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Ciclo de célula

Última atualização em 19 de agosto de 2022

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O ciclo celular é um ciclo de estágios pelos quais as células passam para permitir que elas se dividam e produzam novas células. Às vezes, é chamado de “ciclo da divisão celular” por esse motivo.

Novas células nascem através da divisão de sua célula “pai”, produzindo duas células “filha” de uma única célula “pai”.

As células filhas começam a vida pequena, contendo apenas metade do citoplasma da célula pai e apenas uma cópia do DNA que é o “Blueprint” ou “código -fonte” da célula para sobrevivência. Para dividir e produzir suas próprias “células filhas”, as células recém -nascidas devem crescer e produzir mais cópias de máquinas celulares vitais – incluindo seu DNA.

As duas partes principais do ciclo celular são mitose e interfase.

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A parte mais longa do ciclo celular é chamada de “interfase” – a fase de crescimento e a replicação do DNA entre as divisões celulares mitóticas.

Tanto a mitose quanto a interfase são divididas em sub-fases menores que precisam ser executadas para que a divisão celular, o crescimento e o desenvolvimento prossiga sem problemas. Aqui vamos nos concentrar na interfase, pois as fases da mitose foram abordadas em nosso artigo de “mitose”.

A interfase consiste em pelo menos três estágios distintos durante os quais a célula cresce, produz novas organelas, replica seu DNA e finalmente se divide.

Somente depois que a célula crescer absorvendo nutrientes e copiou seu DNA e outras máquinas celulares essenciais, essa “célula filha” pode se dividir, tornando -se “pai” para duas “células filhas” próprias.

O gráfico abaixo mostra uma representação visual do ciclo celular. A pequena seção marcada como “M” representa mitose, enquanto a interfase é mostrada subdividida em seus principais componentes: as fases G1, S e G2.

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Em outros organismos, o ciclo celular é usado para o crescimento e o desenvolvimento de um único organismo, enquanto outros métodos são usados para reproduzir o organismo.

Animais e algumas plantas, por exemplo, criam novos filhos através de um processo de reprodução sexual que envolve a criação e a combinação de células sexuais especiais.

Mas animais e plantas ainda usam o ciclo celular para produzir novas células dentro de seus tecidos. Isso permite que esses organismos multicelulares cresçam e curam ao longo de suas vidas.

Função do ciclo celular

Como as células se reproduzem dividindo, as novas células “filha” são menores que as células parentais e podem herdar o mínimo de máquinas celulares de que precisam para sobreviver.

Antes que essas células filhas possam se dividir para produzir ainda mais células, elas precisam crescer e reproduzir suas máquinas celulares.

A importância do ciclo celular pode ser entendida fazendo matemática simples sobre a divisão celular. Se as células não crescessem entre as divisões, cada geração de células “filha” seria apenas metade do tamanho da geração pai. Isso se tornaria insustentável rapidamente!

Para realizar esse crescimento e se preparar para a divisão celular, as células dividem suas atividades metabólicas em fases distintas do GAP 1, síntese, GAP 2 entre as divisões celulares.

O ciclo completo da divisão celular será discutido abaixo.

Fases do ciclo celular

Mitose

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Durante a mitose, a célula “pai” passa por uma série complexa de etapas para garantir que cada célula “filha” obtenha os materiais necessários para sobreviver, incluindo uma cópia de cada cromossomo. Depois que os materiais são classificados adequadamente, a célula “pai” se divide no meio, beliscando sua membrana em dois.

Você pode ler mais sobre as etapas detalhadas da mitose e como a célula -mãe garante que suas células filhas herdem o que precisam sobreviver em nosso artigo sobre mitose (https://biologydictionary.net/mitosis/).

Cada uma das novas “filhas” agora é de maneira viva de forma independente. Mas eles são pequenos e têm apenas uma cópia de seu material genético.

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Fase G1

Na fase G1, a célula filha recém -formada cresce. O “G” costuma ser considerado “Gap”, uma vez que essas fases parecem um observador externo com um microscópio leve como “lacunas” relativamente inativas na atividade da célula.

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Durante a primeira fase de “crescimento” ou “lacuna”, a célula produz muitos materiais essenciais, como proteínas e ribossomos. As células que dependem de organelas especializadas, como cloroplastos e mitocôndrias, tornam muito mais dessas organelas durante o G1 também. O tamanho da célula pode aumentar, pois assimila mais material de seu ambiente em sua maquinaria por toda a vida.

