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Anáfase i

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

A anáfase I é o terceiro estágio da meiose I e segue a Profase I e a Metafase I. Este estágio é caracterizado pelo movimento de cromossomos para ambos os pólos de uma célula meiótica por meio de uma rede de microtúbulos conhecida como aparelho de fuso. Esse mecanismo separa cromossomos homólogos em dois grupos separados.

Na anáfase I, o principal objetivo do aparato do fuso é aparente. Essa fase só pode ocorrer após um resultado positivo do ponto de verificação do eixo no final da fase anterior, a metafase. Essa verificação tem certeza de que os Kinetocores – o equivalente a equipamentos de escalada que permitem que os cromossomos trabalhem ao longo da rede de microtúbulos emitidos pelos centríolos – estão devidamente conectados. Os cinetocores são proteínas que conectam microtúbulos ao centrômero cromossômico. Somente quando todos os cromossomos estiverem firmemente presos à rede do eixo pode começar.

Preparação para a anáfase i

Acredita -se que os centrossomas sejam as principais unidades de fabricação do aparelho do fuso. Os centríolos são os principais componentes do centrossomo e aparecem como cilindros curtos de microtúbulos em um conjunto semelhante a uma estrela que consiste em grupos de três microtúbulos, como visto na imagem abaixo. Centríolos existem em pares. Quando combinados com material pericentriolar (PCM), eles formam um centrossomo.

Um par de centríolos não está conectado, mas durante o estágio de replicação (síntese ou estágio S) do ciclo celular, eles também são replicados para formar centríolos filha. Os centríolos originais e filha estão anexados e permanecerão assim até que o estágio da prófase da mitose ou da prófase I da meiose seja iniciado. É importante que quatro estruturas estejam disponíveis, pois elas se dividem em dois pares – um par para cada célula filha.

Durante a prófase, os centrossomas separam e migram para dois pólos opostos fora da membrana nuclear de desintegração, onde produzem microtúbulos mais longos que chegam ao centro celular (a placa da metafase ou a placa equatorial). Os microtúbulos têm uma extremidade de “crescimento lento” (menos) ligado ao PCM de cada centrossomo e uma extremidade de “crescimento rápido” (mais) que cresce em direção à placa da metafase.

Durante a prometáfase, as proteínas do cinetocore se formam próximas aos centrômeros dos cromossomos e se ligam ao microtúbulo mais próximo. Se um centrômero for danificado, nenhum cinetocore formará e não haverá anáfase. Um de cada par de cromossomos é destinado a ser transportado para um pólo, o outro para o pólo oposto.

Durante a metafase, cada cromossomo está alinhado e pronto para ser transportado para qualquer pólo. Como mencionado, um resultado positivo para uma verificação do fuso deve ser concluído antes da mudança para a anáfase, na qual os pares de cromossomos são separados de seus parceiros e transportados para ambos os lados da célula.

O que acontece durante a anáfase i?

Como os cromossomos são trazidos para cada lado da célula durante a anáfase agora é entendida como uma quebra da rede de microtúbulos, reduzindo as fibras do microtúbulo (MT) e, portanto, aproximando cada cromossomo ao seu destino final. A função do cinetocore é, portanto, crucial, pois mantêm os cromossomos presos, como clipes de corda de abafamento, a uma corda que pode se desgastar a qualquer momento. Como a maioria dos cinetocores é ligada a mais de um microtúbulo – geralmente um pacote – a quebra de seções únicas do microtúbulo não leva ao destacamento de um cromossomo do eixo, mas esse apego ainda deve ser forte. Alguns cientistas comparam a conexão de pacote de cinetocore a microtúbulos com a armadilha de dedos chineses, onde quaisquer forças de tração criam um apego ainda mais forte.

Durante a anáfase I, os diferentes tipos e funções de microtúbulos se tornam importantes. Os MTs de Kinetocore, astral e interpolar são os três tipos de microtúbulos essenciais para a formação de fusos. Eles são formados a partir de camadas de proteínas alfa e beta -tubulina, como mostrado abaixo.

Os MTs de cinetocore são fibras de centrossomo conectadas aos centrômeros cromossômicos por meio de um cinetocore. Os MTs interpolares são microtúbulos longos que se estendem além da placa da metafase, sobrepondo as extremidades positivas dos MTs interpolares provenientes do pólo oposto. Os MTs astrais não se conectam aos Kinetocores e acredita -se que crie uma rede de navegação para outras áreas da rede do fuso.

