Transcript Chapter 4
Aula Teórica Nº 8
O Ciclo Celular
Prof.Doutor José Cabeda
Biologia Celular
Os elementos do fuso acromático
Microtúbulos astrais (MtA)
Microtúbulos polares (MtP)
Microtúbulos cinetocorianos (MtC)
Microtúbulos interzonais (MtZ)
Centríolo (Ce (Cs))
Microtúbulos (Mt)
Plano (ou placa) equatorial (P Eq)
Os centrossomas, centríolos e microtubulos
O Centrossoma é constituído por dois
centríolos orientados perpendicularmente.
Funciona como organizador da
polimerização dos microtubulos
Os centríolos são cilindros compostos por
9 tripletos de microtúbulos de tubulina
A região centrossómica contém ainda
centrina, tequetina, ATPases, RNA
polimerases e outros químicos
As proteínas motoras
Associados aos microtúbulos encontram-se
as proteínas motoras: dineínas e cinesinas
A MITOSE
Prof.Doutor José Cabeda
Biologia Celular
Os cromossomas mitóticos
Dois cromatídeos irmãos (cada um
com uma cópia do dsDNA enrolado
em nucleosomas (Ns)
Um centrómero (cm)
Quatro telómeros (Tm)
Dois cinetocoros (cc)
Estrutura trilamelar estratificada
onde se ligam os microtúbulos
cinetocorianos (Mtc)
As fases do ciclo celular mitótico
G0 (Gap 0)
intervalo entre mitoses
G1 (Gap 1)
Síntese proteica
S (Síntese)
G2 (Gap 2)
Organização dos
cromossomas diplóides
M (Mitose)
Segregação dos
cromossomas
Interfase (G0+G1+S+G2)
As fases da mitose
Profase
Condensação dos cromossomas
Prometafase
Início da desorganização do invólucro nuclear
Metafase
Cromossomas no plano equatorial do fuso
Anafase
Ascensão polar de cada cromatídeo
Telofase
Reorganização do invólucro nuclear
Profase
Aumento do volume nuclear
Aparecimento da cromatina organizada em longos e finos filamentos
Cromossomas dicromáticos (2 fibras de DNA rigorosamente iguais que se
vão gradualmente tornando mais pequenos, espessos e compactos
Nucleolos vão iniciam a sua dissipação
Os dois pares de centriolos da região perinuclear começam a deslocar-se em
direcção aos polos opostos da célula
Prometafase
Início da desorganização e dissipação do invólucro nuclear
Os cromossomas continuam o seu encurtamento e não têm posição
preferencial. Os dois cromatídeos começam a distinguir-se mais fácilmente.
Os cinetocoros tornam-se visíveis de cada lado do centrómero
Aparecem os microtúbulos cinetocorianos
Desaparecimento completo do invólucro nuclear
O centrómero liga-se a aos mt por 1 cinetocoro
os cromossomas deslocam-se para o plano equatorial (movendo-se em
direcção ao polo oposto)
O centrómero liga-se aos mt pelos 2 cinetocoros (cada 1 a microtubulos
de pólos opostos)
Metafase
Os cromossomas metafásicos (dicromatídicos) localizam-se no plano
equatorial do fuso
Os cromatídeos tornam-se mais nítidos por afastamento dos braços
Os cinetocoros e os microtubulos ce«inetocorianos tornam-se bem visiveis e
orientados longitudinalmente de polo a polo
Anafase A
Ascenção polar de cada cromossoma-filho (cromatídeos irmãos)
A organização centromérica desorganiza-se e os microtubulos puxando os
cinetocoros levam cada cromatídeo em direcção ao respectivo pólo
Anafase B
Os microtubulos polares e axiais despolimerizam na zona do plano
equatorial, permitindo aos pólos afastarem-se por alongamento da célula.
Aumenta portanto a distância entre os centrossomas.
