Divisão Celular: Notas Úteis sobre Divisão Celular em Animais (2071 Words)

Leia este artigo para aprender sobre o processo de divisão celular em animais!

Uma única célula gradualmente aumenta de tamanho e obtém nutrição do ambiente por difusão e outros processos físico-químicos. Quando a célula está suficientemente aumentada, a distância entre a membrana celular e o núcleo é aumentada a tal ponto que a nutrição da célula por difusão sofre. Portanto, a divisão da célula em duas pequenas células-filhas é uma necessidade biológica para fornecer nutrição equitativa à célula.

Imagem Cortesia: edupic.net/Images/Mitosis/telophase_3D.png

O estímulo para a divisão celular é derivado dos genes do DNA nuclear que organiza a síntese de macromoléculas de proteínas através do RNA. Um composto químico conhecido como chalone é detectado localmente no tecido normal que inibe a divisão celular em um determinado estágio. Quando o tecido é parcialmente danificado, o nível de chalone cai e as células se dividem até que a população de células normais do tecido seja restaurada.

A divisão celular pode ser direta ou indireta.

Divisão Direta (Amitosis):

O processo é muito rápido, concluído em poucos minutos. A princípio, o núcleo contrai no meio, depois divide-se seguido da divisão do citoplasma da célula (Fig. 3-1).

Possivelmente, a divisão amítica não ocorre em espécies de mamíferos, a menos que as células sejam patológicas.

Divisão Indireta:

Apresenta dois tipos - Mitose e Meiose. Em ambos os tipos de divisão celular, dois processos estão envolvidos - cariocinese ou divisão nuclear e citocinese ou divisão citoplasmática.

Mitose:

É o método mais comum de divisão celular e ocorre em todas as células somáticas e células germinativas imaturas. As duas células-filhas são idênticas no número de cromossomos e na distribuição dos genes, como na célula-mãe. Portanto, a mitose é chamada de divisão homotípica ou equivalente.

O processo leva cerca de 1 a 2 _1/2 horas para ser concluído. A mitose pode ser simétrica ou assimétrica. Na mitose simétrica, as potencialidades funcionais das células filhas são semelhantes. Na mitose assimétrica, no entanto, uma célula filha é mais diferenciada do que a outra célula.

Esta é a base da diferenciação celular de células-tronco indiferentes.Antes de a célula se dividir, existe um período conhecido como interfase no qual os cromossomos individuais não são visíveis porque são desenrolados em estruturas muito longas e estreitas, para que fiquem abaixo dos limites de resolução do microscópio de luz. Durante a interfase, o núcleo da célula possui um envelope nuclear e contém uma rede de fios ou grânulos de cromatina e um nucléolo. A replicação do DNA ocorre nos cromossomos. Fora do envelope nuclear, dois centríolos emparelhados estão localizados no citoplasma.

A mitose envolve quatro processos sucessivos: prófase, metáfase, anáfase e telófase. (Fig. 3-2)

Proposta:

É caracterizado pelos seguintes recursos

(i) Os cromossomos individuais são visualizados pela primeira vez sob o microscópio como longos e finos fios, uma vez que estão firmemente enrolados ao longo de todo o comprimento. Cada cromossomo se divide longitudinalmente em duas cromátides, exceto no centrômero.

(ii) Os dois centríolos emparelhados são separados uns dos outros por alongamento dos microtúbulos contínuos do fuso acromático e ocupam os pólos opostos do núcleo. Os microtúbulos contínuos são organizados pelos centríolos.

(iii) Subsequentemente, a membrana nuclear e o nucléolo desaparecem. Os cromossomos agora estão emaranhados em uma malha de microtúbulos contínuos. Este estágio pode ser chamado de pró-metáfase. A prófase leva cerca de ¹ _1/2 horas para ser concluída.

Metáfase:

Enquanto isso, a região do centrômero de cada cromossomo apresenta um cinetócoros discais bilaterais. A partir dos cinetócoros, um conjunto de microtúbulos cromossômicos é organizado e se estende bilateralmente em direção aos centríolos opostos. O crescimento dos microtúbulos cromossômicos permite que os centrômeros dos cromossomos individuais com suas cromátides pareadas ocupem o plano equatorial do fuso. Isso representa um quadro clássico da formação de áster em metáfase. A metáfase persiste por cerca de 20 minutos.

A colquicina interrompe a divisão celular na metáfase, porque impede a formação de microtúbulos do fuso e combina organicamente com a proteína tubulina. Na metáfase tratada com colchicina (C-metáfase), os cromossomos são encontrados em torno dos centríolos. A aplicação de colchicina em cultura de células serve como uma ferramenta importante em estudos cariotípicos.