A anáfase realmente consiste em dois estágios: anáfase A e B. Isso ocorre simultaneamente, mas são mecanismos muito diferentes. Na anáfase A, as fibras de conexão do eixo do microtúbulo diminuem através da quebra de pequenas seções, enquanto os cinetocores lideram seus cromossomos para cima ou para baixo. A microscopia eletrônica geralmente mostra o ponto de fixação do cinetocore mais próximo do pólo, com os braços cromossômicos pendurados na direção oposta. No entanto, alguns estudos de plantas e insetos mostram os braços cromossômicos que lideram, com os Kinetocores um pouco atrás. Isso mostra que existem outras forças em ação nos vertebrados que criam ‘arrastar’ nos braços cromossômicos. Essas forças são chamadas de ventos polares. Os cinetocores devem, portanto, estar constantemente em movimento para impedir uma reversão de direção ou um para o elo ao longo do eixo, também conhecido como instabilidade direcional. Isso é semelhante à instabilidade dinâmica durante a anáfase A, causada pelo interruptor entre quebra e crescimento dos microtúbulos – quebra (encurtamento) para aproximar os cromossomos do seu destino, o crescimento (prolongamento) para separar ainda mais os pólos.

Na anáfase B, a rede do eixo se alonga, separando ainda mais os pólos celulares. Seções sobrepostas de microtúbulos – além das extremidades originárias dos dois pólos – deslizam separadamente. Esse mecanismo é altamente regulamentado. A célula se estende e se alonga, pela qual os pólos ficam mais distantes. Isso ajuda a impedir a divisão celular incompleta.

Uma vez que um conjunto completo de cromossomos chegasse a qualquer pólo da célula, a próxima fase – telófase – pode começar.

Aparelho do eixo Formação e organização – Os centríolos são necessários?

Como a organização das estruturas necessárias para a divisão celular é de grande interesse para os especialistas em fertilidade, muita pesquisa foi feita em relação à construção de fusos. Um cromossomo incorretamente anexado ou uma rede de fuso desenvolvida incompleta durante a meiose leva a infertilidade ou aborto. A dissolução da membrana nuclear, permitindo que os centrossomas migram para os dois pólos celulares, não é cronometrada de acordo com o desenvolvimento do eixo. Isso significa que a rede do eixo pode não ser concluída a tempo da separação dos pares de cromossomos na meiose I ou dos cromossomos únicos na meiose II. Alternativamente, a desintegração precoce da membrana nuclear significa que o aparelho do fuso pode ser completamente formado antes da anáfase.

As células que normalmente contêm centrossomos podem formar redes de fusos, mesmo depois que seus centríolos foram removidos artificialmente em um laboratório. Muitas células vegetais e todos os oócitos (células do ovo) não contêm centrossomas, mas as redes de microtúbulos ainda se formam dentro delas. Sugere -se que a rede de microtúbulos seja responsável pela formação de fusos, e não pelos centrossomas. O fato de os centrossomos também serem responsáveis pela formação de flagelo e cílios e que todas as células das vértebras masculinas têm centrossomas, pode apontar para o centrossomo como necessário para os flagelos, mas apenas complementares para a formação de fusos. Como o óvulo é um gameta muito grande, a formação de fusos de microtúbulos já dentro do citoplasma pode ser mais eficiente em termos de energia.

No entanto, o tamanho grande do ovo pode criar outros problemas. Pelo menos 10% das gestações humanas produzem embriões aneuploides com cromossomos extras ou ausentes. A mais comumente citada é a trissomia 21, ou síndrome de Down. Isso ocorre porque a formação e posicionamento do fuso atípico podem levar à divisão celular assimétrica e à perda ou ganho de um ou mais cromossomos para qualquer uma das células filhas.

A imagem abaixo mostra a grande diferença de tamanho entre óvulos de ovo e espermatozóides e o flagelo longo do gameta masculino. A presença de centríolos no gameta masculino e não a fêmea pode, portanto, ser mais importante para a formação de flagelo do que a rede do eixo.

Separando o tetrad

Devido à replicação durante uma fase precursora na mitose (divisão celular não gamete), os pares cromossômicos separados durante a anáfase I são diferentes dos pares de cromossomos no cariótipo humano normal.

Antes da preparação para a mitose (células somáticas) ou meiose (gametas ou células sexuais), uma célula humana contém 46 cromatídeos embrulhados livremente dentro de seu núcleo. Estes são organizados em pares – um da mãe e outro do pai. Isso significa que a célula humana não dividida contém 23 pares de cromatídeos, cuja soma total é 46 cromatídeos. A única diferença entre uma cromatídea e um cromossomo é a embalagem – quando empacotada frouxamente o complexo de DNA e proteínas de ligação é chamada de cromatídea, quando fortemente embalada, é chamada de cromossomo.

Um tetrad (ou bivalente) é específico para o processo de meiose. É o resultado da replicação na fase S do ciclo celular natural em combinação com o procedimento específico da meiose de cruzamento, cujo resultado é a recombinação-a mistura de alelos em um par cromossômico. Após a recombinação, um par de cromossomos é referido como um tetrad. Na mitose, cruzar não ocorre e os pares de cromossomos replicados resultantes são exatamente isso, pares de cromossomos. Portanto, o tetrad se refere apenas a um par de cromossomos recombinados durante a meiose.

