Mitose vs. Meiose - Divisão Celular - Prof. Paulo Jubilut

Projeto- Filomena/IFES

O que é Intérfase? - Extensivo Biologia

Divisão celular (introdução)

DIVISÃO CELULAR
Os cromossomos são responsáveis pela transmissão dos caracteres hereditários, ou seja, dos caracteres que são transmitidos de pais para filhos. Os tipos de cromossomos, assim como o número deles, variam de uma espécie para a outra. As células do corpo de um chimpanzé, por exemplo, possuem 48 cromossomos, as do corpo humano, 46 cromossomos, as do cão, 78 cromossomos e as do feijão 22.

Os cromossomos são formados basicamente por dois tipos de substâncias químicas: proteínas e ácidos nucléicos. O ácido nucléico encontrado nos cromossomos é o ácido desoxirribonucléico – o DNA. O DNA é a substância química que forma o gene. Cada gene possui um código específico, uma espécie de “instrução” química que pode controlar determinada característica do indivíduo, como a cor da pele, o tipo de cabelo, a altura, etc.

Cada cromossomo abriga inúmeros genes, dispostos em ordem linear ao longo de filamentos. Atualmente, estima-se que em cada célula humana existam de 20 mil a 25 mil genes. Os cromossomos diferem entre si quanto à forma, ao tamanho e ao número de genes que contêm.

É impossível imaginar a multiplicação de uma fabrica, de modo que todas as filiais fossem extremamente semelhantes a matriz, com cópias fieis de todos os componentes, inclusive dos diretores? Essa, porém, no caso da maioria das células, é um acontecimento rotineiro. A mitose corresponde a criação de uma cópia da fabrica e sua meta é a duplicação de todos os componentes.

A principal atividade da célula, antes de se dividir, refere-se a duplicação de seus arquivos de comando, ou seja, à reprodução de uma cópia fiel dos dirigentes que se encontram no núcleo.

A interfase é o período que precede qualquer divisão celular, sendo de intensa atividade metabólica. Nesse período, há a preparação para a divisão celular, que envolve a duplicação da cromatina, material responsável pelo controle da atividade da célula. Todas as informações existentes ao longo da molécula de DNA são passadas para a cópia, como se correspondessem a uma cópia fotográfica da molécula original. Em pouco tempo, cada célula formada da divisão receberá uma cópia exata de cada cromossomo da célula se dividiu.

As duas cópias de cada cromossomo permanecem juntas por certo tempo, unidas pelo centrômero comum, constituindo duas cromátides de um mesmo cromossomo. Na interfase, os centríolos também se duplicam.

Houve época em que se falava que a interfase era o período de “repouso” da célula. Hoje, sabemos, que na realidade a interfase é um período de intensa atividade metabólica no ciclo celular: é nela que se dá a duplicação do DNA, crescimento e síntese. Costuma-se dividir a interfase em três períodos distintos: G1, S e G2.

O intervalo de tempo em que ocorre a duplicação do DNA foi denominado de S (síntese) e o período que antecede é conhecido como G1 (G1 provém do inglês gap, que significa “intervalo”). O período que sucede o S é conhecido como G2.

A estrutura da célula (núcleo celular II)

TIPOS DE CROMOSSOMOS 
Os cromossomos constituem uma longa sequência de DNA (ácido desoxirribonucleico) contendo diversos genes. Eles são formados por uma fita longa e dupla de DNA, que se trata do material genético, ou seja, ele possui os genes que nos dão as características físicas, cor de olhos, pele e cabelo, por exemplo. Na estrutura dos cromossomos há proteínas chamadas histonas, proteínas estas que se agrupam num número de oito, envolvidas pela molécula do DNA e a estes grupos chamamos de nucleossomos, podendo existir vários numa única molécula de DNA.

• Cromossomo Telocêntrico: O centrômero encontra-se na extremidade do cromossomo, em sua região terminal, fazendo com que se pareça uma espécie de pinça.
• Cromossomo Acrocêntrico: Aqui o centrômero localiza-se próximo a uma das extremidades do cromossomo, mas não totalmente nela. Este efeito faz com que um braço seja bem maior que o outro.
• Cromossomo Submetacêntrico: Neste caso o centrômero está apenas um pouco afastado do meio do cromossomo.
• Cromossomo Metacêntrico: Nos metacêntricos o centrômero está localizado bem no meio do cromossomo, como o próprio nome sugere em sua metade, deixando-o num formato exato de X.

CÉLULAS PROCARIONTES

As células procariontes ou procarióticas, também chamadas de protocélulas, são muito diferentes das eucariontes. A sua principal característica é a ausência de carioteca individualizando o núcleo celular, pela ausência de alguns organelas e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou invaginação. Também possuem DNA na forma de um anel não-associado a proteínas (como acontece nas células eucarióticas, nas quais o DNA se dispõe em filamentos espiralados e associados à histonas).

Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma.

A este grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais:

• Bactérias
• Cianofitas (algas cianofíceas, algas azuis ou ainda Cyanobacteria)

CÉLULAS EUCARÍONTES

As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucélulas, são mais complexas que as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. A maioria dos animais e plantas a que estamos habituados são dotados deste tipo de células.

É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes.

Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas é provável que tenha demorado muitos milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era necessário que crescesse.

Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo endoplasmático. Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.

A RELAÇÃO ENTRE CROMOSSOMOS E GENES 

Genes e cromossomos são dois termos essenciais para a compreensão da genética. Os genes são porções de DNA, enquanto os cromossomos são moléculas de DNA condensadas.

Ao estudar genética dois termos são essenciais para sua compreensão: genes e cromossomos. A seguir trataremos sobre esses dois temas tão importantes para entendermos os mecanismos da hereditariedade.

→ Genes

Genes são porções de DNA que apresentam as informações necessárias para que ocorra a síntese de uma molécula de RNAmensageiro e consequentemente uma proteína. São eles, portanto, responsáveis por carregar as informações necessárias para que nossas características se expressem. Os genes estão localizados nos cromossomos e ocupam um lugar bem definido nessa estrutura. O lugar que um gene ocupa em um cromossomo é chamado de locus gênico.

Um gene pra uma determinada característica nem sempre apresenta-se igual. As formas alternativas de um determinado gene é chamado de alelo. Assim sendo, um determinado gene pode apresentar diferentes alelos em razão de alguma modificação em um pequeno trecho do DNA que ocorrem devido a mutações. Os alelos determinam a mesma característica, porém de maneiras diferentes.

À constituição genética de um indivíduo, ou seja, ao conjunto de seus genes dá-se o nome de genótipo. O genótipo será responsável, portanto, por determinar as características mensuráveis de um indivíduo (fenótipo).

→ Cromossomos

Os cromossomos podem ser definidos como DNA altamente condensado. Na espécie humana temos 46 cromossomos no núcleo de nossas células. Esses cromossomos estão dispostos em pares, ou seja, temos 23 pares de cromossomos. Os cromossomos de um determinado par são denominados de homólogos.

Dos 23 pares de cromossomos que possuímos, metade foi herdado da mãe e outro herdado do pai. Sendo assim, temos duas versões de cada gene (alelos), os quais estão localizados em cromossomos homólogos. Dos 23 pares de cromossomos, 22 pares são considerados autossômicos e dois cromossomos são sexuais, os quais estão relacionados com a determinação do sexo masculino e feminino. Homens apresentam cromossomos sexuais XY, enquanto a mulher XX.

O cromossomo possui uma região de constrição denominada de centrômero, que acaba dividindo essa estrutura em dois braços. Um cromossomo simples é formado por dois braços e um centrômero, enquanto os duplicados possuem 4 braços e apenas um centrômero. De acordo com a posição do centrômero, podemos classificar os cromossomos em metacêntricos, submetacêntricos, acrocêntricos e telocêntricos.

CÉLULAS HAPLÓIDES E DIPLÓIDES

Para que as células exerçam a sua função no corpo dos animais, elas devem conter todos os cromossomos, isto é dois cromossomos de cada tipo: são as células diplóides. Com exceção das células de reprodução (gametas), todas as demais células do nosso corpo são diplóides. Porém, algumas células possuem em seu núcleo apenas um cromossomo de cada tipo. São as células haplóides. Os gametas humanos – espermatozoides e óvulos – são haplóides. Portanto os gametas são células que não exercem nenhuma função até encontrarem o gameta do outro sexo e completarem a sua carga genética.

Nos seres humanos, tanto o espermatozoide como o óvulo possuem 23 tipos diferentes de cromossomos, isto é, apenas um cromossomo para cada tipo. Diz-se então que nos gametas humanos n= 23 (n é o número de cromossomos diferentes). As demais células humanas possuem dois cromossomos de cada tipo. Essas células possuem 46 cromossomos (23 pares) no núcleo e são representadas por 2n = 46.

Nas células diploides do nosso corpo, os cromossomos podem, então, ser agrupados dois a dois. Os dois cromossomos de cada par são do mesmo tipo, por possuírem a mesma forma, o mesmo tamanho e o mesmo número de genes. Em cada par, um é de origem materna e outro, de origem paterna.

A estrutura da célula (Núcleo celular I )

EXPERIÊNCIA DE BALBIANI
Balbiani provou que o núcleo era o responsável pela coordenação da manutenção da vida celular, comandando sínteses proteicas dentre outras atividades celulares. 