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S fase

Durante a fase S, a célula replica seu DNA. O “S” significa “síntese” – referindo -se à síntese de novos cromossomos a partir de matérias -primas.

Esta é uma operação muito intensiva em energia, uma vez que muitos nucleotídeos precisam por sintetizar. Muitas células eucarióticas têm dezenas de cromossomos – enormes massas de DNA – que devem ser copiadas.

A produção de outras substâncias e organelas é muito desacelerada durante esse período, à medida que a célula se concentra em replicar todo o seu genoma.

Quando a fase S for concluída, a célula terá dois conjuntos completos de seu material genético. Isso é crucial para a divisão celular, pois garante que ambas as células filhas possam receber uma cópia do “plano” de que precisam sobreviver e se reproduzir.

No entanto, replicar seu DNA pode deixar a célula um pouco esgotada. É por isso que tem que passar …

Fase G2

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Durante o G2, muitas células também procuram para garantir que ambas as cópias de seu DNA estejam corretas e intactas. Se o DNA de uma célula for danificado, poderá falhar seu “ponto de verificação G2/M” – assim chamado porque esse “ponto de verificação” ocorre no final da fase G2, à direita entre G2 e “M fase” ou “mitose. ”

Esse “ponto de verificação G2/M” é uma medida de segurança muito importante para organismos multicelulares como animais. Os cânceres, que podem resultar na morte de todo o organismo, podem ocorrer quando células com DNA danificado se reproduzem. Ao verificar se o DNA de uma células foi danificado imediatamente antes da replicação, os animais e alguns outros organismos reduzem o risco de câncer.

Curiosamente, alguns organismos podem pular G2 e ir direto para a mitose após o DNA ser sintetizado durante a fase S. A maioria dos organismos, no entanto, acha mais seguro usar o G2 e seu ponto de verificação associado!

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A menos que eles sejam feitos para …

Um caminho alternativo: fase G0

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Os neurônios, por exemplo – células nervosas animais – não se dividem. Suas “células parentais” são células -tronco, e as células neurônicas “filha” são programadas para não passar pelo ciclo celular, porque o crescimento não controlado dos neurônios e a divisão celular podem ser muito perigosos para o organismo.

Então, em vez de entrar na fase G1 depois de “nascer”, os neurônios entram em uma fase que os cientistas chamam de “fase G0”. Este é um estado metabólico destinado apenas a manter a célula filha, não se preparar para a divisão celular.

Os neurônios e outros tipos de células não divididos podem passar a vida inteira na fase G0, desempenhando sua função para o organismo geral sem nunca se dividir ou se reproduzir.

Regulação do ciclo celular

É muito importante para a sobrevivência de células e organismos que o ciclo celular seja regulado.

Os organismos precisam ser capazes de impedir a divisão celular quando a célula em questão for danificada ou quando não há comida suficiente para apoiar um novo crescimento; Eles também devem ser capazes de iniciar a divisão celular quando forem necessários crescimento ou cicatrização de feridas.

Para conseguir isso, as células usam uma variedade de “cascatas de sinal” químicas, onde vários links em uma cadeia criam efeitos complexos com base em sinais simples.

Nessas cascatas regulatórias, uma única proteína pode alterar a função de muitas outras proteínas, provocando alterações generalizadas para o funcionamento ou até a estrutura da célula.

Isso permite que essas proteínas-como ciclinas e cinases dependentes de ciclina-atuem como “pontos de parada”. Se as ciclinas ou cinases dependentes de ciclina não derem o aproveitamento, a célula não poderá progredir nos estágios subsequentes do ciclo celular.

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Exemplos de ciclo celular

Aqui discutiremos exemplos comuns de como as células regulam seus ciclos celulares, usando uma complexa cascata de moléculas de sinal, enzimas ativadoras de proteínas e moléculas de destro-geração de sinais.

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A p53 é uma proteína bem conhecida pelos cientistas por seu papel na interrupção das células com danos graves do DNA por reprodução.

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Ciclinas

As ciclinas são um grupo de proteínas produzidas em diferentes pontos do ciclo celular. Existem ciclinas exclusivas para a maioria das fases do ciclo celular – ciclinas G1, ciclinas G1 /S que regulam a transição de G1 para S, S ciclinas e M ciclinas que regulam o progresso através dos estágios da mitose.