Como os tetrads não são cópias exatas, seu desenvolvimento e eventual compartilhamento durante a reprodução levam à variação genética em uma espécie. Para se dividir, uma célula requer um conjunto completo de material genético na forma de 23 pares cromáticos. No entanto, a meiose é uma divisão celular de dois estágios, onde uma única célula forma quatro células filhas, cada uma com um único cromossomo. No primeiro estágio – meiose I – uma única célula se divide em duas células filhas, cada uma contendo 23 pares de cromossomos ou 46 cromossomos. Na meiose II, essas duas células filhas se dividem novamente, desta vez cada uma contendo 23 cromossomos, não pares de cromossomos. Como as únicas células criadas pela meiose são espermatozóides e células de ovos, isso faz sentido. Durante a fertilização, um único zigoto é formado a partir de dois gametas que devem conter 23 pares de cromossomos – uma combinação dos genes da mãe e do pai.

A anáfase I de meiose e mitose é diferente?

Durante uma fase do ciclo celular chamado fase S (fase de síntese), o DNA que é o principal componente do cromatídeo é copiado ou replicado. Isso cria dois fios quase extraídos para cada um dos 46 cromossomos. Para garantir que eles permaneçam próximos um do outro e não causem defeitos genéticos através de material genético “perdido”, essas cromátides irmãs se juntam a um centrômero.

Em primeiro lugar, não há anáfase I na mitose, apenas anáfase. A mitose é um processo de uma etapa em que uma célula se torna dois. A meiose é um processo de duas etapas, criando primeiro duas células de uma e depois quatro células fora dessas duas.

Embora a replicação do DNA seja a mesma em mitose e meiose durante o ciclo celular normal, uma vez que uma célula se move para qualquer processo de divisão, as diferenças começam. Isso ocorre porque os objetivos de mitose e meiose são completamente diferentes. O objetivo da mitose é criar uma cópia mais exata possível de uma célula de uma única fonte. A meiose, por outro lado, quer uma mistura de informações genéticas que possam ser passadas para a próxima geração de duas fontes completamente diferentes (mãe e pai). Algumas das diferenças entre esses dois processos podem ser vistas abaixo.

Explicando a diferença entre mitose e meiose – a analogia da meia Stripy

Para facilitar, imagine duas meias listradas não correspondentes. Um é listrado preto, branco e amarelo. O outro é vermelho listrado, azul e verde. Eles representam um único cromossomo (ou cromatídea) dentro de uma célula não dividida. Existem 23 pares de cromossomos em uma única célula humana, mas imaginar 23 pares de meias coloridos diferentes é bastante confuso; portanto, é mais fácil aderir a um único cromossomo (ou um par de meias listradas).

Quando ocorre a replicação (antes da mitose ou da meiose) e a célula entra na fase S, essas duas meias recebem um gêmeo exato. Um total de quatro meias. As duas meias pretas, brancas e amarelas são cortadas (clipe = centrômero), e as duas meias vermelhas, azuis e verdes também são. Eles agora representam um par cromossômico replicado.

Na conclusão da mitose, uma célula adulta se divide para produzir duas células adiposas, ou um hepatócito se divide para fazer dois hepatócitos e assim por diante. Portanto, é importante que essa informação genética permaneça a mesma. Os dois pares de meias representando o cromossomo são separados. Os clipes são retirados e um conjunto de meias vai para uma célula, e o outro será para o outro. Duas cópias exatas do original.

Na meiose, o resultado será um novo humano e uma combinação de duas pessoas completamente diferentes. No entanto, o método de replicação é o mesmo, e há duas meias pretas, brancas e amarelas cortadas e duas meias vermelhas, azuis e verdes juntas. Durante a meiose, uma cópia exata não é o resultado desejado; portanto, o vermelho de uma meia troca com o branco de uma das outras meias coloridas (atravessando). Agora temos uma meia preta, branca e amarela, uma meia vermelha, azul e verde, uma meia preta, vermelha e amarela e uma meia branca, azul e verde. Eles permanecem cortados, mas não são mais pares exatos – eles sofreram recombinação e, portanto, representam um tetrad – dois pares de meias completamente diferentes. Os pares agora estão prontos para serem puxados para diferentes lados da célula durante a anáfase I. Isso significa que as duas células filhas resultantes contêm um conjunto ligeiramente diferente, mas completo de informações genéticas-duas meias de corte cada. Obviamente, isso é extremamente simplificado, pois centenas de alelos serão trocados entre os cromossomos. Mas essa analogia visa manter um assunto confuso simples de entender.

Questionário

1. Qual das alternativas a seguir não é um tipo de microtúbulo encontrado no aparelho do fuso?

2. Meiose I cria ___________________.

3. O aparelho do fuso só pode ser formado através de dois centrossomas em humanos.

4. O que caracteriza a anáfase B?

5. Em que fase o tetrad aparece pela primeira vez?

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