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LGN0114 – Biologia Celular
CICLO CELULAR E MITOSE
Aula teórica 10
Maria Carolina Quecine
Departamento de Genética
mquecine@usp.br
Como ocorre a perpetuação da vida?
(Griffiths et al., 2001)
Eucariótica
Procariótica
MULTIPLICAÇÃO ASSEXUADA
REPRODUÇÃO SEXUADA
 PROCARIOTOS:
- Fissão binária.
 EUCARIOTOS:
 MITOSE:
 Crescimento, desenvolvimento e reparo;
 Reprodução assexuada (gera duas células idênticas);
 Ocorre nas células somáticas.
 MEIOSE:
 Reprodução sexuada;
 Ocorre em células reprodutivas;
 Origina gametas.
TIPOS DE DIVISÃO CELULAR
Mitose x Meiose
Equacional
Reducional
MITOSE
MEIOSE
(Griffiths et al., 2001)
CRESCIMENTO E REPRODUÇÃO SÃO ATRIBUTOS FUNDAMENTAIS DE TODAS AS CÉLULAS
 Padrão cíclico  crescimento celular  aumento quantitativo e coordenado de
milhares de tipos de moléculas, inclusive o material genético  culmina com a
partição do núcleo e do citoplasma em 2 células filhas.
Função:
 Manter a vida em organismos pluricelulares -> reposição de
células mortas, regeneração de tecidos ou órgãos danificados,
apoptose (morte celular programada);
 Gerar a vida em organismos unicelulares.
CICLO DE DIVISÃO CELULAR OU CICLO CELULAR
Divisão e expansão celular  forma dos organismos multicelulares crescerem
Células filhas semelhantes à célula mãe e entre si;
Células filhas herdam uma réplica exata da informação genética;
Cada célula filha herda metade do citoplasma da célula mãe.
DIVISÃO CELULAR: MITOSE E CITOCINESE
 Mitose: ou divisão nuclear, um lote completo de cromossomos duplicados
previamente é alocado para cada um dos dois núcleos filhos;
 Citocinese: processo que divide a célula inteira em duas novas células (divisão do
citoplasma).
CICLO CELULAR: INTERFASE E MITOSE
Interfase: é dividida em 3 fases:
- G1: Crescimento celular e preparação para a duplicação do DNA nuclear.
- S: Duplicação do DNA.
- G2: Crescimento da célula e duplicação completa do DNA.
É dividido em duas fases distintas: Fase M e Interfase.
G = Gap (intervalo) S = Síntese
A MITOSE + CITOCINESE são referidas como fase M
CICLO CELULAR: INTERFASE E MITOSE
G1
G2
S
(SINTESE DE DNA)
INTERFASE
CICLO CELULAR
G0: célula com ciclo de divisão estacionado em G1 (animais e plantas), sem
atividade fisiológica. Pode ser induzida pelo frio, desidratação. Ex: sementes
FASE G0
 Produzir um suprimento de organelas e outros componentes citoplasmáticos em
quantidade suficiente para as duas células filhas e reunir as estruturas necessárias para
desencadear a mitose.
Replicar o DNA e sintetizar as proteínas associadas a este nos cromossomos;
 FASE G1: intensa atividade bioquímica  célula dobra de tamanho são,
sintetizadas enzimas, ribossomos, organelas, sistemas de
membranas e outras moléculas e estruturas citoplasmáticas 
DEPENDE DE FATORES EXTRACELULARES.
FASE S: duplicação do DNA e síntese de
histonas 
DEPENDE DE FATORES INTRACELULARES
 FASE G2: fase que antecede a mitose, o principal evento é verificar se a replicação
do cromossomo se completou e se todo o dano ao DNA foi reparado. Início da
condensação dos cromossomos, ainda não visíveis.
