Qual a fase do ciclo celular que é marcada pelo posicionamento dos cromossomos na região equatorial do fuso acromático?

As células do corpo humano, assim como o próprio corpo, têm um tempo de vida. Quando as células morrem, são substituídas por novas células, em um processo de autoduplicação das células vivas. Esse processo na citologia é chamado “Ciclo Celular”. São processos muito complexos, demandando muitas imagens para facilitar a compreensão. Por isso, mesmo tentando resumí-los ao máximo, o post ficou gigante.

1. Ciclo Celular

O ciclo celular se inicia com a duplicação dos cromossomos em uma célula e termina com o surgimento de duas células-filhas. O ciclo celular é divido em duas etapas: interfase e divisão celular (podendo esta ser meiose, ou mitose).

Interfase é o período compreendido entre duas divisões celulares consecutivas.

A divisão celular compreende dois processos: mitose (divisão do núcleo) e citocinese (divisão do citoplasma). Em geral, a mitose a citocinese duram menos de 1 hora, o que corresponde a cerca de 5% da duração total do ciclo celular. Os outros 95% do tempo a célula passa em interfase.

A interfase é subdividida em três fases: G1, S, e G2. A sigla S representa a palavra synthesis, em referência à síntese de DNA, correspondente ao período de duplicação do DNA cromossômico, deixando o DNA no núcleo celular duplicado. As siglas G1 e G2 representam a palavra inglesa gap, que significa intervalo, e indicam os momentos anterior e posterior à síntese de DNA.

1.1 Mitose

Representação esquemática do ciclo celular da mitose

Durante a interfase, os cromossomos estão descondensados. Após ela, vem a mitose, que compreende o período em que o cromossomo é condensado até a divisão celular. A mitose é dividida em fases, na sequência: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Representação esquemática da relação entre DNA e cromossomos nas diversas fases do ciclo celular. Em G1 há apenas uma molécula de DNA; em S ocorre a duplicação do DNA; em G2, o cromossomo está constituido por duas cromátides-irmãs; as cromátides-irmãs se separam na mitose (M). Reinicia-se o ciclo.

Visão Geral: Mitose

1.1.1 Prófase

O início da prófase é marcado pela condensação cromossômica, devido à ação de uma proteína denominada condensina. O objetivo da condensação dos cromossomos é o de facilitar a sua separação entre as células, evitando quebras ou enrolamentos.

Ao se condensar, o cromossomo torna-se inativo, pois a compactação impede o DNA de produzir moléculas RNA. E por isso, os nucléolos desaparecem durante a prófase: a região cromossômica que organiza o nucléolo, ao se condensar, deixa de produzir RNA ribossômico, principal componente do nucléolo.

Outro evento característico da prófase é o início da formação do fuso mitótico, ou fase acromático: um conjunto de microtúbulos orientados de um polo a outra da célula, cuja função é conduzir os cromossomos para os polos celulares durante a anáfase. A formação do fuso mitótico tem início com a separação, para polos opostos da célula, dos centrossomos duplicados na fase S da interfase. Em sua migração, os centrossomos orientam os microtúbulos a se organizarem entre os dois polos celulares, formando fibras. Nas células animais, os microtúbulos se organizam também ao redor de cada centrossomo, formando uma estrutura denominada áster.

No final da prófase a carioteca se fragmenta em pequenas vesículas, com o consequente espalhamento dos cromossomos condensados pelo citoplasma.

1.1.2 Metáfase

 A metáfase sucede a prófase, e é marcada pelo posicionamento dos cromossomos na região equatorial do fuso acromático. Certos microtúbulos “capturam” os cromossomos e os organizam na linha equatorial da célula, sendo que cada cromátide-irmã se volta para cada pólo da célula, garantindo que quando ocorra a divisão celular uma cromátide-irmã vá para cada célula-filha.

Metáfase

1.1.3 Anáfase

É a fase da mitose em que as cromátides-irmãs se separam, puxadas cada qual para polos opostos.

1.1.4 Telófase

É a última fase da mitose, sendo caracterizada pela descondensação dos cromossomos, a formação de dois novos núcleos e a divisão da célula em duas células-filhas (citocinese).

Com a descondensação os cromossomos, são envolvidos pelas vesículas membranosas resultantes da fragmentação da antiga carioteca. Essas vesículas se fundem umas às outras, reconstituindo o envelope nuclear. Após a reconstituição, o cromossomo volta a produzir RNA ribossômico, e os nucléolos reaparecem. Então inicia-se a citocinese.

Nas células animais e de protozoários, a citocinese ocorre pelo estrangulamento da célula na região equatorial, causado por um anel de filamentos contráteis, sendo denominado esse tipo de citocinese como “citocinese centrípeta”.

Nas células das plantas a citocinese é diferente: ao final da telófase, começa a ocorrer deposição de bolsas membranosas repletas de polissacarídeos na região equatorial da célula. Essas bolsas fundem-se umas às outras, formando uma placa, o fragmoplasto, que cresce do centro para a periferia, até encostar na parece celulósica e separar as duas células-filhas. Esse tipo de citocinese é denominada “citocinese centrífuga”.

