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Mitose
A capacidade de crescer e se reproduzir é atributo fundamental de todas as células. No caso das células eucariontes, o processo básico de gênese de novas células obedece a um padrão cíclico que começa com o crescimento celular, determinado por um aumento quantitativo coordenado dos milhares de tipos diferentes de moléculas que a célula possui, inclusive de seu material genético, e culmina com a partição de seu núcleo e citoplasma em duas células-filhas. As células originadas repetem o ciclo, e o número de células aumenta exponencialmente, esse processo é denominado ciclo celular e serve tanto para manter a vida, em organismos pluricelulares, como para gerar vida, no caso dos organismos eucariontes unicelulares.
Nos eucariontes existem dois tipos de divisão celular:
Meiose, uma célula dá origem a outras quatro, cada uma com a metade do número de cromossomos de célula inicial. É o processo pelo qual geralmente se formam os gametas, células relacionadas com a reprodução sexuada.
Vídeo Aula
O professor Dorival Filho explica:
Mitose
É o processo de divisão celular pelo qual uma célula eucarionte origina, em seqüência ordenada de etapas, duas células-filhas cromossomicamente e geneticamente idênticas.
É o tipo de divisão realizado quando há reprodução assexuada; é importante no crescimento do organismo e na regeneração de tecidos dos multicelulares.
Intérfase → É a fase que não á divisão celular, o riticulo e as mitocôndrias desenvolvem-se e o citoplasma retoma a sua atividade normal, tal período caracteriza-se por intensa atividade metabólica, resultante da descondensação cromossômica.
A intérfase é dividida em três períodos (G1, S e G2). O período durante o qual ocorre a duplicação do DNA é chamado de S; G1 (do inglês gap intervalo) é o período que antecede a síntese de DNA, enquanto G2 é o período que sucede a síntese de DNA e antecede a mitose.
G1 - Fase de recuperação celular, absorção de nutrientes, síntese de proteínas, lipídeos e carboidratos. Nessa fase nota-se o aumento da célula.
R - Ponto de Restrição (ponto de checagem), A célula analisa se deve ou não seguir em frente no ciclo celular através de fatores intracelulares (ex. Checa se o DNA está danificado?, o tamanho da célula está adequado?) e extracelulares. (ex. O corpo precisa da divisão da célula? Há substancias sinalizadoras que indicam a necessidade da divisão celular?). Se tudo estiver certo a célula prosseguirá no ciclo, caso contrario entrará em G0.
G2 - Ultimo momento da intérfase antes da mitose, haverá novamente uma revisão analisando fatores intracelulares como: se o DNA foi realmente todo duplicado, se a célula continua recebendo sinais extracelulares, se algo estiver errado ela poderá entrar em processo de apoptose¹ (morte celular) no caso de uma célula saudável ou se tudo estiver certo prosseguirá para a mitose.
O gráfico abaixo mostra a variação da quantidade de DNA no ciclo celular.
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| Grau de variação da quantidade de DNA no ciclo mitótico |
Embora a mitose seja contínua, ela costuma ser dividida em quatro fases para efeito de estudo: prófase, metáfase, anáfase e telófase.
Prófase → é a etapa preparatória da célula para início da divisão, ocorrendo eventos correlacionados ao período de interfase, essenciais para o ciclo celular:
- Princípio da condensação (espiralização / compactação) dos cromossomos duplicados na interfase;
- Desaparecimento do nucléolo em conseqüência da paralisação do mecanismo de síntese.
- Duplicação do centríolo e migração desses para os pólos opostos da célula, formando microtúbulos, as fibras do fuso e do áster, ambas constituídas de tubulinas alfa e beta. As do fuso unir-se-ão ao cinetócoro, região do centrômero (ponto de intersecção entre os braços cromossômicos), e as do áster dando suporte (fixação) juntamente à face interna da membrana plasmática.
Metáfase → Fase de máxima condensação dos cromossomos, nela ocorre a fragmentação da carioteca (membrana nuclear), havendo:
- Deslocamento e disposição linear dos cromossomos na placa equatorial (metafásica) da célula.