EVENTOS DA INTERFASE
TECIDO MERISTEMÁTICO
MITOSES NAS CÉLULAS DA RAIZ DE CEBOLA
2n
2n 2n
CONTEÚDO DE DNA
4C
2C
C
FINAL DA
INTERFASE PRÓFASE METÁFASE ANÁFASE TELOFÁSE CITOCINESE
2n = 6
2n = 6 2n = 6
DIVISÃO EQUACIONAL
MITOSE
 Cromatina se condensa gradualmente, formando cromossomos bem definidos (no
início aparecem como filamentos alongados dispersos pelo núcleo);
 A medida que a Prófase avança, os cromossomos tornam-se mais visíveis (claramente
evidenciando as duas cromátides);
 As cromátides irmãs mantêm-se unidas pelo centrômero;
 Aparecimento dos fusos mitóticos;
 Núcleo desaparece, a desorganização do envoltório nuclear marca o final da prófase.
PRÓFASE
PRÓFASE
Célula vegetal Célula animal
O centrossomo em células de
plantas organiza os fusos sem a
presença de centríolos.
O centrossomo em células animais
organiza os fusos com a presença de
centríolos e ásteres.
PRÓFASE
 Cromossomos se alinham no plano equatorial do fuso mitótico;
 Fuso mitótico: consiste nas fibras que são feixes de microtúbulos;
 Fuso mitótico se liga aos cinetócoros;
 Os cromossomos alinhados na placa equatorial ou placa da metáfase marcam o final
da metáfase.
METÁFASE
DISCO INTERNO
DISCO EXTERNO
DISCO
INTERNO
CENTROMERO
DISCO
EXTERNO
MICROTÚBULOS
CENTRÔMERO
CINETÓCORO – estrutura protéica lateralmente associada ao centrômero de cada
cromátide.
O disco mais interno se conecta ao centrômero e o mais externo aos
microtúbulos que compõem o fuso de divisão;
 Os cinetócoros dirigem a migração dos cromossomos durante a divisão
celular.
 Inicia-se com a separação das cromátides irmãs junto aos centrômeros (agora são
chamadas cromossomos filhos);
 Com o deslocamento dos cromossomos filhos através do cinetócoro em direção aos
pólos opostos da célula, os braços dos cromossomos parecem voltados para trás;
 Ao final da anáfase, os conjuntos idênticos de cromossomos moveram-se para os pólos
opostos;
 O encurtamento dos microtúbulos se dá por perdas de subunidades de tubulina.
Existem também evidências de proteínas motoras que utilizam ATP no processo para
puxar os cromossomos ao longo dos microtúbulos para os pólos, enquanto subunidades
da tubulina são simultaneamente eliminadas junto ao cinetócoro.
ANÁFASE
Movimento dos cromossomos
Microtúbulo
Proteína
motora
Cromossomo
Cinetócoro
Subunidades
de tubulina
ANÁFASE
 Envoltório nuclear é reorganizado ao redor de cada lote de cromossomos;
 As membranas desses envoltórios são derivadas de vesículas do retículo
endoplasmático;
 Os fusos desaparecem;
 Os cromossomos descondensam;
 Reorganização dos nucléolos;
 Quando a telófase está completa, os núcleos filhos entram em interfase.
