Explique qual o processo de divisão celular representado pelo gráfico abaixo

Por Álvaro Mendes, Alexandre Pereira e Roberta das Neves

Mestre em Biologia pela Uerj; Pós Graduado pela Uva; Doutora em Microbiologia pela UFRJ

As células nas quais os cromossomos se encontram aos pares no núcleo celular são ditas somáticas e tem a sua ploidia representada por ‘2n cromossomos’. Já aquelas com metade do conjunto diploide original da espécie, são ditas haploides, cuja ploidia é representada por ‘n cromossomos’. 

Na espécie humana, por exemplo, células ditas somáticas como as da pele, de um músculo ou de um hepatócito possuem ploidia 2n = 46, XY nos indivíduos do sexo masculino (sexo heterogamético) e 2n = 46, XX naqueles do sexo feminino (sexo homogamético). Por outro lado, células germinativas são aquelas que originam os gametas e serão n = 23, X ou n = 23, Y, no caso masculino, e n = 23, X nas fêmeas.

Assim, podemos observar que os gametas são resultado da divisão reducional cromossômica de células somáticas, que após fecundação, culmina na formação do zigoto. Este cresce e origina o embrião, cujo desenvolvimento se dá por multiplicação celular. Desta forma, o crescimento e a reprodução dos seres vivos, por exemplo, dependem de dois tipos de divisão celular distintos, que culminam em fenômenos diferentes: a mitose e a meiose.

Antes das divisões acontecerem, uma fase de preparação se faz necessária, a interfase. Esta fase é o período do ciclo celular, onde a célula aumenta o seu volume e duplica os seus cromossomos. É erroneamente considerado como o "descanso" da célula e divide-se em três fases: $$$G_1G_1$$$(fase de crescimento e síntese de RNA e proteínas), S (fase em que o DNA é replicado) e $$$G_2G_2$$$(continuação da síntese de proteínas de polimerização microtubular). A fase $$$G_0G_0$$$ é um período em que a célula mantém a sua taxa metabólica, mas não cresce em tamanho, a não ser que receba sinais extracelulares. É o repouso absoluto. A p53 é uma proteína responsável por controlar o ciclo celular. Quando presente bloqueia o processo na passagem de $$$G_1G_1$$$para S.

Após a interfase, a célula está pronta para dar início ao processo de divisão celular. Nas células jovens, que se divide com maior frequência, a interfase é mais curta, enquanto nas adultas, diferenciadas e com menor capacidade de divisão, ela é mais longa.

Quantidade de DNA por célula (Foto: Colégio Qi)

Durante a mitose, o número de cromossomos da espécie é preservado, onde uma célula 2n, por exemplo, duplica seus cromossomos antes de se dividir, e forma duas células com 2n cromossomos novamente, idênticas entre si. Uma cópia de cada cromossomo fica em cada uma das células filha. Trata-se de um único evento de divisão que produz, simplificadamente, células clones, caso não haja uma mutação ou erro qualquer durante o evento. Observe o gráfico ao lado que representa as etapas da divisão mitótica (C = Quantidade de DNA por célula). 

Meiose, divisão dos cromossomos (Foto: Colégio Qi)

Na meiose, processo formador de gametas nos animais e esporos nos vegetais e algas, o número de cromossomos é reduzido à metade (passa de 2n a n, por exemplo), através de um mecanismo de divisão mais complexo que envolve dois eventos de divisão, um reducional e outro equacional. Durante a formação do zigoto, os gametas se unem (n + n = 2n, aonde cada conjunto haploide veio de um dos progenitores). O gráfico ao lado representa o decorrer das duas divisões meióticas (Meiose I = M I e Meiose II – M II). 

Caso ocorra um erro na divisão meiótica humana, os gametas podem apresentar números de cromossomos a mais ou a menos, resultando em alterações cromossômicas. Abaixo um quadro comparativo entre mitose e meiose. 

Meiose e mitose (Foto: Netxplica.com)

As células cancerosas dividem-se indefinidamente. Elas podem penetrar nos tecidos normais, formando tumores ou neoplasmas malignos. Os tumores benignos geralmente crescem devagar e separados dos tecidos que o rodeiam, podendo ser removidos por cirurgia com relativa facilidade (ex.: câncer de pele). Pode ainda acontecer de elas migrarem para outras partes do corpo, através do sangue ou da linfa, caracterizando o quadro de metástase, interferindo no funcionamento normal do órgão invadido.

