Aula Teórica Nº 8
O Ciclo Celular
Prof.Doutor José Cabeda
Biologia Celular
Os elementos do fuso acromático
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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
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Biologia Celular
Os cromossomas mitóticos
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


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
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
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
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

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
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

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
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


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
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

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
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
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

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
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

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)
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



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
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



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
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




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