TELÓFASE
Duplicação do
cromossomos
0.5 µm
Centrômero
Cromátides irmãs
Separação das
cromátides irmãs
Centrômeros Cromatides irmãs
Yong Wan Lab
CÉLULA ANIMAL
Interfase Prófase Metáfase
Anáfase Telófase (início) Telófase (final)
CITOCINESE EM ANIMAIS
Completa a
preparação para a
divisão celular
Duplicação do
DNA, cromátides
duplicadas
Intensa síntese de
moléculas e estruturas
Algumas células entram
em fase de repouso
Prófase
Desorganização da membrana nuclear;
condensação dos cromossomos
evidenciando as cromátides duplicadas;
formação do fuso mitótico,
desaparecimento do nucléolo
Metáfase
Cromossomos
alinhados na posição
equatorial do fuso
mitótico
Anáfase
Separação das
cromátides duplicadas
Telófase e Citocinese
Reorganização da carioteca e do
nucléolo; descompactação dos
cromossomos; formação do
fragmoplasto e placa celular
Microscopia de luz da ponta da raiz de cebola
MITOSE
CÉLULA VEGETAL
PRÓFASE
METÁFASE
ANÁFASE
TELÓFASE
INTERFASE
CÉLULA VEGETAL
 O núcleo deve deslocar-se para o centro da célula;
 O complexo de Golgi origina microvesículas que se depositam na região
central do citoplasma;
Essas microvesículas organizam-se do centro para a periferia celular,
culminando com a formação de uma placa denominada fragmoplasto;
A fusão das vesículas do fragmoplasto determina a formação de uma
membrana fina e elástica, constituída de pectatos de cálcio e magnésio, que
é denominada lamela média;
Ao redor da lamela média ocorre deposição de celulose, de maneira a
formar as paredes que acabam delimitando as duas novas células.
CITOCINESE EM PLANTAS
1 µm
Células filhas
Nova parede celular
Placa celular
Parede celular
da célula mãe
Vesículas
formando
a placa celular
Parede
celular
Membrana
plasmática
Vesículas do
Golgi
fragmoplasto Parede celular
CITOCINESE EM PLANTAS
(Snustad & Simmons, 2001)
Célula animal Célula vegetal
CITOCINESE
Centrípeta Centrífuga
INTERFASE MITOSE
SISTEMA DE CONTROLE DO CICLO CELULAR
G2
S
G1
Mitose
Anáfase
Telófase
Metáfase
Prófase
5h
7h
3h
Figure 18-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
3 PONTOS DE VERIFICAÇÃO
A DECISÃO ERRÔNEA DA MULTIPLICAÇÃO
TRÁS CONSEQUÊNCIAS DRÁSTICAS…
O processo pode ser interrompido em vários po
CADA FASE É VARIÁVEL TEMPORALMEN
 Cinases dependente de Ciclinas (Cdk):
enzimas que fosforilam (adicionam
grupamentos fosfatos) à serina e treonina de
enzimas chaves.
 Ciclinas: são proteínas que se ligam às Cdks
controlando sua capacidade de fosforilação de
proteínas; permitem que elas atuem como
enzimas (ativação) e seu direcionamento.
DOIS GRUPOS DE PROTEÍNAS CHAVES
Proteína-
alvo
Cdk
Ligação
ciclina-Cdk
Ligação à
proteína-alvo
Fosforilação da
proteína-alvo
Ciclina
P P
COMPLEXO CICLINA-Cdk
(Cdk – kinase dependente de ciclina)
C-terminal
N-terminal
A CONCENTRAÇÃO DAS CICLINAS
ALTERA, DAS CDKS NÃO!!
FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULAM A
EXPRESSÃO DAS CICLINAS
Ciclo celular e mitose.pdf
 G1-Cdk: decisão da célula entrar ou não em divisão e é
ativado por fatores extracelulares.
 G1/S-Cdk: estimula a duplicação e desencadeia a
fosforilação de outras proteínas celulares, incluindo
polimerases que são necessárias a síntese de DNA.
 S-CDK: fosforila o complexo de reconhecimento das
origens de replicação.
 M-CDK: induz a condensação dos cromossomos, a
fragmentação do envoltório nuclear e a organização do
citoesqueleto para a montagem do fuso.
COMPLEXOS CICLINA-Cdk
G1-Cdk: decisão da célula entrar ou não em divisão e é ativado
por fatores extracelulares – VITAL NO CONTROLE DE TUMORES
http://www.youtube.com/watch?v=0oJZDKdperU
http://www.youtube.com/watch?v=zsgOl04PESI&feature=fvwrel
http://www.youtube.com/watch?v=DD3IQknCEdc&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=rgLJrvoX_qo&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=Hm03rCUODqg&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=lf9rcqifx34&feature=related
VISUALIZANDO A MITOSE
Lembre…
Mitose é equacional gerando células filhas idênticas
Anomalias na segregação que geram poliplóides!!