O tratamento do câncer se dá, principalmente, pelo uso de substâncias quimioterápicas com ação antimitótica. Porém, além de afetar as células cancerosas também atacam as células normais, impedindo a sua divisão. Dentre as principais substâncias antimitóticas encontramos a vimblastina, vincristina, colchicina e taxol. A utilização desses compostos objetiva, principalmente, impedir a formação do fuso acromático, ligando-se à tubulina (componente dos microtúbulos). Desta forma, a célula tem a sua divisão interrompida em metáfase o que fatalmente a levará à morte.

(UNIRIO) A figura representa o ciclo celular e um diagrama da duração das diferentes etapas desse ciclo em determinadas células.

Questão de divisão celular da UniRio (Foto: UNIRIO)

Quanto tempo é necessário para que essas células dupliquem o seu DNA?a) 2 horas e 30 minutos.b) 3 horas.c) 4 horas.d) 6 horas e 30 minutos.e) 9 horas.

Gabarito: A duplicação do material genético ocorre na fase S do ciclo celular. Nesse momento, cada cromossomo encontra-se duplicado com duas moléculas de DNA idênticas, ou seja, com cromátides-irmãs. De acordo com o diagrama de duração das horas, a fase S tem início às 2h e 30min e término às 6h e 30min, num total de 4h completas. Letra C.

(Makenzie) A figura a seguir representa _______________, que ocorre na _______________ e tem como consequência _______________.

Questão de biologia da Makenzie (Foto: Makenzie)

A alternativa que preenche correta e respectivamente os espaços anteriores é:

a) o crossing-over; metáfase da mitose; a variabilidade genética.b) o pareamento de cromátides-irmãs; anáfase I da meiose; a troca de genes alelos.c) o crossing-over; prófase I da meiose; a variabilidade genética.d) a segregação de cromossomos homólogos; anáfase I da meiose; a formação de células haploides.e) o pareamento de cromossomos homólogos; metáfase da mitose; a formação de gametas.

Gabarito: A figura mostra uma tétrade, onde dois cromossomos homólogos encontram-se em processo de permuta de material genético, fenômeno evidenciado pelo quiasma aparente. Tal fenômeno ocorre na fase de paquíteno da prófase I e resulta em geração de quatro cromátides geneticamente diferentes umas das outras. Letra C.

Ciclo celular é o nome dado às diversas modificações que ocorrem em uma célula, desde o seu surgimento até a sua divisão em duas células-filhas. A interfase e a mitose constituem as principais fases do ciclo celular.

A seguir, compreenderemos melhor como ocorre o ciclo celular aprendendo, detalhadamente, sobre a interfase e a mitose. Além disso, vamos conferir como é ocorre o controle do ciclo celular e a importância dessa regulação para o funcionamento do organismo.

Leia também: Célula, a unidade estrutural e funcional dos seres vivos

Fases do ciclo celular

O ciclo celular é formado por duas fases: interfase e mitose. A interfase corresponde à maior parte do ciclo, sendo um momento de grande atividade metabólica e também de crescimento celular. A mitose, por sua vez, é mais curta e é quando se observa a divisão da célula em duas células-filhas.

O ciclo celular é composto pela interfase e pela mitose.

Interessado em saber mais sobre essa fase do ciclo celular? Leia nosso texto: Mitose.

Interfase

A interfase é quando a célula apresenta intensa atividade, sendo a mitose precedida e sucedida por ela. A interfase pode ser subdividida em três fases: G1, S e G2, as quais estão explicadas, detalhadamente, a seguir.

• G1 (primeiro intervalo): ocorre logo após a mitose. Nesse período, observa-se a síntese de RNA, proteínas e organelas celulares, sendo considerada uma etapa de grande atividade. A célula recupera seu volume nesse momento, sendo observado um grande aumento de tamanho celular. É também quando se encontra o chamado ponto de restrição, que impede que células com material genético danificado, por exemplo, continuem o ciclo. A fase G1 é, geralmente, curta em tecidos que apresentam grande renovação; já nos tecidos que não se renovam, as células saem de G1 e entram numa fase chamada de G0.

• S (fase de síntese): seu principal evento é a duplicação do DNA.

