Fases, características, funções e organismos da mitose

O mitose É um processo de divisão celular, onde uma célula produz células filhas geneticamente idênticas; Para cada célula, duas "filhas" são geradas com a mesma carga cromossômica. Esta divisão é realizada nas células somáticas de organismos eucarióticos.

Este processo é um dos estágios do ciclo celular de organismos eucarióticos, que é entendida em 4 fases: S (síntese de DNA), M (divisão celular), G1 e G2 (fases intermediárias onde ocorrem mRNAs e proteínas). Juntos, as fases G1, G2 e S são consideradas uma interface. A divisão nuclear e citoplasmática (mitose e citocinese) compõe a última etapa do ciclo celular.

Visão geral da mydosis. Fonte: ViewArabha [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

No nível molecular, a miose é iniciada pela ativação de uma quinase (proteína) chamada MPF (fator de promoção da maturação) e a consequente fosforilação de um número significativo de componentes celulares componentes. Este último permite que a célula apresente as mudanças morfológicas necessárias para realizar o processo de divisão.

A mitose é um processo assexual, uma vez que a célula progenitor e suas filhas têm exatamente a mesma informação genética. Essas células são conhecidas como diplóides carregando a carga cromossômica completa (2N).

Meiose, por outro lado, é o processo de divisão celular que resulta em reprodução sexual. Nesse processo, uma célula -tronco diplóide replica seus cromossomos e depois divide duas vezes seguidas (sem replicar sua informação genética). Finalmente, 4 células filhas são geradas com apenas metade da carga cromossômica, que são chamadas haplóides (n).

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Generalidades da mitose

A mitose em organismos unicelulares geralmente produz células filhas muito parecidas com seus pais. Por outro lado, durante o desenvolvimento de seres multicelulares, esse processo pode causar duas células com algumas características diferentes (apesar de serem geneticamente idênticas).

Esta diferenciação celular gera os diferentes tipos de células que compõem os organismos multicelulares.

Durante a vida de um organismo, o ciclo celular ocorre continuamente, formando constantemente novas células que por sua vez, crescem e se preparam para se dividir através da miose.

O crescimento celular e a divisão são regulados por mecanismos, como apoptose (morte celular programada), que permitem manter um equilíbrio, evitando o crescimento excessivo dos tecidos. Dessa forma, é garantido que as células defeituosas sejam substituídas por novas células, de acordo com os requisitos e necessidades do organismo.

Que relevância esse processo tem?

A capacidade de se reproduzir é uma das características mais importantes de todos os organismos (de unicelular a multicelular) e as células que o compõem. Essa qualidade permite garantir a continuidade de suas informações genéticas.

A compreensão dos processos de mitose e meiose teve um papel fundamental na compreensão das características celulares intrigantes dos organismos. Por exemplo, a propriedade de manter o número de cromossomos de uma célula para outra dentro de um indivíduo e entre indivíduos da mesma espécie.

Quando sofremos algum tipo de corte ou ferida em nossa pele, observamos como em questão de dias a pele danificada é recuperada. Isso ocorre graças ao processo de miitose.

Fases e suas características

Em geral, a mitose segue a mesma sequência de processos (fases) em todas as células eucarióticas. Nessas fases, muitas mudanças morfológicas ocorrem na célula. Entre eles, a condensação dos cromossomos, a ruptura da membrana nuclear, a separação da célula da matriz extracelular e outras células e a divisão do citoplasma.

Em alguns casos, a divisão nuclear e a divisão citoplasmática são consideradas diferentes fases (mitose e citocinese, respectivamente).

Para um melhor estudo e compreensão do processo, seis (6) fases foram designadas, chamadas: propase, prometida, metafase, anáfase e telófase, considerando a citocinese como uma sexta fase, que começa a se desenvolver durante a anáfase.

A telófase é a última fase da mitose. Retirado de https: // Commons.Wikimedia.Org/wiki/arquivo: mitosepanel.Jpg. Via Wikimedia Commons

Essas fases são estudadas desde o século XIX, através do microscópio leve, então hoje são facilmente reconhecíveis de acordo com as características morfológicas da célula, como a condensação cromossômica, e a formação do fuso mitótico.

Profase

Profase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)], da Wikimedia Commons

Profase é a primeira manifestação visível da divisão celular. Nesta fase, você pode ver a aparência dos cromossomos como formas distinguíveis, devido à compactação progressiva da cromatina. Essa condensação de cromossomos começa com a fosforilação das moléculas de Histona H1 pela MPF quinase.