- ligação dos centrômeros às fibras do fuso.
Anáfase → Fase da divisão onde ocorre a separação dos cromossomos duplicados, migrando cada cromátide irmã em direção aos pólos opostos, em razão do encurtamento dos microtúbulos.
Telófase → Última etapa da divisão mitótica, caracterizada pelo agrupamento e descompactação dos cromossomos (genoma) em extremidades opostas, recomposição da carioteca e nucléolo, finalizando o processo com a citocinese (individualização do citoplasma em duas células-filhas).
No fim do processo mitótico veremos duas células-filhas idênticas (munidas do mesmo material genético) originadas de uma célula mãe.
¹- Apoptose, conhecida como "morte celular programada" é um tipo de "auto-destruição celular" que ocorre de forma ordenada e demanda energia para a sua execução. Está relacionada com a manutenção da homeostase e com a regulação fisiológica do tamanho dos tecidos, mas pode também ser causada por um estímulo patológico (como uma mutação no DNA celular).
Comparação entre os processo de divisão celular
Mitose
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Meiose
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| - Resulta em duas células geneticamente iguais | - Resulta em quatro células geneticamente diferentes |
| - Não há redução do número de cromossomos | - Há redução do número de cromossomos |
| - Não há permuta gênica entre cromossomos homólogos | - Normalmente ocorre permuta gênica entre os cromossomos homólogos |
| - Ocorre em células somáticas | - Ocorre em células germinativas |
| - A duplicação do DNA antecede apenas uma divisão celular | - A duplicação do DNA antecede duas divisões celulares |
| - Uma célula produzida por mitose, em geral, pode sofrer nova mitose | - Uma célula produzida por meiose não pode sofrer meiose |
| - É importante na reprodução assexuada de organismos unicelulares e na regeneração das células somáticas dos multicelulares | - É um processo demorado (podendo, em certos casos, levar anos para se completar) |
É fundamental saber comparar a mitose e a meiose. Algumas doenças resultam de alterações nesses tipos básicos de divisão celular. A síndrome de Down, por exemplo, é provocada por erros na divisão celular que podem ocorrer durante a formação dos gametas ou na divisão do zigoto.
A mitose ocorre em todas as células somáticas do corpo e, por meio dela, uma célula se divide em duas, geneticamente idênticas à célula inicial. Assim, é importante na regeneração dos tecidos e no crescimento dos organismos multicelulares. Nos unicelulares, permite a reprodução assexuada. Já a meiose só ocorre em células germinativas, com duas divisões sucessivas. A célula-mãe se divide em duas, que se dividem de novo, originando quatro células filhas com metade dos cromossomos da célula inicial: são os gametas, geneticamente diferentes entre si.
Dessa forma, a meiose tem papel fundamental na reprodução sexuada. E não se esqueça: durante a meiose normalmente há troca de genes entre cromossomos homólogos, o que aumenta a variabilidade gênita da espécie. Vale ainda lembrar que a mitose e a meiose apresentam quatro fases características: prófase, metáfase, anáfase e telófase, com formação de fuso proteico e condensação dos cromossomos. Nos dois casos, a duplicação do DNA antecede as divisões celulares.
Meiose
Introdução
Como você já sabe nem todos os seres vivos se reproduzem por meio do sexo. Na verdade, a reprodução sexuada é mais custosa e até muitas vezes arriscada. Quantos machos não colocam sua vida em risco “apenas” para conseguir uma fêmea?
Mas, se a reprodução sexuada oferece estas desvantagens porque tantas espécies a utilizam como forma de reprodução?
A explicação mais completa nós veremos em outro momento. Por hora, perceba apenas que ela permite que haja uma nova combinação de alelos, formando indivíduos únicos. Parte dos genes que você carrega vieram de seu pai e outra parte de sua mãe. Dada a imensa variedade de alelos existentes na espécie humana (este raciocínio é válido também para outras espécies) é praticamente impossível que mais alguém no planeta, a menos que você tenha um irmão gêmeo univitelino, carregue o mesmo pool de genes que você. Tendo uma combinação nova de genes talvez você resista a parasitas ou condições ambientais que nem mesmo o organismo de seus pais aguentariam.
