E aí, doc! Vamos falar sobre mais um assunto? Agora vamos comentar sobre o Ciclo Celular, que consiste basicamente nas fases da vida de uma célula.
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Definição do Ciclo Celular
O ciclo celular é composto por duas fases principais: a interfase e a fase de divisão celular. Durante a divisão, que pode ocorrer por mitose ou meiose, observam-se mudanças que foram, por muito tempo, o foco de estudo dos citologistas graças à possibilidade de visualizar essas alterações ao microscópio óptico.
Em contrapartida, a interfase era considerada um período de “repouso” da célula, embora seja nesse momento que ocorrem as funções mais cruciais, tanto no núcleo quanto no citoplasma. A maioria das células passa a maior parte de sua vida na interfase, onde, quando prestes a se dividir, seus componentes são duplicados.
Entretanto, células diferenciadas, como as nervosas, raramente se dividem e, após o nascimento, os neurônios, exceto em raras circunstâncias, não se dividem mais, prolongando a interfase por toda a vida do organismo.
O ciclo celular pode ser entendido como uma série de eventos que culminam na distribuição do material celular duplicado entre as células-filhas. A divisão celular é apenas a última etapa — visível ao microscópio, de uma sequência de mudanças que ocorrem em nível molecular. Antes da mitose, os componentes celulares já foram duplicados, sendo a divisão celular, portanto, a fase em que essas estruturas moleculares e organizacionais são separadas.
A interfase é subdividida em três períodos: G1, S e G2. O avanço das técnicas citoquímicas e a radioautografia com timidina marcada permitiram identificar que a duplicação do DNA ocorre durante a fase S da interfase. Essa fase S é precedida e seguida pelas fases G1 e G2, onde não ocorre síntese de DNA. Assim, o ciclo celular é dividido em quatro fases: G1, S, G2 e M, sendo G2 o intervalo entre o fim da síntese do DNA e o início da mitose.
Duração de cada fase do Ciclo Celular
A célula precisa crescer até um tamanho adequado antes de se dividir, passando cerca de 95% do ciclo celular na interfase. A duração do ciclo varia conforme o tipo celular, condições fisiológicas e fatores externos, como temperatura e disponibilidade de hormônios. Em mamíferos, o ciclo pode durar entre 12 e 24 horas, enquanto em organismos unicelulares, como leveduras, dura cerca de 1,5 horas.
A fase G1 é a mais variável, influenciada por fatores extracelulares e pode ser bloqueada por inibidores. Após a fase S, a célula depende de controles intracelulares, tornando as outras fases mais constantes. A mitose dura cerca de 1 hora, a fase G2 entre 2 e 4 horas, e a fase S de 7 a 8 horas, variando entre espécies e estágios de desenvolvimento.
As células animais são classificadas em três categorias: células que se dividem continuamente, como células embrionárias e de tecidos de renovação rápida; células que não se dividem normalmente, mas podem ser estimuladas a fazê-lo; e células terminalmente diferenciadas, que não se dividem mais.
Células em estado de quiescência (G0) podem reentrar no ciclo celular mediante estímulos como nutrientes ou lesão, retomando a divisão celular na fase G1.
Interfase
Antigamente, acreditava-se que os períodos interfásicos, exceto a fase S, eram de repouso, pois apenas a replicação do DNA era conhecida. No entanto, hoje se sabe que a interfase é uma fase de intensa atividade metabólica, essencial para o crescimento celular e o controle dos ciclos de replicação e divisão.
Durante a interfase, a síntese de DNA ocorre na fase S, enquanto RNA e proteínas são sintetizados ao longo de toda a interfase, com variações na quantidade e tipo. Tubulinas e ciclinas são produzidas de forma contínua, enquanto a maioria das enzimas segue padrões específicos de síntese.
Fase G1
A fase G1 do ciclo celular é marcada pelo reinício da síntese de RNA e proteínas que estava interrompida durante a mitose. Durante G1, a célula cresce continuamente e sintetiza cerca de 80% do RNA ribossômico (rRNA), além de proteínas essenciais para a próxima fase, a S, onde ocorre a duplicação do DNA.