Telofase
Reorganização do invólucro nuclear
Os cromossoma gradualmente descondensam tornando-se menos visíveis
Ocorre a nucleocinese (formação dos núcleos filhos)
O centrosoma fica localizado na região perinuclear junto ao novo invólucro
Os microtubulos do fuso despolimerizam e desaparecem
Alteração do citoesqueleto e redistribuição equitativa dos organelos, com
fragmentação e migração do RE e do golgi através dos microtubulos
provenientes dos centrosomas
Ocorre a citocinese (clivagem do citoplasma). O fuso mitótico determina a
posição do anel de contracção que inicia a citocinese na anafase B
A MEIOSE
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Biologia Celular
As fases da meiose
Meiose I
Profase I
Leptóteno
Zigóteno
Paquíteno
Diplóteno
Diacinese
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Intercinese
Meiose II
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
Citocinese
Profase I - Leptóteno
Estado de condensação
Formação de filamentos
cromatinicos alongados e finos
Os dois cromatideos irmão
estão tão intimamente ligados
que não são distinguíveis
Os telómeros estão ligados à
membrana nuclear interna
Diferenciam-se os cromómeros
Profase I - Zigóteno
Estado de emparelhamento
Cromossmas homólogos iniciam o emparelhamento pelos telómeros
Alinhamento efectua-se então cromómero a cromómero
Inicia-se a formação do complexo sinaptonémico unindo os dois
cromossomas
Nesta fase os cromossomas são:
Tétradas (4 moléculas de DNA)
Bivalente (os 2 cromosomas homólogos estão em sinapse em cada
par)
Profase I - Paquíteno
Estado de recombinação
Começa quando o emparelhamento e o complexo sinaptonémico (Cs) estão completos
Pode então ocorrer quebra e ligação entre cromatídeos não irmãos (crossing-over)
O Cs tem uma estrutura tripartida regular conservada entre as espécies
Distribuído ao longo do elemento central encontra-se o nódulo de recombinação
O produto de recombinação inclui dois cromossomas parentais e dois recombinados
As trocas de cromatídeos são visiveis ao MO sob a forma de quiasmas
Profase I – Diplóteno (ou dictióteno)
Estado de síntese
Ocorre a separação entre cromossomas homólogos
A separação entre cromatídeos torna-se visível ao MO
Ocorre a divisão do centrossoma
Os cromossomas descondensam-se em zonas localizadas promovendo a síntese de
RNA e proteínas formando os cromossomas “lampbrush”
Este estado pode manter-se por longos períodos (no homem os oócitos atingem este
estado ao 5º dia de gestação e assim permanecem até á puberdade)
Profase I - Diacinese
Estado de recondensação
Termina a descondensação cromossómica.
Os cromossomas atingem a sua máxima condensação.
Dissociação do invólucro nuclear e do nucléolo
Os centrossomas afastam-se iniciando a diferenciação dos microtubulos astrais (nos
animais femininos os centrossomas desagregam-se nos oócitos e o fuso acromático
forma-se sem estes)
Os cromossomas forçam os quiasmas em direcção ao telómero, resolvendo os
sobrecruzamentos.
Metafase I
Cada tétrada localiza-se na zona equatorial ligada aos microtubulos pelos
cinetocoros
Cada tétrada liga-se por quatro cinetocoros, mas os cinetocoros dos cromatídeos
irmãos estão fundidos num só conectando-se com o mesmo pólo
As subunidade de tubulina são adicionadas na zona (+) (junto ao cinetocoro) e
despolimerizadas na zona (-) junto ao polo, exercendo uma força que puxa o
cromossoma para cada polo. Estas forças opostas equilibram-se
Anafase I
Ocorre a separação dos pares de homólogos e o inicio do movimento em
direcção aos pólos.