Se você estiver atento já deve ter percebido que nem o macho nem a fêmea podem mandar todos os seus genes para o filho. Se fosse assim a cada geração dobraria o número de cromossomos dos indíviduos de uma espécie. No caso do ser humano o pai mandaria 46 a mãe mais 46 e nasceria uma criança com 92 cromossomos. Como você sabe isto é impossível.
Por isso o mecanismo de produção de gametas, células especializadas para a reprodução sexuada, tem que ser diferente da mitose. Enquanto que a mitose produz células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe, a meiose (tipo de divisão celular que produz gametas nos animais) tem que produzir células com a metade dos cromossomos. O número de cromossomos da espécie é restaurado com a união do gameta masculino com o feminino.
Fases da Meiose
Como já foi dito a meiose produz células com a metade do número de cromossomos da célula-mãe. Mas tem um detalhe. Na meiose, assim como na mitose, durante a intérfase ocorre a duplicação do material genético. Logo, se o DNA foi duplicado, para reduzir o número de cromossomos a metade nas células-filhas é preciso que haja duas divisões celulares. Por isso a meiose produz quatro células filhas, todas haplóides.
A seqüência de eventos que levam a primeira divisão da meiose é chamada de meiose I ou reducional.
A segunda seqüência é dita meiose II ou equacional.
A meiose I é tembém chamada de reducional porque ao final dela são produzidas duas células com a metade do número de cromossomos da célula-mãe. Ou seja, já no final da meiose I as células serão haplóides.
Acompanhe abaixo as etapas da meiose I.
Prófase I
Por ser uma fase muito longa e com muitos detalhes a prófase I está dividida em 5 subfases. Vamos a elas.
- Leptóteno: É nesta subfase que os cromossomos começam a se condensar.
- Paquíteno: No paquíteno o complexo sinaptonêmico já está formado. Com isso os pares de homólogos tornam-se nitidamente unidos. Estes pares formam o que chamamos de bivalente. Como cada bivalente possui quatro cromátides, podemos também chamar estas estrutras de tétrades. É no paquíteno que ocorre a permutação ou crossing-over. Este processo consiste na troca de pedaços entre cromátides homólogas.
- Diplóteno: Torna-se visível o cruzamente em X das cromátides homólogas que realizaram o crossing-over. O nome dessa estrutura em X é quiasma. Por isso dizemos que no diplóteno ocorre a visualização dos quiasmas. Além disso o complexo sinaptonêmico é desfeito.
- Diacinese: Na diacinese os cromossomos homólogos se afastam um pouco, ocorrendo a terminalização dos quiasmas. Além disso o envoltório nuclear é desfeito.
Metáfase I
Sem o envoltório nuclear os cromossomos se ligam ao fuso acromático, que foi montado durante a prófase I.
O fuso, assim como na mitose, dispõe os cromossomos no meio da célula, formando a placa equatorial. Aqui existe uma diferença muito importante em relação a mitose. Na meiose I os cromossomos homólogos ficam um do lado do outro.
Anáfase I
Assim como na anáfase da mitose, os cromossomos serão puxados para os pólos da célula. Só que na meiose tem uma diferença. Como os cromossomos homólogos foram colocados um ao lado do outro o fuso acromático não tem como se ligar aos dois lados de um mesmo cromossomo. Lembre-se de que na mitose como o fuso se ligava aos dois lados, um fuso puxava para a direita e o outro para esquerda provocando a quebra do centrômero e a separação das cromátides irmãs. Como na anáfase I da meiose o fuso liga-se a apenas um lado não ocorrerá a quebra do centrômero. Os cromossomos serão puxados inteiros, cada homólogo indo para o pólo diferente do seu par. O nome dessa separação dos cromossomos homólogos é disjunção ou segregação.
Telófase I
Os cromossomos homólogos já estão separados nos pólos da célula e se descondesam parcialmente. O envoltório nuclear se refaz dos dois lados e ocorre a citocinese (divisão do citoplasma).