Balbiani segmentou células, deixando uma parte com núcleo e a outra sem o núcleo celular. O resultado desse experimento foi que a parte que não tinha núcleo não se desenvolveu e morre pouco tempo apos; a porção que possuía o núcleo, desenvolveu-se e permaneceu viva. Balbiani concluiu então que a célula depende do núcleo celular para sua sobrevivência. 

ESTRUTURA DO NÚCLEO
   O núcleo é a estrutura subcelular que contém a informação hereditária da célula, o ácido desoxirribonucleico (ou DNA, da sigla em inglês), e que controla a síntese de proteínas, bem como o crescimento e divisão celular. Essa organela esférica, em células animais típicas mede cerca de 10-20 µm de diâmetro e é delimitada por uma membrana dupla chamada envelope nuclear ou carioteca que auxilia a manutenção da forma do núcleo e na regulação do fluxo de moléculas através dos poros nucleares, que permitem a comunicação com o citoplasma da célula. No interior do núcleo, encontra-se o nucléolo, estrutura responsável pela síntese e montagem dos ácidos ribonucleicos (ou RNA, da sigla em inglês) ribossomais. Uma matriz líquida de alta viscosidade, denominada nucleoplasma, é encontrada preenchendo o interior do núcleo e contém, dissolvidas nela, diversas substâncias como nucleotídeos, proteínas e a cromatina, que é a denominação dada ao complexo formado entre proteínas, como histonas, e os cromossomos, longas sequências de DNA bem organizadas, que contêm todas as informações genéticas da célula.

CARIOTECA

A carioteca, ou envelope nuclear, circunda completamente o núcleo, auxiliando à manutenção de sua forma esférica, e atua como um impedimento à livre difusão de substâncias entre o nucleoplasma e o citoplasma, separando do citossol os componentes nucleares, incluindo o material genético, durante a maior parte do ciclo celular. Durante a divisão da célula, cópias equivalentes do material genético contido no núcleo e organizado nos cromossomos devem ser transmitidas para ambas as células filhas. Assim, no início da mitose, durante a prófase, em processo essencial para a divisão dos cromossomos, o envelope nuclear se desintegra. Na telófase, fase final da mitose, porém, a carioteca é reestruturada em torno de cada um dos novos conjuntos de cromossomos.

A carioteca é formada por dupla membrana: duas membranas concêntricas, cada uma formada por uma bicamada lipídica com distintas proteínas, dentre outras classes de moléculas, inseridas nela, à exemplo de outras membranas biológicas. A dupla membrana da carioteca é composta pela membrana nuclear interna e a membrana nuclear externa, separadas por uma região denominada espaço perinuclear, que é contínuo ao lúmen do retículo endoplasmático rugoso.

CROMATINA

Apesar de toda a organização e alto grau de empacotamento do material genético em cromossomos durante a mitose e meiose, nos períodos em que não ocorre divisão celular, quando a célula encontra-se em interfase, o material cromossômico não se vê individualizado; ao contrário, encontra-se amorfo e disperso em algumas regiões do núcleo. A este material cromossômico amorfo, formado por fibras contendo DNA e proteínas, dá-se o nome de cromatina.

Embora não seja a única classe de proteínas associadas ao material genético, uma categoria importante de proteínas que se ligam ao DNA cromossômico é a das histonas, que apresentam massa molecular entre 11 e 21 Da e são muito ricas nos aminoácidos básicos arginina e lisina. O DNA na cromatina está fortemente associado às histonas que auxiliam seu empacotamento em unidades estruturais chamadas nucleossomos.

NUCLÉOLO

O nucléolo é a estrutura mais evidente em uma imagem de microscopia óptica de uma célula eucariótica, por se apresentar como uma densa região escura no interior do núcleo. O nucléolo é uma região presente no núcleo não delimitada por membrana ao contrário das organelas clássicas, que consiste num arranjo denso, um grande agregado de RNAs e proteínas que transcrevem os genes dos RNAs ribossomais. Sua principal função na célula é a síntese, montagem e maturação dos ribossomos. A íntima associação física entre os diversos componentes da maquinaria de processamento dos ribossomos no nucléolo permite que o processo se desenvolva de forma organizada e rápida.

CARIOLINFA

Cariolinfa, nucleoplasma, hialoplasma nuclear ou suco nuclear, é uma massa incolor constituída principalmente de água, proteínas e outras substâncias, o que faz com que o nucleoplasma seja muito parecido com o hialoplasma. Sua função é preencher o núcleo celular que contém os filamentos de cromatina e o nucléolo.