O processo de condensação consiste em contração e, portanto, a redução da magnitude dos cromossomos. Isso ocorre devido ao rolamento de fibras de cromatina, produzindo estruturas mais facilmente desllaráveis ​​(cromossomos mitóticos).

Os cromossomos anteriormente duplicados durante os períodos do ciclo celular adquirem uma aparência dupla de filamento, chamada Sister Chromatids, esses filamentos permanecem unidos através de uma região chamada Centromero. Nesta fase, os nucléolos também desaparecem.

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Formação mitótica do fuso

Por Silvia3 [GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html) ou CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)], da Wikimedia Commons

Durante a prófase, o eixo mitótico, consistindo em microtúbulos e proteínas que compõem um conjunto de fibras é formado.

À medida que o eixo é formado, os microtúbulos do citoesqueleto (pela desativação das proteínas que mantêm sua estrutura) são desmembradas, fornecendo o material necessário para a formação do referido fuso mitótico.

Os centros (uma organela sem membrana, funcionais no ciclo celular), duplicam na interface, atuam como a unidade de montagem dos microtúbulos do eixo. Nas células animais, a centralização tem no centro, um par de centríolos; Mas estes estão ausentes na maioria das células vegetais.

Centros duplicados, eles começam a separar um do outro enquanto os microtúbulos do eixo são montados em cada um deles, começando a migrar para as extremidades opostas da célula.

No final da prófase, começa a ruptura do embrulho nuclear, ocorrendo em processos separados: a transferência MAS do poro nuclear, a folha nuclear e as membranas nucleares. Este intervalo permite que o fuso mitótico e os cromossomos comecem a interagir.

Promessa

Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

Nesta fase, o envelope nuclear foi completamente fragmentado, de modo que os microtúbulos do eixo invadem esta área, interagindo com cromossomos. Os dois centros se separaram, cada um nos pólos do eixo mitótico, nos extremos opostos das células.

Agora, o eixo mitótico inclui os microtúbulos (que se estendem de cada centralização até o centro da célula), os centros e um par de osteros (estruturas com distribuição radial de microtúbulos curtos, que são implantados em cada centralização).

Os cromatídeos desenvolveram cada um, uma estrutura de proteínas especializada, chamada cinetocoro, localizada no centrômero. Esses Knetocoros estão localizados em direções opostas e alguns microtúbulos são aderidos, chamados microtúbulos de cinnetocoro.

Esses microtúbulos ligados ao cinetocoro começam a mover o cromossomo do final do qual se estendem; alguns de um poste e outros do poste oposto. Isso cria um efeito de "puxar e encolhimento" que, quando se estabilizando, permite que o cromossomo termine entre as extremidades da célula.

Metáfase

Cromossomos alinhados na placa equatorial da célula durante a metáfase mítica

Na metafase, os centros estão localizados nas extremidades opostas das células. O eixo mostra uma estrutura clara, em cujo centro os cromossomos estão localizados. Os centrômeros desses cromossomos são fixados nas fibras e alinhados em um plano imaginário chamado placa metafásica.

Os cipnetocoros cromatídeos permanecem presos aos microtúbulos do cinetocoro. Microtúbulos que não aderem a Knetocoros e se estendem de pólos opostos do eixo, agora interagem entre si. Neste ponto, os microtúbulos dos Osteros estão em contato com a membrana plasmática.

Esse crescimento e interação dos microtúbulos completa a estrutura do eixo mitótico e dá uma aparência "gaiola de pássaro".

Morfologicamente, esta fase é a que parece menos mudanças, por isso foi considerado uma fase de repouso. No entanto, embora não sejam facilmente apreciáveis, muitos processos importantes ocorrem nele, além de ser o estágio mais longo da mitose.

Anáfase

Fonte: Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)], da Wikimedia Commons

Durante a anáfase, cada par de cromátides começa a se separar (pela inativação das proteínas que as mantêm unidas). Cromossomos separados se movem em direção a extremidades opostas da célula.

Esse movimento de migração se deve ao fato de que os microtúbulos do Catocoro de Acortan, gerando um efeito de "puxar" que faz com que cada cromossomo se mova, de seu centromero. Dependendo da localização do centrômero no cromossomo, ele pode levar durante seu deslocamento uma forma específica, como V ou J.

Os microtúbulos não aderiram ao Knetocoro, crescem e prolongam por adesão à tubulina (proteína) e pela ação das proteínas motoras que se movem sobre eles, permitindo que o contato entre eles pare. Enquanto se afastam um do outro, os postes do eixo também fazem isso, prolongando a célula.