Um dos papéis mais importantes de G1 é decidir se a célula continuará a proliferar ou entrará em um estado de repouso conhecido como G0. Essa decisão é influenciada por sinais externos, como fatores de crescimento ou nutrientes, que ativam respostas internas, controladas por proteínas específicas.
Estas proteínas regulam pontos de controle ao longo do ciclo celular, incluindo um ponto crítico ao final de G1, conhecido como ponto de restrição (ou ponto R) em células animais. Se as proteínas sintetizadas em G1 atingirem uma quantidade crítica, a célula ultrapassa o ponto R e está comprometida a continuar o ciclo até a divisão celular, mesmo sem estímulos adicionais.
Além disso, G1 possui um mecanismo de controle que pode interromper temporariamente o ciclo celular em caso de danos ao DNA, permitindo que esses danos sejam reparados antes da fase S. A proteína p53 desempenha um papel crucial nesse processo, parando o ciclo para evitar a replicação de DNA danificado. Quando a função da p53 é perdida devido a mutações, isso pode levar ao acúmulo de mutações e à instabilidade genética, contribuindo para o desenvolvimento de câncer.
Fase S
A fase S do ciclo celular começa com a síntese de DNA, um ponto crítico que geralmente leva à divisão celular. Durante essa fase, a célula duplica seu conteúdo de DNA, passando de 2C para 4C, garantindo que cada célula-filha receba uma quantidade igual de DNA após a divisão.
A replicação do DNA nas células eucarióticas é semelhante à das células procarióticas, como em Escherichia coli, mas é muito mais complexa devido ao tamanho e à organização do genoma eucariótico. Nas células eucarióticas, o DNA está associado a proteínas histonas, formando a cromatina, e tanto o DNA quanto as histonas precisam ser duplicados durante a fase S. Ao contrário de outras proteínas, a síntese de histonas ocorre exclusivamente durante essa fase, em paralelo à replicação do DNA.
Além disso, novos centríolos começam a se formar durante a fase S, posicionando-se perpendicularmente ao par de centríolos já existente na célula, preparando-a para a divisão celular.
Fase G2
A fase G2 do ciclo celular prepara a célula para a mitose, garantindo que a replicação do DNA esteja completa e que qualquer dano seja reparado antes de a célula prosseguir. Durante G2, um importante ponto de verificação do ciclo celular ocorre, onde a célula verifica se o DNA foi replicado e reparado corretamente. Se houver problemas, mecanismos moleculares desconhecidos enviam sinais que impedem a entrada na mitose.
Além disso, são sintetizadas proteínas não histônicas que se associam aos cromossomos durante a mitose, e o complexo ciclina-Cdk acumula-se no citoplasma, desempenhando um papel crucial na transição de G2 para mitose. Este complexo regula eventos importantes da mitose, como a condensação dos cromossomos e a formação do fuso mitótico. A síntese de RNA e proteínas, iniciada em G1, também continua em G2, interrompendo-se apenas com o início da mitose.
Divisão celular
A fase M do ciclo celular, ou mitose, é a etapa em que a célula se divide para formar duas células-filhas geneticamente idênticas. Começa com a prófase, onde os cromossomos se condensam e o fuso mitótico se forma.
Na prometáfase, a membrana nuclear se desintegra e os microtúbulos do fuso se ligam aos cinetocoros dos cromossomos. Durante a metáfase, os cromossomos se alinham na placa metafásica. Na anáfase, as cromátides-irmãs são separadas e puxadas para os polos opostos da célula.
A telófase é marcada pela formação de novas membranas nucleares ao redor dos conjuntos cromossômicos e o início da descondensação dos cromossomos. A citocinese conclui a divisão, separando o citoplasma e resultando em duas células-filhas. Esta fase é regulada por complexos moleculares e pontos de verificação para garantir a precisão da divisão celular.
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Referências
De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, José. Biologia Celular e Molecular. 16. ed. Tradução Iara Gonzalez Gil, Maria de Fátima Azevedo. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014.
Junqueira, L. C., & Carneiro, J. Biologia celular e molecular. 7ª. ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2000.
