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Ciclo celular e Reprodução sexuada (mitose & meiose) Divisão celular: processo pelo qual as células se reproduzem Divisão do conteúdo da célula-mãe entre duas células-filhas (Teoria Celular: “As células originam-se somente de outras células”) Organismos unicelulares: aumento do número de indivíduos na população Organismos pluricelulares: forma de crescimento e reparação de tecidos danificados Semelhança estrutural e fisiológica: cada nova célula recebe cerca de metade do citoplasma da célula-mãe; cada célula-filha herda uma cópia exata da informação genética da célula-mãe – toda a informação deve ser fielmente replicada A divisão celular consiste em dois estágios sequenciais: MITOSE – divisão nuclear: um lote completo de cromossomos duplicados previamente é alocado para cada um dos dois núcleos-filhos; CITOCINESE – divisão celular: divide a célula inteira em duas células-filhas As células filhas possuem núcleos com um número completo de cromossomos, e ca. metade do citoplasma da célula-mãe Mitose + citocinese: Referidas geralmente como “Mitose” ou “Fase M”, representam o clímax de uma sequência regular de eventos relacionados à reprodução da célula, conhecida como ciclo celular Ciclo celular = Interfase + Mitose Interfase: período que precede e sucede a mitose – desde o momento em que ela é originada, até o momento em que começa a se dividir ou morre Interfase: período de intensa atividade celular, o qual pode ser dividido em três fases: “pontos de checagem” mecanismo para garantir que certas condições foram alcançadas antes de prosseguir para a próxima fase (ex. replicação de DNA, síntese de proteínas específicas) Os pontos de checagem determinam a suspensão do ciclo ou início da próxima etapa Fase G1: intensa atividade bioquímica – expansão celular Fase S: processos-chave de duplicação do DNA (incluindo síntese de histonas) Centrômero Cromátides (=“braços”) Lembrando... formação do cromossomo a partir da cromatina Duplicação do DNA: Fase S da interfase Histonas DNA Fase G2: síntese de moléculas necessárias à citocinese, início da condensação dos cromossomos e duplicação dos centríolos Centríolos: organelas não envolvidas por membranas que participam na formação do fuso mitótico, constituído por feixes de microtúbulos do citoesqueleto Fase M do ciclo celular: MITOSE Fase M do ciclo celular: MITOSE Prófase: - Afastamento dos centríolos em sentidos opostos para a formação do fuso pré-mitótico; - O nucléolo gradualmente torna-se pouco discernível e finalmente desaparece quando os centríolos alcançam os polos da célula, quando também o envoltório nuclear (carioteca) se rompe. - Fase mais longa da mitose, o DNA duplicado ainda está pouco condensado e disperso no núcleo (cromatina); centríolos Fase M do ciclo celular: MITOSE Metáfase: - É iniciada com a formação do fuso mitótico: estrutura formada por feixes de microtúbulos que aparece na área ocupada inicialmente pelo núcleo; - Condensação máxima dos cromossomos; - Os centrômeros dos cromossomos ligam-se a algumas fibrilas do fuso mitótico e estes são alinhados no plano equatorial da célula (“placa da metáfase”) Fase M do ciclo celular: MITOSE Anáfase: - Fase mais rápida da mitose, inicia-se abruptamente com a quebra dos centrômeros e separação simultânea de todas as cromátides-irmãs; - As fibrilas do fuso se encurtam pela perda de subunidades dos microtúbulos ou através de proteínas motoras com gasto de ATP; - Os dois conjuntos idênticos de cromossomos movem-se cada um para os pólos opostos da célula; Fase M do ciclo celular: MITOSE Telófase: - A separação dos dois lotes idênticos de cromossomos (simples) é finalizada pela organização de uma carioteca ao redor de cada lote, derivada de vesículas do Retículo Endoplasmático; - Os cromossomos alongam-se até se tornarem novamente filamentos finos - cromatina; - Os nucléolos são reorganizados. Fase M do ciclo celular: CITOCINESE Citocinese: processo de separação das duas células-filhas, diferindo em células animais e vegetais: parede celular! Fase M do ciclo celular: CITOCINESE Célula animal: citocinese centrípeta (de fora para dentro), a partir da formação de um anel contrátil de filamentos protéicos na região equatorial da célula, que puxam a membrana plasmática até que as duas células-filhas se separem. Fase M do ciclo celular: CITOCINESE Célula vegetal: a parede celular não permite o estrangulamento do citoplasma Vesículas provenientes do complexo de Golgi são direcionadas até o plano equatorial da célula, onde se alinham e se fundem formando uma estrutura que corresponderá à membrana plasmática de cada uma das células-filhas; Posteriormente, a parede celular é formada pela deposição de fibrilas de celulose nessa região. Fase M do ciclo celular: CITOCINESE Célula vegetal: citocinese centrífuga (de dentro para fora) Reprodução sexuada: Meiose Uma das principais características dos eucariotos, praticamente não ocorrendo em procariotos: os eucariotos que não se reproduzem sexuadamente perderam essa capacidade ao longo de sua história evolutiva A reprodução sexuada implica a alternância entre MEIOSE e FECUNDAÇÃO: Meiose: divisão nuclear que reduz o número diploide (2n) de cromossomos para haploide (n) Fecundação: fusão de duas células haploides, restaurando a a condição diploide do organismo Reprodução sexuada: Meiose A meiose ocorre apenas em células especializadas e em geral somente em épocas bem definidas do ciclo de vida do organismo Através da meiose e citocinese, uma célula 2n origina quatro células n, que podem ser gametas ou esporos Gameta: célula que se une a outro gameta para produzir um zigoto 2n Esporo: célula que pode se desenvolver num organismo sem unir-se a outra célula A meiose envolve duas divisões nucleares sucessivas chamadas de Meiose I e Meiose II, que são em certos aspectos muito semelhantes à Mitose (principalmente a Meiose II) A interfase (replicação do DNA) é idêntica em Meiose e Mitose! Meiose I Prófase I: Os cromossomos foram duplicados na interfase mas não têm suas cromátides bem perceptíveis individualmente; Os cromossomos homólogos se emparelham uns com os outros e começam a se condensar; Os pares de cromossomos homólogos emparelhados recebem o nome de bivalentes: cada bivalente possui 4 cromátides (2/cromossomo) Par de cromossomos homólogos = cromossomos parentais (um de herança materna e outro de herança paterna) Cariótipo humano Lembrando... Durante esse período de associação dos cromossomos homólogos, porções das cromátides são quebradas e unidas a segmentos correspondentes de suas cromátides homólogas: CROSSING-OVER Essa permutação resulta em cromátides completas, mas que possuem uma configuração de genes diferente da original: FONTE DE VARIABILIDADE GENÉTICA As fases seguintes da Meiose I são correspondentes às da Mitose, porém considerando-se a divisão de um par de cromossomos homólogos, ao invés de um único cromossomo Ao final da Telófase I, teremos 2 conjuntos de cromossomos (frequentemente permutados) em número igual à metade da célula original (2n n) Meiose II Na Meiose II, cada conjunto de cromossomos sofre um processo semelhante à Mitose, resultando em 4 células com número de cromossomos igual à metade da célula original Quadro comparativo entre Mitose e Meiose de uma célula 2n=4 A meiose produz núcleos diferentes a partir do núcleo original, enquanto na mitose são produzidos núcleos idênticos. Por causa da meiose e fecundação – reprodução sexuada – as populações de organismos 2n que ocorrem na natureza não sãouniformes, o que favorece alterações evolutivas profundas