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Ciclo celular
O desenvolvimento dos seres vivos inclui períodos de crescimento celular e períodos de divisão celular que ocorrem num processo cíclico.
O ciclo celular é o conjunto de transformações que decorrem desde que uma célula é formada até que essa célula inicia o processo de divisão, para originar células-filhas.
De forma simplificada, pode dizer-se que as células crescem, aumentam o seu conteúdo celular e dividem-se, originando duas células-filhas geneticamente semelhantes e com o mesmo conjunto de cromossomas da célula-mãe. As células filhas crescem, podendo tornar-se células- mãe. Durante a divisão celular, os organelos são distribuídos pelas células filhas, assim como o DNA que se auto duplicou. As células-filhas asseguram, deste modo, a continuidade genética da vida.
Divisão celular
Através da divisão celular, uma célula – célula-mãe – origina, normalmente, duas células-filhas geneticamente semelhantes à célula que as originou, que vão crescer até atingirem a
maturidade celular.
Nas células eucarióticas, a divisão celular assegura a transmissão quase exacta da informação genética às células filhas.
Nos seres unicelulares, cada divisão celular corresponde à reprodução, pois, a partir de uma célula, formam-se duas ou mais células independentes, perpetuando-se assim a espécie.
Nos seres multicelulares as divisões celulares sucessivas são necessárias para que a célula- ovo se transforme no indivíduo, ou seja, possibilitam a passagem do estado unicelular ao estado pluricelular.
A divisão celular é constante e contínua, de forma a assegurar a manutenção da integridade física dos indivíduos e, em suma, a sua sobrevivência.
Assim, a divisão celular é fundamental para:
a reprodução e consequente perpetuação das espécies;
o crescimento do organismo;
a manutenção do organismo, garantindo a renovação celular e a substituição das células que morrem nos tecidos;
a regeneração e cicatrização de tecidos ou órgãos;
a estabilidade genética das espécies, assegurando a existência de igual conjunto de cromossomas nas células resultantes dessa divisão;
os processos de clonagem, pois o clone é um conjunto de células geneticamente idênticas, que são todas descendentes de uma só célula somática que sofreu divisões sucessivas.
Divisão celular em procariontes
Estrutura dos cromossomas das células eucarióticas
Os cromossomas, nas células eucarióticas, são estruturas filamentosas complexas formadas por DNA associado a proteínas (histonas). Nessas estruturas:
o DNA contém a informação genética;
as proteínas são as responsáveis pela sua forma física e regulam a actividade do DNA;
o DNA enrolado em torno das histonas forma uma cadeia polinucleossomática.
Os cromossomas:
designam a unidade morfológica e fisiológica da cromatina, que contém a informação genética;
podem encontrar-se na forma dispersa ou na forma condensada:
podem conter:
- um só cromatídio, se for constituído por uma só molécula de DNA;
ou
- dois cromatídios, se na sua constituição possuir duas moléculas de DNA associadas a proteínas. Esta estrutura dupla dos cromossomas, que se deve à duplicação do material genético, verifica-se na interfase:
- os cromatídios apresentam-se ligados por uma estrutura sólida e resistente – o centrómero;
- o centrómero corresponde a uma zona de constrição do cromossoma, com uma sequência de DNA específica, à qual se liga um disco proteico.
O conjunto de cromossomas que existe numa célula determina a constituição cromossomática ou o cariótipo, que:
é característico de cada espécie, sendo constante nas células de indivíduos da mesma espécie;
varia de espécie para espécie.
Fases do ciclo celular
O ciclo celular corresponde à alternância de fases de crescimento com fases de divisão celular, com o objectivo final de originar novas células.
Algumas células mantêm a capacidade de se dividirem continuamente; outras perdem essa capacidade quando atingem a maturidade. Assim, a periodicidade com que ocorrem os ciclos celulares depende de vários factores, como, por exemplo, o tipo de célula.
Em qualquer caso, o ritmo de divisão permite responder às necessidades do organismo, pois só assim se mantém a vida.