Citocinese na célula vegetal e animal

1.2 Meiose

Na meiose o número de cromossomos nas células-filhas após a divisão celular é reduzido à metade, formando quatro células filhas, cada uma com metade do número de cromossomos originalmente presentes na célula-mãe. O processo é dividido em duas fases: meiose I e meiose II.

Tanto a meiose I quanto a meiose II são divididas em quatro fases, nas quais ocorrem eventos semelhantes aos da mitose; por isso, as fases recebem o mesmo nome. A meiose I é dividida em prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I; A meiose II é divida em prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. As prófases são marcadas pela condensação dos cromossomos; nas metáfases eles se ligam aos microtúbulos do fuso e se dispõem na região equatorial da célula; nas anáfases os cromossomos migram para polos opostos da célula; nas telófases eles se descondensam e formam núcleos-filhos nos polos da célula em divisão.

Meiose: A. Interfase (G1); B. Interfase (G2); C. Prófase I (leptóteno); D. Prófase I (zigóteno); E. Prófase I (paquíteno); F. Prófase I (diplóteno); G. Prófase I (diacinese); H. Metáfase I; I. Anáfase I; J. Telófase I; K. Prófase II; L. Metáfase II; M. Anáfase II; N. Telófase II.

1.2.1 Meiose I

1.2.1.1 Prófase I

A prófase na meiose I é longa e complexa, sendo dividida em cinco subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese.

O início da meiose é marcado pela condensação de certos pontos ao longo dos cromossomos, o que caracteriza o leptóteno. Ao microscópio, esses pontos condensados são visíveis e são denominados cromômeros.

Os cromossomos homólogos duplicados vão sendo colocados lado a lado, emparelhando-se perfeitamente ao longo de todo seu comprimento, como se fossem um zíper. Essa etapa de emparelhamento é denominada zigóteno.

No paquíteno, cada par de cromossomos homólogos fica tão perfeitamente emparelhado e enrolado sobre si mesmo que aparece ao microscópio como uma entidade única, denominada bivalente, ou tétrade.

No diplóteno, os cromossomos homólogos começam a se separar. No entanto, pode se ver que os homólogos são constituídos por duas cromátides cada um, e que elas se cruzam em determinados pontos, formando quiasmas. Nos quiasmas dois cromossomos homólogos trocam pedaços enquanto estiverem emparelhados, fenômeno denominado permutação, ou crossing-over. A permutação permite que o novo cromossomo tenha genes provenientes tanto do pai, como da mãe.

Permutação

Na diacinese, a última etapa da prófase I, os cromossomos homólogos permanecem unidos apenas pelos quiasmas, que deslizam progressivamente para as extremidades cromossômicas, fenômeno conhecido como “terminalização dos quiasmas”. Nessa fase, que marca o final da prófase I, a carioteca se desintegra e os pares de cromossomos homólogos, ainda associados pelos quiasmas, espalham-se no citoplasma.

1.2.1.2 Metáfase I

Na metáfase I os cromossomos homólogos vão se organizando na região equatorial da célula. Um dos homólogos se prende a um polo da célula, e o outro, se prende ao polo oposto.

1.2.1.3 Anáfase I

Na anáfase I cada cromossomo de um par de homólogos, constituído por duas cromátides unidas pelo centrômero, é puxado para cada um dos polos, e os quiasmas desaparecem.

1.2.1.4 Telófase I

Na telófase I cada cromossomo está separado em dois lotes, um em cada polo da célula. O fuso acromático se desfaz, os cromossomos se descondensam, as cariotecas se reorganizam e os nucléolos reaparecem. Surgem assim, dois novos núcleos, cada um com metade do número de cromossomos presentes no núcleo original. Cada cromossomo, entretanto, ainda está constituído por duas cromátides unidas pelo centrômero. Ocorre então a citocinese I, e a célula-mãe se separa em duas células-filhas. Inicia-se a meiose II.

1.2.2 Meiose II

As duas células-filhas entram simultaneamente em prófase II. Os cromossomos, constituídos por duas cromátides se condensam, os nucléolos desaparecem e a carioteca se fragmenta.

Na metáfase II, os cromossomos associam-se  ao fuso acromático, alinhando-se no plano equatorial da célula. Os microtúbulos do fuso puxam as cromátides-irmãs para polos opostos, marcando o início da anáfase II.

Quando os cromossomos-irmãos chegam nos polos das células, inicia-se a telófase II. Nessa fase, os cromossomos se descondensam, os nucléolos reaparecem e as cariotecas se reorganizam. Em seguida, o citoplasma se divide (citocinese II) e surgem duas células-filhas a partir de cada célula que iniciou a segunda divisão meiótica.

Fonte: Amabis e Martho. Fundamentos da Biologia Moderna. Editora Moderna, 4ª edição.