Anáfase:

Aqui os centrômeros se espalharam longitudinalmente e as duas cromátides se separaram para formar dois novos cromossomos. À medida que as fibras do fuso se contraem, cada par de cromossomos recém-formados separa-se e migra para o pólo oposto do fuso. Eventualmente, dois complementos cromossômicos idênticos e completos são formados. A separação das cromátides para formar dois novos cromossomos ocorre pela contração dos microtúbulos cromossômicos, que exercem forças centrífugas sobre a região do centrômero dos cromossomos dos centríolos opostos. Simultaneamente, os microtúbulos contínuos dos centríolos opostos se movem para dentro, formando o meio do corpo na região central da célula em divisão, onde aparece o sulco da clivagem.

Telófase:

Este é um período de reorganização. Os cromossomos filhos são envolvidos por uma nova membrana nuclear e o nucléolo reaparece. Os cromossomos se desenrolam e sua identidade individual é perdida. Finalmente, o citoplasma se divide e duas células completas são formadas.

No processo de citocinese, o sulco de clivagem se desenvolve em torno do antigo plano equatorial do fuso acromático, que agora é ocupado pelo corpo médio. Possivelmente, a contração dos componentes fibrilares do citoplasma ajuda na constrição da clivagem em ampulheta. Às vezes, remanescentes do meio do corpo são encontrados como pequena condensação citoplasmática abaixo da membrana celular de cada célula-filha após a separação completa.

Ciclo de célula:

Quando células do mesmo tipo são cultivadas em cultura de células, elas se multiplicam continuamente por mitose repetida. Tais mudanças cíclicas de uma célula, envolvendo interfase e mitose, são conhecidas como o ciclo celular. A interfase consiste em três etapas (Fig. 3-3) -

(a) estágio G1 (Gap 1), no qual a célula entra imediatamente após a finalização da mitose e se torna metabolicamente ativa para sintetizar enzimas, proteínas estruturais e outras organelas;

(b) estágio S (Síntese), no qual a replicação do DNA ocorre para transmitir toda a informação genética da espécie. Isto cobre um período de cerca de 7 horas e resulta na formação de duas cromátides que dão a cada cromossomo a configuração característica em forma de x. Uma vez que uma célula entra no estágio S, ela está comprometida em completar a mitose;

Algumas das células do corpo, no processo de diferenciação para executar funções especializadas, deixam o ciclo celular e não entram no estágio S. Dizem que essas células estão no estágio G _O.

Categorias das células do corpo:

As células do corpo se enquadram em três categorias gerais.

Categoria 1:

Inclui as células do corpo que não conseguem se dividir na vida pós-natal. As células nervosas são o exemplo clássico dessa categoria. Com o avanço da idade, eles se tornam progressivamente diminuídos em número. Portanto, as células nervosas não passam pelo ciclo celular.

Categoria 2:

Algumas das células do corpo especializadas, como o epitélio intestinal e a epiderme da pele, são continuamente perdidas da superfície do corpo pelo desgaste e morte celular. Para repor a perda, novas células do mesmo tipo são continuamente reproduzidas por mitose de algumas células-tronco ou células precursoras. Assim, na segunda categoria, um estado estacionário de população celular é mantido por um processo de reviravolta celular.

Categoria 3:

Algumas das células do corpo pertencentes a esta categoria são altamente especializadas e geralmente não se dividem. Eles possuem um longo período de vida. As células do fígado são exemplos dessa categoria. Quando dois terços do fígado são removidos, as células hepáticas especializadas sofrem mitose sob condições alteradas até que o volume original do fígado seja restaurado.

Meiose:

Meiose é o processo de divisão celular que produz células filhas haplóides de uma célula parental diploide. É chamado de divisão heterotípica e ocorre apenas em células sexuais durante a maturação dos gametas. Consiste em duas divisões consecutivas (Fig. 3-4)

Primeira Divisão Meiotica

Proposta:

É prolongado e consiste nos seguintes cinco estágios:

Leptoteno:

Cromossomos individuais são visíveis à medida que longos fios finos e cromômeros frisados característicos aparecem ao longo de seu comprimento. Uma extremidade de cada cromossomo está ligada à membrana nuclear.

Zigoteno:

Cromossomos homólogos são dispostos em pares no sentido do comprimento, estabelecendo relação ponto a ponto. Este processo é conhecido como sinapsis. Um membro do casal é materno e o outro membro de origem paterna.