ESTUDO DIRIGIDO
1. Ciclo celular;
2. Etapas da interfase;
3. Etapas da mitose;
4. Proteínas associadas à regulação do ciclo celular: quiinases e ciclinas;
Capítulo 18 –O Ciclo da divisão celular (páginas
609 – 638)
Alberts, B.; Bray, D.; Hopkin, K.; Johnson, A.; Lewis,
J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. 2011.
Fundamentos da Biologia Celular. 3ª Edição
brasileira. Artmed, Porto Alegre

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  • 1. LGN0114 – Biologia Celular CICLO CELULAR E MITOSE Aula teórica 10 Maria Carolina Quecine Departamento de Genética mquecine@usp.br
  • 2. Como ocorre a perpetuação da vida?
  • 3. (Griffiths et al., 2001) Eucariótica Procariótica MULTIPLICAÇÃO ASSEXUADA
  • 5.  PROCARIOTOS: - Fissão binária.  EUCARIOTOS:  MITOSE:  Crescimento, desenvolvimento e reparo;  Reprodução assexuada (gera duas células idênticas);  Ocorre nas células somáticas.  MEIOSE:  Reprodução sexuada;  Ocorre em células reprodutivas;  Origina gametas. TIPOS DE DIVISÃO CELULAR
  • 8. CRESCIMENTO E REPRODUÇÃO SÃO ATRIBUTOS FUNDAMENTAIS DE TODAS AS CÉLULAS  Padrão cíclico  crescimento celular  aumento quantitativo e coordenado de milhares de tipos de moléculas, inclusive o material genético  culmina com a partição do núcleo e do citoplasma em 2 células filhas. Função:  Manter a vida em organismos pluricelulares -> reposição de células mortas, regeneração de tecidos ou órgãos danificados, apoptose (morte celular programada);  Gerar a vida em organismos unicelulares. CICLO DE DIVISÃO CELULAR OU CICLO CELULAR
  • 9. Divisão e expansão celular  forma dos organismos multicelulares crescerem Células filhas semelhantes à célula mãe e entre si; Células filhas herdam uma réplica exata da informação genética; Cada célula filha herda metade do citoplasma da célula mãe. DIVISÃO CELULAR: MITOSE E CITOCINESE  Mitose: ou divisão nuclear, um lote completo de cromossomos duplicados previamente é alocado para cada um dos dois núcleos filhos;  Citocinese: processo que divide a célula inteira em duas novas células (divisão do citoplasma). CICLO CELULAR: INTERFASE E MITOSE
  • 10. Interfase: é dividida em 3 fases: - G1: Crescimento celular e preparação para a duplicação do DNA nuclear. - S: Duplicação do DNA. - G2: Crescimento da célula e duplicação completa do DNA. É dividido em duas fases distintas: Fase M e Interfase. G = Gap (intervalo) S = Síntese A MITOSE + CITOCINESE são referidas como fase M CICLO CELULAR: INTERFASE E MITOSE
  • 12. G0: célula com ciclo de divisão estacionado em G1 (animais e plantas), sem atividade fisiológica. Pode ser induzida pelo frio, desidratação. Ex: sementes FASE G0
  • 13.  Produzir um suprimento de organelas e outros componentes citoplasmáticos em quantidade suficiente para as duas células filhas e reunir as estruturas necessárias para desencadear a mitose. Replicar o DNA e sintetizar as proteínas associadas a este nos cromossomos;  FASE G1: intensa atividade bioquímica  célula dobra de tamanho são, sintetizadas enzimas, ribossomos, organelas, sistemas de membranas e outras moléculas e estruturas citoplasmáticas  DEPENDE DE FATORES EXTRACELULARES. FASE S: duplicação do DNA e síntese de histonas  DEPENDE DE FATORES INTRACELULARES  FASE G2: fase que antecede a mitose, o principal evento é verificar se a replicação do cromossomo se completou e se todo o dano ao DNA foi reparado. Início da condensação dos cromossomos, ainda não visíveis. EVENTOS DA INTERFASE