Balanço da meiose I
Ao final da meiose I formam-se duas células com metade do número de cromossomos. Mas observe que cada cromossomo das duas células-filhas são duplos, porque não houve a separação das cromátides na anáfase I.
Além disso, essas duas células são haplóides porque elas não possuem pares de cromossomos homólogos. Os cromossomos foram segregados desde a anáfase I.
Entre a meiose I e a meiose II ocorre um pequeno intervalo chamado de intercinese. Nesse intervalo não ocorre duplicação de DNA.
Meiose II ou Equacional
Nessa fase acontecerá uma série de eventos com as duas células–filhas formadas pela meiose I que culminarão com a formação de quatro células. Essas quatro células terão o mesmo número de cromossomos que as duas células que lhes deram origem (por isso o termo equacional). Só que ao invés dos cromossomos serem duplicados eles serão simples.
Prófase II
Os cromossomos voltam a se condensar, os centríolos dirigem-se para os pólos da célula, formando o fuso acromático e o envoltório nuclear se desfaz.
Metáfase II
Os cromossomos ligados ao fuso são transportados ao equador (centro) da célula formando a placa equatorial. Observe que como não há mais homólogos nas células eles se dispõem um sobre o outro, como na mitose. Dessa forma, o fuso consegue ligar-se aos dois lados de cada cromossomo.
Anáfase II
Devido a tração do fuso em sentidos diferentes ocorre a quebra do centrômero e as cromátides irmãs são separadas.
Telófase II
O envoltório nuclear se refaz e o citoplasma se divide formando 4 células-filhas.
Balanço da Meiose II
Formam-se 4 células haplóides. Seus cromossomos são simples devido a separação das cromátides na anáfase II.
A MEIOSE E A VARIABILIDADE GENÉTICA
Por que um casal, com exceção dos gêmeos univitelinos, nunca produz dois filhos geneticamente
idênticos?
A resposta a essa pergunta está na meiose.
Durante a meiose ocorre dois rearranjos aleatórios de alelos que torna possível uma produção imensa de gametas diferentes.
Um deles ocorre na anáfase I com a segregação cromossômica. Como você já sabe metade dos cromossomos que possuímos vieram de nosso pai e a outra metade de nossa mãe. Acontece que quando formamos gametas não enviamos os cromossomos tal qual recebemos. Ou seja, não é formado um espermatozóide com os cromossomos que eu recebi de meu pai e outro com os cromossomos que eu recebi de minha mãe.
Esse processo na verdade é caótico. Ou seja, em um espermatozóide eu posso estar enviando o cromossomo número 1 que recebi de meu pai mas o cromossomo 2 ser o que eu recebi de minha mãe e assim por diante (observe na figura abaixo que podem haver vários alinhamentos diferentes de cromossomos na meiose. Essa é a base cromossômica da segunda lei de Mendel – a lei da segregação independente dos fatores).
Considerando todas as possibilidades de embaralhamento como a descrita acima para os nossos 46 cromossomos chegaremos a conclusão de que cada um de nós pode produzir 8.4 x 106 gametas diferentes! Mas ainda há outra possibilidade de produzir mais gametas diferentes. É o crossing-over. Na medida em que ocorre uma troca de pedaços de cromossomos homólogos surgem novas combinações de alelos.
Clique na imagem para ampliar:
Macete para memorizar
Fases da Prófase I
Macete1: Linda Zebra PAstando Durante o DIA
Macete2: LEva ZIco PAra DIstante DIsso,
L= leptóteno; Z= zigóteno; P= paquíteno; D= diplóteno; D= diacinese.
Fonte: Prof. Dorival Filho, graduado em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Paraná e Mestre em Genética e Biologia Molecular pela Universidade Estadual de Santa Cruz (UESC). http://www.profdorival.com.br/
BioAjuda
Referências Bibliográficas:
Meiose. Profdorival. Disponível em: <http://www.profdorival.com.br/resources/Meiose.pdf>. Acesso em: 18 julho 2011.