Paquíteno:

Cada cromossomo se divide longitudinalmente em duas cromátides, exceto no centrômero. Portanto, quatro cromátides são montadas em alguns lugares. Este fenômeno é conhecido como a formação de tetrad. Ao longo do processo de prófase os cromossomos passam por espirais ao longo
seu comprimento; assim eles são progressivamente encurtados e espessados.

Diploteno:

Durante esta fase, as cromátides não irmãs de uma tétrade se cruzam em um ou mais pontos formando o chimama. No ponto de cruzamento, as cromátides quebram com a ajuda de uma enzima endonuclease, e então se unem com um segmento de cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos, catalisadas por outra enzima, a ligase. Este fenômeno é conhecido como cross-over. O cruzamento permite uma reorganização contínua dos genes, para que possam ocorrer combinações novas e às vezes vantajosas. Isso forma a base estrutural da diversidade hereditária entre indivíduos provenientes do mesmo parentesco.

Diacinese:

Agora os centrômeros homólogos se separam e os cromossomos são separados após desenrolá-los. Enquanto isso, a membrana nuclear e o nucléolo desaparecem.

Metáfase I:

Após o cruzamento, os pares homólogos de cromossomos se alinham no plano equatorial do fuso.

Anáfase I:

Os centômeros não se dividem e os pares homólogos de cromossomos se separam e migram para os pólos opostos do fuso que carrega seu par de cromátides.

Telófase I:

(i) Cada uma das duas células-filhas apresenta metade do número original de cromossomos (haplóide). A primeira divisão meiótica é por vezes referida como uma divisão de redução;

(ii) Há redistribuição do material genético devido ao cross-over.

Segunda Divisão Meiotica:

Cada uma das células-filhas da primeira divisão entra diretamente na metáfase II e os cromossomos se alinham nos novos planos equatoriais do fuso. A replicação do DNA não ocorre entre a primeira e a segunda divisão meiótica.

Anáfase II:

Os centrómeros dividem-se e as cromátides separam-se para formar novos cromossomas que migram para os pólos opostos do fuso.

Telófase II:

Quatro gametas são formados a partir das duas células da primeira divisão meiótica, cada uma com um número haplóide de cromossomos. Isto está associado à síntese de uma cadeia polinucleotídica para restaurar o modelo típico de hélice dupla da molécula de ADN. A segunda divisão meiótica é uma divisão igualitária da já reduzida primeira.

Peculiaridades na meiose:

(a) Ao contrário da mitose, o aparecimento dos cromômeros e o pareamento de cromossomos homólogos na forma da sinapse são observados na prófase inicial da primeira divisão meiótica.

(b) O cruzamento de segmentos homólogos entre as quatro cromátides, no final da prófase, é uma novidade. O crossing-over permite um rearranjo contínuo de genes para que novas combinações, e algumas vezes vantajosas, possam ocorrer.

(c) Na Anáfase I, os centrômeros não se dividem, e isso culmina na divisão de redução da primeira meiose com o número haplóide de cromossomos.

(d) Na Anáfase II, os centrômeros se dividem e isso mantém o número haplóide de cromossomos. Quatro células haploides são formadas a partir de uma célula grande mãe dipliod. Estes produtos meióticos são então transformados em gametas funcionais - espermatozóides e óvulos,

(e) A divisão de redução na meiose é uma necessidade, porque quando o óvulo é fertilizado pelo espermatozóide, o zigoto resultante apresenta um número diplóide de cromossomos, que é constante para a espécie.

(f) Na oogênese, a meiose I começa no oócito primário na vida intra-uterina e está completa pouco antes da ovulação. Após a ovulação, o oócito secundário completa a Meiose II para formar um óvulo maduro, somente quando ocorre a fertilização. Este é apenas um exemplo da humanidade em que a conclusão da Meiose I requer cerca de 15 a 45 anos para ser completada. Esse período prolongado de meiose em mulheres idosas pode ser um fator de não disjunção na gametogênese.

Um oócito primário (diploide) geralmente dá origem a um óvulo maduro (haplóide) após duas divisões consecutivas. As outras células-filhas haplóides de dois ou três corpos polares que são biologicamente inertes porque possuem uma quantidade mínima de citoplasma.

(g) A espermatogênese ocorre na puberdade, e um espermatócito primário (diplóide) dá origem a quatro espermatozóides haplóides ativos após duas divisões meióticas consecutivas.

(h) As principais características da meiose são:

Eu. Não há replicação do DNA entre Meiose I e Meiose II.

ii. A troca de materiais genéticos entre cromossomos homólogos ocorre na Meiose I.

iii. Todo o processo de meiose pode levar anos, em vez de horas.