  • 14. TECIDO MERISTEMÁTICO MITOSES NAS CÉLULAS DA RAIZ DE CEBOLA
  • 15. 2n 2n 2n CONTEÚDO DE DNA 4C 2C C
  • 16. FINAL DA INTERFASE PRÓFASE METÁFASE ANÁFASE TELOFÁSE CITOCINESE 2n = 6 2n = 6 2n = 6 DIVISÃO EQUACIONAL MITOSE
  • 17.  Cromatina se condensa gradualmente, formando cromossomos bem definidos (no início aparecem como filamentos alongados dispersos pelo núcleo);  A medida que a Prófase avança, os cromossomos tornam-se mais visíveis (claramente evidenciando as duas cromátides);  As cromátides irmãs mantêm-se unidas pelo centrômero;  Aparecimento dos fusos mitóticos;  Núcleo desaparece, a desorganização do envoltório nuclear marca o final da prófase. PRÓFASE
  • 19. Célula vegetal Célula animal O centrossomo em células de plantas organiza os fusos sem a presença de centríolos. O centrossomo em células animais organiza os fusos com a presença de centríolos e ásteres. PRÓFASE
  • 20.  Cromossomos se alinham no plano equatorial do fuso mitótico;  Fuso mitótico: consiste nas fibras que são feixes de microtúbulos;  Fuso mitótico se liga aos cinetócoros;  Os cromossomos alinhados na placa equatorial ou placa da metáfase marcam o final da metáfase. METÁFASE
  • 21. DISCO INTERNO DISCO EXTERNO DISCO INTERNO CENTROMERO DISCO EXTERNO MICROTÚBULOS CENTRÔMERO CINETÓCORO – estrutura protéica lateralmente associada ao centrômero de cada cromátide. O disco mais interno se conecta ao centrômero e o mais externo aos microtúbulos que compõem o fuso de divisão;  Os cinetócoros dirigem a migração dos cromossomos durante a divisão celular.
  • 22.  Inicia-se com a separação das cromátides irmãs junto aos centrômeros (agora são chamadas cromossomos filhos);  Com o deslocamento dos cromossomos filhos através do cinetócoro em direção aos pólos opostos da célula, os braços dos cromossomos parecem voltados para trás;  Ao final da anáfase, os conjuntos idênticos de cromossomos moveram-se para os pólos opostos;  O encurtamento dos microtúbulos se dá por perdas de subunidades de tubulina. Existem também evidências de proteínas motoras que utilizam ATP no processo para puxar os cromossomos ao longo dos microtúbulos para os pólos, enquanto subunidades da tubulina são simultaneamente eliminadas junto ao cinetócoro. ANÁFASE
  • 24.  Envoltório nuclear é reorganizado ao redor de cada lote de cromossomos;  As membranas desses envoltórios são derivadas de vesículas do retículo endoplasmático;  Os fusos desaparecem;  Os cromossomos descondensam;  Reorganização dos nucléolos;  Quando a telófase está completa, os núcleos filhos entram em interfase. TELÓFASE
  • 25. Duplicação do cromossomos 0.5 µm Centrômero Cromátides irmãs Separação das cromátides irmãs Centrômeros Cromatides irmãs
  • 27. Interfase Prófase Metáfase Anáfase Telófase (início) Telófase (final)
