 x 10 6 gametas O segundo mecanismo de reagrupamento é o Crossing-over cromossomal, em que partes dos cromossomos são trocadas, 2 a 3 partes por bivalente, na meiose I, embaralhando os cromossomos maternos e paternos
Cromossomos homólogos pareados (um bivalente) na transição para metáfase O quiasma, estrutura de troca de partes (crossover), entre os cromossomos, se forma durante a prófase As coesinas mantêm as cromátides unidas
Bivalentes com três quiasmas resultantes de eventos independentes de crossover
Como é possível separar os cromossomos homólogos pareados sem romper a coesão entre as cromátides?
Bom Estudo!