Para cada pólo move-se um par de cromatídeos irmãos, separando-se os
cromossomas paternos e maternos, de forma aleatória, para cada pólo
originando no homem 223 combinações possíveis. Este número é ainda
aumentado pelo crossing-over que ocorreu no paquíteno
Inicia-se a citocinese mediada por um anel contráctil de filamentos de
actina/miosina
Telofase I
Os cromossomas homólogos chegam aos pólos
Os microtubulos cinetocorianos despolimerizam
Os microtubulos polares alongam
Diferencia-se um novo invólucro nuclear em torno de cada pólo
A cromatina descondensa-se e os nucléolos reorganizam-se
Completa-se a citocinese
Intercinese
Nem sempre ocorre a intercinese entre as
duas divisões da meiose
Estado transitório entre a 1ª e 2ª divisão
meiótica
Nesta fase não há qualquer replicação do
DNA
2ª divisão meiótica
REGULAÇÃO DO CICLO
CELULAR
Prof.Doutor José Cabeda
Biologia Celular
Regulação do ciclo celular
Associação de cdk com ciclinas (regulado pela
síntese de ciclinas)
Activação dos complexos cdk/ciclina por
fosforilação
Desfosforilação dos complexos cdk/ciclina
Inibidores de cdk (CKI’s)
ex: p53 estimula o p21 que é um CKI
p21 liga-se ao PCNA (subunidade da DNA
polimerase d
Controlo do ciclo celular
Ovócito de X.leavis
MPF (maturation
promotion factor)
S.cerevisiae
S.pombe
Cdc28
cdc= cell division cycle
cdc2
wee1
cdc25
Ciclina
(proteína que se acumula
durante a mitose e desaparece
abruptamente no fim desta)
MPF
Proteína = p34cdc2
Familia das cdk
(cyclin dependent kinases)
é composto por cdc2 e ciclina B
Controlo do ciclo celular
a wee1 é uma cinase
Fosforila a cdc2 em Y15 potenciando a sua actividade
A ligação de uma ciclina à cdc2 potencia a sua actividade
A cdc25 é uma fosfatase
Desfosforila a cdc2 em Y15 permitindo a sua actividade
O MPF promove a proteólise da ciclina B.
CAK=cdk activating kinase
Ubiquitin-mediated degradation of mitotic
cyclins promotes exit from mitosis
Figure 13-8
Regulation of APC* activity controls degradation
of cyclin B
*APC = anaphase promoting complex
Controlo do ciclo celular
Free cdk2
Cyclin bound cdk2
A diminuição da [ciclina B]
durante a anafase inactiva a
cdc2
A desfosforilação da cdc2
em T161 durante a anafase
inactiva-a
Cyclin bound phosporilated cdk2
Controlo do ciclo celular
O MPF
Fosforila as láminas
Despolimeriza as láminas
Desagrega a membrana
nuclear
Controlo do ciclo celular
O MPF
Fosforila as láminas
Despolimeriza as láminas
Desagrega a membrana
nuclear
Fosforila os filamentos
intermédios
Reorganiza o citoesqueleto
Fosforila proteínas associadas aos
microtubulos
Altera a dinêmica destes
formação do fuso acromático
Fosforila proteínas que participam
na condensação cromossómica
Fosforila proteínas do RE e do
golgi tornando-os inactivos
Fosforila proteinas envolvidas na
transcrição e tradução inactivando
estes processos
APC controls entry into anaphase
and exit from mitosis
APC-dependent unlinking of sister chromatids
initiates anaphase
APC – anaphase promoting complex
Controlo do ciclo celular
Cada transição é caracterizada
por ciclinas diferentes
A transição G1/S envolve mais
cdk
As ciclinas vão-se acumulando
e sofrem uma diminuição
brusca da concentração
Checkpoints in cell cycle regulation
Animação
G1 and G2 arrest in cells with damaged DNA
depends on the p53 tumor suppressor
Figure 13-35
The mechanism of p53-induced cell-cycle
arrest in response to DNA damage