  • 29. Completa a preparação para a divisão celular Duplicação do DNA, cromátides duplicadas Intensa síntese de moléculas e estruturas Algumas células entram em fase de repouso Prófase Desorganização da membrana nuclear; condensação dos cromossomos evidenciando as cromátides duplicadas; formação do fuso mitótico, desaparecimento do nucléolo Metáfase Cromossomos alinhados na posição equatorial do fuso mitótico Anáfase Separação das cromátides duplicadas Telófase e Citocinese Reorganização da carioteca e do nucléolo; descompactação dos cromossomos; formação do fragmoplasto e placa celular Microscopia de luz da ponta da raiz de cebola MITOSE CÉLULA VEGETAL
  • 31.  O núcleo deve deslocar-se para o centro da célula;  O complexo de Golgi origina microvesículas que se depositam na região central do citoplasma; Essas microvesículas organizam-se do centro para a periferia celular, culminando com a formação de uma placa denominada fragmoplasto; A fusão das vesículas do fragmoplasto determina a formação de uma membrana fina e elástica, constituída de pectatos de cálcio e magnésio, que é denominada lamela média; Ao redor da lamela média ocorre deposição de celulose, de maneira a formar as paredes que acabam delimitando as duas novas células. CITOCINESE EM PLANTAS
  • 32. 1 µm Células filhas Nova parede celular Placa celular Parede celular da célula mãe Vesículas formando a placa celular
  • 34. (Snustad & Simmons, 2001) Célula animal Célula vegetal CITOCINESE Centrípeta Centrífuga
  • 35. INTERFASE MITOSE SISTEMA DE CONTROLE DO CICLO CELULAR G2 S G1 Mitose Anáfase Telófase Metáfase Prófase 5h 7h 3h
  • 36. Figure 18-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 3 PONTOS DE VERIFICAÇÃO A DECISÃO ERRÔNEA DA MULTIPLICAÇÃO TRÁS CONSEQUÊNCIAS DRÁSTICAS… O processo pode ser interrompido em vários po
  • 37. CADA FASE É VARIÁVEL TEMPORALMEN
  • 38.  Cinases dependente de Ciclinas (Cdk): enzimas que fosforilam (adicionam grupamentos fosfatos) à serina e treonina de enzimas chaves.  Ciclinas: são proteínas que se ligam às Cdks controlando sua capacidade de fosforilação de proteínas; permitem que elas atuem como enzimas (ativação) e seu direcionamento. DOIS GRUPOS DE PROTEÍNAS CHAVES
  • 40. (Cdk – kinase dependente de ciclina) C-terminal N-terminal
  • 41. A CONCENTRAÇÃO DAS CICLINAS ALTERA, DAS CDKS NÃO!!
  • 42. FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULAM A EXPRESSÃO DAS CICLINAS
  • 44.  G1-Cdk: decisão da célula entrar ou não em divisão e é ativado por fatores extracelulares.  G1/S-Cdk: estimula a duplicação e desencadeia a fosforilação de outras proteínas celulares, incluindo polimerases que são necessárias a síntese de DNA.  S-CDK: fosforila o complexo de reconhecimento das origens de replicação.  M-CDK: induz a condensação dos cromossomos, a fragmentação do envoltório nuclear e a organização do citoesqueleto para a montagem do fuso. COMPLEXOS CICLINA-Cdk
  • 45. G1-Cdk: decisão da célula entrar ou não em divisão e é ativado por fatores extracelulares – VITAL NO CONTROLE DE TUMORES
  • 47. Lembre… Mitose é equacional gerando células filhas idênticas Anomalias na segregação que geram poliplóides!!
  • 48. ESTUDO DIRIGIDO 1. Ciclo celular; 2. Etapas da interfase; 3. Etapas da mitose; 4. Proteínas associadas à regulação do ciclo celular: quiinases e ciclinas; Capítulo 18 –O Ciclo da divisão celular (páginas 609 – 638) Alberts, B.; Bray, D.; Hopkin, K.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. 2011. Fundamentos da Biologia Celular. 3ª Edição brasileira. Artmed, Porto Alegre