No final desta fase, os grupos de cromossomos estão localizados nas extremidades opostas do eixo mitótico; portanto, cada extremidade da célula é com um conjunto completo e equivalente de cromossomos.

Telófase

Telófase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

A telófase é a última fase da divisão nuclear. Os microtúbulos de Cinetocoro se desintegram enquanto os microtúbulos polares são mais alongados.

A membrana nuclear começa a se formar em torno de cada jogo de cromossomos, usando os envoltórios nucleares da célula pai, que eram como vesículas de citoplasma.

Nesta fase, os cromossomos que estão nos pólos celulares são completamente desencorajados devido à defosforilação das moléculas de histona (H1). A formação dos elementos da membrana nuclear é direcionada por vários mecanismos.

Durante a anáfase, muitas das proteínas fosforiladas começaram a ser defosforiladas na prófase. Isso permite o início da telófase, as vesículas nucleares começam a se reunir, associadas à superfície dos cromossomos.

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Por outro lado, o poro nuclear é reancelado, permitindo o bombeamento de proteínas nucleares. As proteínas da lâmina nuclear são defosforiladas, permitindo que elas sejam associadas novamente, para concluir a formação da referida lâmina nuclear.

Finalmente, depois que os cromossomos são completamente desencorajados, a síntese do RNA é reiniciada, formando o nucléolo novamente e completando a formação dos novos núcleos de interface das células filhas.

Citocinese

A citocinese é tomada como um evento separado da divisão nuclear e, geralmente em células típicas, o processo de divisão citoplasmática acompanha toda miose, começando na anáfase. Vários estudos mostraram que em alguns embriões, várias divisões nucleares ocorrem antes da divisão citoplasmática.

O processo começa com o aparecimento de uma ranhura ou fenda marcada no plano da placa metafásica, garantindo que a divisão ocorra entre os grupos de cromossomos. O local da fenda é indicado pelo eixo mitótico especificamente, os microtúbulos dos ástilos.

Na fenda marcada, há uma série de microfilamentos formando um anel direcionado ao lado citoplasmático da membrana celular, em grande parte composta por actina e miosina. Essas proteínas interagem entre si, permitindo a contração do anel ao redor da ranhura.

Essa contração é gerada pelo deslizamento dos filamentos dessas proteínas, ao interagir entre si, da mesma maneira que eles, por exemplo, nos tecidos musculares.

A contração do anel é aprofundada por exercer um efeito de "beliscando" que finalmente divide a célula pai, permitindo a separação de células filhas, com seu conteúdo citoplasmático no desenvolvimento.

Citocinese em células vegetais

As células vegetais têm uma parede celular, portanto, seu processo de divisão citoplasmática é diferente da descrita anteriormente e começa na telófase.

A formação de uma nova parede celular começa a montar os microtúbulos do eixo residual, constituindo o Framoplast. Essa estrutura cilíndrica é formada por dois jogos de microtúbulos que se conectam nas extremidades e cujos postes positivos são incorporados em uma placa eletrônica no plano equatorial.

Pequenas vesículas do aparelho de Golgi, cheio de precursores da parede celular, movem -se através dos microtúbulos do Framoplasto para a região equatorial, combinando para formar uma placa de células. O conteúdo das vesículas é segregado nesta placa à medida que cresce.

Esta placa cresce, fundindo -se com a membrana plasmática ao longo do perímetro da célula. Isso ocorre devido à constante reorganização dos microtúbulos do quadroplasto na periferia da placa, permitindo que mais vesículas se movam em direção a este plano e esvazie seu conteúdo.

Dessa maneira, a separação citoplasmática de células filhas ocorre. Finalmente, o conteúdo da placa celular ao lado das microfibras de celulose dentro dela permite concluir a formação da nova parede celular.

Funções

A mitose é um mecanismo de divisão nas células e faz parte de uma das fases do ciclo celular nos eucariotos. De maneira simples, podemos dizer que a principal função desse processo é a reprodução de uma célula em duas células filhas.

Para organismos unicelulares, a divisão celular significa a geração de novos indivíduos, enquanto para organismos multicelulares esse processo faz parte do crescimento e do funcionamento correto do corpo completo (a divisão celular gera o desenvolvimento de tecidos e manutenção de estruturas).

O processo de mitose é ativado de acordo com os requisitos do organismo. Nos mamíferos, por exemplo, os glóbulos vermelhos (eritrócitos) começam a dividir mais células, quando o corpo precisa de uma melhor captura de oxigênio. Da mesma forma, os glóbulos brancos (leucócitos) se reproduzem quando é necessário combater uma infecção.