• G2 (segundo intervalo): observa-se o acúmulo de energia necessária para a realização da divisão celular. Além disso, ocorre a verificação da duplicação dos cromossommos e de possíveis danos no DNA reparados. É também nesse momento que a tubulina, necessária para a formação dos microtúbulos, é sintetizada.

Mitose

É um processo de divisão celular em que a célula-mãe dá origem a duas células-filhas, com mesmo número de cromossomos da célula que as originou. Esse processo pode ser dividido, didaticamente, em cinco etapas, as quais ocorrem continuamente. Veja, a seguir, as etapas da mitose:

• Prófase: observa-se a presença dos cromossomos duplicados como duas cromátides-irmãs unidas pelo centrômero. Inicia-se a formação do fuso mitótico, formado por microtúbulos que partem do centrossomo e são responsáveis por garantir a movimentação dos cromossomos durante a mitose. Nessa fase os nucléolos desaparecem.

• Prometáfase: observa-se a fragmentação da membrana nuclear e uma maior condensação dos cromossomos. Os microtúbulos ligam-se em regiões especiais do cromossomo denominadas cinetocoro.

• Metáfase: os cromossomos estão dispostos no plano equatorial da célula. Eles migram para essa região graças à ação dos microtúbulos. Nessa etapa os cromossomos atingem o maior grau de condensação.

• Anáfase: as cromátides-irmãs separam-se e migram para cada polo da célula devido ao encurtamento dos microtúbulos. Durante essa etapa, que é a mais curta de toda a mitose, observa-se o alongamento da célula. Ao final, em cada extremidade, será encontrada uma coleção completa de cromossomos.

• Telófase: os envoltórios nucleares são reconstruídos, dando origem a dois núcleos. O nucléolo também reaparece, e os cromossomos descondensam-se. Os microtúbulos do fuso desaparecem.

Durante as últimas etapas da mitose, ocorre a chamada citocinese, que consiste na divisão do citoplasma. A citocinese, em células animais e vegetais, ocorre de maneira distinta. Nas células animais, observa-se a formação de um sulco de clivagem que divide a célula em duas. Nas células vegetais, no entanto, a divisão do citoplasma em dois ocorre de maneira distinta. Nestas se observa a formação de vesículas que se movem para o centro da célula e formam a placa celular, a qual cresce para fora até atingir as paredes da célula e dividirem-na em duas.

A mitose é o processo que leva à formação de duas células-filhas. A interfase precede e sucede a mitose.

Caso tenha maior curiosidade sobre essa fase do ciclo celular, acesse: O que é mitose?

Controle do ciclo celular

As células normais passam pelo ciclo celular de forma regulada, o que garante que o desenvolvimento de um determinado ser vivo seja adequado. Algumas células do nosso corpo, por exemplo, dividem-se durante toda a vida, outras, no entanto, não o fazem com tanta frequência, e outras não se dividem durante a fase adulta. Sem a devida regulação, o ciclo ocorreria de maneira indiscriminada, o que demonstra a importância de um sistema de controle.

Saiba mais: Tumor é câncer? Principais dúvidas sobre o câncer!

O sistema de controle do ciclo celular ocorre pela ação de diferentes moléculas. Nele há pontos de verificação, em que sinais permitem que a célula pare ou dê continuidade ao ciclo. São descritos três principais pontos de verificação:

Observe na figura os três principais pontos de verificação do ciclo celular.

• Ponto de verificação G1 ou ponto de restrição: sendo um dos mais importantes, o sinal de continuidade nesse ponto garante que a célula inicie o ciclo celular. Se a célula não receber o sinal, ela permanece em G0.

• Ponto de verificação G2/M: responsável por promover os eventos iniciais da mitose.

• Terceiro ponto de verificação: garante que a anáfase só se inicie quanto os cromossomos estiverem ligados ao fuso na placa metafásica. Quando todos os cromossomos estiverem alinhados, um sinal é emitido para que a anáfase inicie-se.

Um fato interessante é que as células cancerígenas não atendem aos sinais que regulam o ciclo celular, desse modo, elas continuam a dividir-se de maneira indeterminada. Esse comportamento anormal das células pode ser extremamente danoso para o organismo. Como sabemos, vários tumores são difíceis de serem tratados e podem desencadear a morte do indivíduo.
 

Por Vanessa Sardinha dos Santos
Professora de Biologia