O ciclo celular compreende dois períodos ou fases, a interfase e a fase mitótica ou de divisão celular:
Fases do ciclo celular
Interfase
Fase mitótica ou de divisão celular
corresponde a uma etapa final do ciclo celular;
é visível ao microscópio óptico;
nesta fase, ocorre a separação (divisão) das unidades moleculares anteriormente duplicadas (na interfase);
caracteriza-se pela divisão celular;
porque as células têm que sofrer divisão do núcleo e do citoplasma, nesta fase consideram-se duas etapas, a mitose ou cariocinese e a citocinese:
- Mitose
- corresponde à cariocinese ou divisão nuclear, ou seja, é o conjunto de transformações durante as quais o núcleo das células eucarióticas se divide;
Embora seja idêntica nas células animais e vegetais, a mitose apresenta algumas diferenças, relacionadas, principalmente, com a presença de centríolos:
(2)áster – estrutura radial originada pelos microfilamentos proteicos que se forma à volta dos
centríolos.
Citocinese
- corresponde à divisão do citoplasma e individualização das duas novas células-filhas;
- existem algumas diferenças na citocinese das células animais e vegetais:
- as células que não sofrem divisão permanecem em G 0 até morrerem (ex.: neurónios e fibras musculares).
no final de G 2 há novo controlo antes de se iniciar a mitose e,
- ou o ciclo prossegue normalmente;
- ou o ciclo interrompe, por exemplo, se ocorreram anomalias na replicação do DNA.
Regulação do ciclo celular
Estabilidade do programa genético
Durante a divisão celular, as células apresentam a capacidade de transmitir a informação genética de uma geração para outra, mantendo igual conjunto de cromossomas nas células- filhas. Este fenómeno verifica-se porque, ao longo do ciclo celular, a quantidade de DNA, que duplicou no período S da interfase, durante a mitose, volta ao valor inicial em cada célula-filha.
Evolução da quantidade de DNA nas diferentes fases do ciclo celular.
Assim, na interfase:
no período G 1 a célula possui uma só cadeia de DNA;
no período S ocorre a replicação semiconservativa do DNA e os cromossomas ficam constituídos por dois cromatídios ligados pelo centrómero – a informação genética duplica;
cada um dos cromatídios de cada cromossoma-irmão é idêntico ao cromossoma inicial da fase G 1 , mas não há alteração do número de cromossomas;
no período G 2 vai-se manter essa quantidade de DNA.
O ciclo celular pode repetir-se inúmeras vezes, permitindo formar um organismo pluricelular, que resultou de sucessivas divisões de uma célula única – o ovo.
Mas embora possuam a mesma informação genética, as células dos organismos pluricelulares são de diferentes tipos e apresentam diferentes funções, organizando-se em tecidos que formam órgãos e sistemas.
Esta diversidade de formas e funções resulta de complexos mecanismos de regulação genética, que activam selectivamente diferentes porções de DNA – genes – em diferentes células.
Então, os genes que estão activos num determinado tecido podem não ser os mesmos que estão activos num outro, determinando as diferenças que se verificam entre eles.
Para que a partir de uma célula inicial se obtenha uma grande variedade de células especializadas em diversas funções, é necessário que ocorra um processo de diferenciação celular.
François Jacob e Jacques Monod realizaram importantes trabalhos com a bactéria Escherichia coli com o objectivo de esclarecer a expressividade selectiva dos genes no metabolismo da lactose. Com este trabalho procuraram compreender porque é que parte da informação genética se pode expressar, enquanto outra parte pode ser inibida.
Retiraram as seguintes conclusões, que se podem generalizar a todos os casos de regulação genética:
Permitiram ainda concluir que, nos eucariontes:
as potencialidades genéticas dos indivíduos superam as características que eles expressam;
muitos dos genes que constituem o património genético dos indivíduos apenas se destinam a regular o funcionamento de outros genes;
os genes que se expressam num determinado contexto dependem das relações que se estabelecem entre o DNA e o ambiente que caracteriza esse contexto;
muitas das potencialidades genéticas das células diferenciadas encontram-se inibidas e nunca chegam a expressar-se.