Por outro lado, algumas células animais especializadas, praticamente não têm o processo de mitose ou são muito lentas. Exemplo disso são células nervosas e células musculares).

Em geral, eles são células que fazem parte do tecido conjuntivo e estrutural do organismo e cuja reprodução é necessária apenas quando uma célula tem algum defeito ou deterioração e precisa ser substituído.

Regulamento de crescimento e divisão celular.

O sistema de crescimento celular e divisão celular é muito mais complexo em organismos multicelulares do que no unicelular. Neste último, a reprodução é basicamente limitada pela disponibilidade de recursos.

Nas células animais, a divisão é detida até que haja um sinal positivo que ativa esse processo. Esta ativação vem na forma de sinais químicos de células vizinhas. Isso permite evitar um crescimento ilimitado de tecidos e a reprodução de células defeituosas, o que pode prejudicar seriamente a vida do organismo.

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Um dos mecanismos que controlam a multiplicação de células é a apoptose, onde uma célula morre (devido à produção de certas proteínas que ativam a autodestruição) se tiver dano considerável ou for infectado por um vírus.

Há também a regulação do desenvolvimento celular através da inibição de fatores de crescimento (como proteína). Assim, as células permanecem na interface, sem prosseguir para a fase M do ciclo celular.

Organismos que o realizam

O processo de mitose é realizado na grande maioria das células eucarióticas, de organismos unicelulares, como a levedura, que o usam como um processo de reprodução assexuada, a organismos multicelulares complexos, como plantas e animais e animais.

Embora em geral, o ciclo celular seja o mesmo para todas as células eucarióticas, há diferenças notáveis ​​entre organismos unicelulares e multicelulares. No primeiro, o crescimento e a divisão das células são favorecidas pela seleção natural. Em organismos multicelulares, a proliferação é limitada por mecanismos rígidos de controle.

Nos organismos unicelulares, a reprodução ocorre acelerada, uma vez que o ciclo celular opera constantemente e as células filhas embarcam rapidamente em direção à miitose para continuar com esse ciclo. Enquanto as células de organismos multicelulares levam consideravelmente mais tempo para crescer e dividir.

Existem também algumas diferenças entre os processos mitóticos das células vegetais e animais, como em algumas das fases desse processo, no entanto, em princípio, o mecanismo opera de maneira semelhante nesses organismos.

Divisão celular em células procarióticas

Célula procariótica

Em geral, as células procarióticas crescem e são divididas a uma taxa mais rápida que as células eucarióticas.

Os organismos com células procarióticas (geralmente unicelulares ou em alguns casos multicelulares) carecem de uma membrana nuclear que isola o material genético dentro de um núcleo, por isso é disperso na célula, em uma área chamada nucleóide. Essas células têm um cromossomo circular principal.

A divisão celular nesses organismos é muito mais direta do que nas células eucarióticas, sem o mecanismo descrito (mitose). Neles, a reprodução é realizada por um processo chamado fissão binária, onde a replicação do DNA começa em um local de cromossomo circular específico (origem da replicação ou ORIC).

São formadas duas origens que migram para lados opostos da célula à medida que a replicação ocorre, e a célula se estende até atingir o dobro do tamanho. No final da replicação, a membrana celular cresce no citoplasma, dividindo a célula progenitor em duas filhas com o mesmo material genético.

Evolução da mitose

A evolução das células eucarióticas trouxe consigo o aumento da complexidade no genoma. Isso implicava o desenvolvimento de mecanismos de divisão mais elaborados.

O que precedeu a mitose?

Existem hipóteses que propõem que a divisão bacteriana seja o mecanismo antecessor de mitose. Uma certa relação entre as proteínas associadas à fissão binária foi encontrada (que podem ser as que ancoram os cromossomos a locais específicos da membrana plasmática das filhas) com a tubulina e a actina das células eucarióticas.

Alguns estudos indicam certas peculiaridades na divisão de protistas unicelulares modernos. Neles a membrana nuclear permanece intacta durante a mitose. Os cromossomos replicados permanecem ancorados em determinados locais desta membrana, separando -se quando o núcleo começa a se esticar durante a divisão celular.

Isso mostra uma certa coincidência com o processo de fissão binária, onde os cromossomos replicados são fixados em certos lugares da membrana celular. A hipótese então propõe que os protistas que apresentam essa qualidade durante sua divisão celular poderiam ter mantido essa característica de uma célula celular ancestral.

Atualmente, explicações sobre por que as células eucarióticas de organismos multicelulares ainda não foram desenvolvidos, é necessário que a membrana nuclear se desintegre durante o processo de divisão celular.

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