A maioria das ciclinas é encontrada na célula em concentrações muito baixas durante outras fases do ciclo celular, mas depois aumenta de repente quando precisam dar o aproveitamento ao próximo estágio do ciclo celular. Certos tipos de danos ao DNA podem impedir que essas ciclinas pareçam mover o ciclo celular para a frente ou impedir que elas ativem suas proteínas cinases dependentes de ciclina.

Alguns outros, como o G1 Cyclins, permanecem altos como um sinal constante de “vá em frente” do G1 até a mitose.

Proteínas cinases dependentes de ciclina

As ciclinas da célula fazem seus empregos interagindo com proteínas cinases dependentes de ciclina-ou seja, cinases que ativam certas enzimas e proteínas quando se ligam a uma ciclina. Isso permite que as ciclinas funcionem como o sinal “GO” para muitas alterações na atividade celular que acontecem ao longo do ciclo celular.

As proteínas quinases são um conjunto especial de enzimas que “ativam” outras enzimas e proteínas, afixando grupos de fosfato a elas. Quando uma enzima ou outra proteína é “ativada” por uma quinase, seu comportamento muda até que retorne à sua forma inativada.

O sistema pelo qual uma proteína quinase pode alterar as atividades de muitas outras proteínas permite sinais simples, como ciclinas, para produzir mudanças complexas na atividade celular. As proteínas quinases dependentes de sinal são usadas para coordenar muitas atividades celulares complexas.

Fator de promoção de maturação

Um exemplo de proteína quinase no trabalho é o fator promotor de maturação, ou MPF. O MPF é uma proteína quinase que é ativada por uma ciclina M, o que significa que é ativado durante a mitose.

Quando o MPF é ativado, ele ativa várias proteínas diferentes no envelope nuclear de sua célula hospedeira. As mudanças nessas proteínas resultam na desintegração do envelope nuclear.

Isso é algo que seria muito perigoso em outros pontos do ciclo celular, mas que é necessário durante a mitose, para que os cromossomos possam ser classificados para garantir que cada célula filha receba uma cópia de cada cromossomo.

Se as ciclinas M não aparecerem, o MPF não ativará e a mitose não pode avançar. Este é um bom exemplo de como as ciclinas e cinases dependentes de ciclina trabalham juntas para coordenar-ou parar-o ciclo celular.

Complexo/ciclossomo promotores de anáfase

Engenhamente, a proteína quinase MPF não garante apenas que o envelope nuclear quebre durante a mitose – também garante que os níveis de MPF caam depois que o envelope nuclear for quebrado. Faz isso ativando o complexo/ciclossoma que promove anáfase, ou “APC/C” para abreviar.

Como o seu nome sugere, o APC/C promove a passagem para a anáfase – e uma das maneiras pelas quais faz isso é quebrar o MPF, um mensageiro de uma fase anterior. Então, o MPF realmente ativa as próprias proteínas que o destroem.

A destruição do MPF pelo APC/C garante que as ações MPF promovam – como a desintegração do envelope nuclear – não ocorrem novamente até que a célula filha faça mais MPF após passar pela fase G1, fase S e fase G2.

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1. Qual das alternativas a seguir não é uma razão pela qual a interfase é necessária? R. As células filhas começam a vida com apenas uma cópia do seu DNA. B. As células filhas começam a vida pequena, sem máquinas celulares suficientes para passar para as células filhas. C. Se as células realizassem mitose repetidamente sem passar pela interfase, cada geração de células filhas seria progressivamente menor. D. Tudo isso acima.

Resposta à pergunta nº 1

D está correto. As células devem passar pela interfase para crescer, copiar seu DNA e garantir que estejam preparadas para criar uma nova geração saudável de células filhas.

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Resposta à pergunta nº 2

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3. Qual das alternativas a seguir é verdadeira para a fase G2? R. É quando o DNA da célula é copiado. B. É a primeira fase do ciclo celular após a mitose. C. Ele contém o importante ponto de verificação G2/M que verifica a célula quanto a danos no DNA antes de permitir que ela se reproduza. D. Nenhuma das opções acima.

Resposta à pergunta nº 3

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Referências

  • Cooper, G.M. (1997). A célula: uma abordagem molecular. Washington, DC: ASM Press.
  • Taylor, W. R., & Stark, G.R. (2001). Regulação da transição G2/M por p53. Oncogene, 20 (15), 1803-1815. doi: 10.1038/sj.onc.1204252

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