Para que ocorram os processos de divisão celular (mitose e meiose) é necessário que, logo na fase inicial desses processos, ocorra a duplicação dos cromossomos, para que cada nova célula formada receba cópias dessas estruturas.
Uma vez que os cromossomos possuem DNA em sua estrutura, a sua duplicação implica na duplicação da molécula de DNA. A compreensão desse processo permite entendermos como se dá a transmissão das características hereditárias.
Esquema da relação entre DNA e cromossomos. Os nucleossomos são constituídos de DNA associado a proteínas chamadas histonas.
A molécula de DNA é composta por duas cadeias de nucleotídios emparelhadas e enroladas entre si, formando a estrutura de dupla hélice. Algumas dessas seqüências de nucleotídios, às quais damos o nome de genes, são responsáveis pela síntese de proteínas e estão envolvidas na determinação das características de um indivíduo.
Duplicação semiconservativa
Para iniciar a duplicação da molécula, dá-se, primeiramente, o desemparelhamento e afastamento das duas cadeias, sob a ação de algumas enzimas. Em seguida, nucleotídios livres passam a organizar-se junto a cada uma das cadeias afastadas, emparelhando-se pelas bases nitrogenadas, segundo a regra adenina com timina e guanina com citosina.
Pela ação da enzima polimerase do DNA, esses nucleotídios ligam-se entre si, formando duas novas cadeias. Cada uma das cadeias de nucleotídios do DNA inicial serve de molde para a formação de uma nova cadeia e, dessa forma, cada molécula-filha de DNA conserva uma das cadeias da molécula-mãe e uma cadeia nova. Por isso, a reprodução do DNA é chamada de duplicação semiconservativa.
Esquema simplificado da duplicação de um trecho de DNA, mostrando o emparelhamento das bases nitrogenadas e a ligação entre os nucleotídios.
Podemos definir genes como sendo seqüências de nucleotídios do DNA que contêm informações para a síntese de proteínas e determinação
de características de um indivíduo; e, como a sequência de nucleotídios das moléculas-filhas de DNA são cópias exatas da sequência da molécula-mãe, as informações genéticas são transmitidas da célula-mãe para as células-filhas. Isso significa que todas as células de um organismo pluricelular contêm as mesmas informações genéticas, porque contêm a mesma seqüência de genes.
No caso da meiose em que as células filhas são gametas, a informação genética pode ser transmitida aos descendentes dos
indivíduos, garantindo-se a transmissão das informações de geração a geração e a manutenção das características próprias de cada espécie, ainda que certas mudanças possam ocorrer em virtude das mutações gênicas.
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O mecanismo de divisão celular que garante o crescimento e a renovação das células (com exceção dos gametas, que se dividem por meiose) é denominado mitose. A mitose é também o mecanismo de reprodução assexuada presente em diversos organismos pluricelulares. Certas espécies de planárias (filo Platyhelminthes), por exemplo, graças à sua grande capacidade de regeneração, conseguem recuperar pedaços ocasionalmente perdidos de seu corpo.
O período que vai do início ao fim da divisão de uma célula é denominado ciclo celular. Neste ciclo, a célula cresce e se prepara para a divisão. Nele inclui-se uma fase em que a célula não está se dividindo, chamada intérfase. Já na mitose, propriamente, há quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. É importante ressaltar que, na mitose, ao fim do ciclo celular, o mesmo número de cromossomos e as mesmas informações genéticas da célula-mãe são mantidas nas células-filhas.
Intérfase
A intérfase corresponde ao período que a célula ainda não está se dividindo. Seu material genético está em forma de filamentos de cromatina e comandando todas as suas atividades por meio da síntese do RNA. Pode ser dividida em três fases:
- G1: antecede a duplicação do DNA. A célula cresce e realiza suas atividades normalmente, sintetizando RNA com instruções para a produção de proteínas, inclusive àquelas responsáveis pela sinalização do início da divisão celular.
- S: o DNA e os filamentos de cromatina se duplicam, as histonas (proteínas constituintes dos cromossomos) são sintetizadas e ocorre a duplicação dos centríolos.
- G2: a célula retoma a síntese geral de proteínas iniciada no período G1 e as moléculas envolvidas com a divisão celular são sintetizadas.
Neste período, um grupo de enzimas realiza a verificação das condições da célula que entrará em divisão: se foi atingido o tamanho ideal, se o DNA não está danificado, se o meio em que a célula está encontra-se favorável etc. Esta verificação ocorre durante as fases G1 e G2 em pontos específicos denominados pontos de controle. Caso seja detectado algum problema que pode ser corrigido, o ciclo celular é interrompido ou postergado. Se o problema não tiver solução, a célula tem sua morte programada por um mecanismo conhecido como apoptose. Nele, diversas alterações são realizadas no núcleo e no citoplasma da célula, que acaba morrendo e sendo fagocitada por células de defesa do organismo.
Fases da mitose
Prófase
Na prófase inicia-se a condensação dos cromossomos. Essa condensação é mediada pela ação de uma proteína chamada condensina, que os tornam cada vez mais curtos e grossos. À medida que se condensa, o DNA pausa a síntese das moléculas de RNA. Os filamentos, duplicados, estão unidos no centrômero, e cada filamento recebe o nome de cromátide.
Os centríolos duplicados migram para os polos da célula e, em conjunto com fibras, formam o áster. A partir da região que os centríolos estão localizados, denominada centro celular ou centrossomo, será formado o fuso mitótico.
Os nucléolos desaparecem e inicia-se a fragmentação da carioteca. Em seguida, os microtúbulos do fuso mitótico ligam-se ao cinetócoro (estrutura proteica localizada na região do centrômero) e levam os cromossomos para a região mediana da célula. Seu término é marcado pela chegada dos cromossomos no meio do caminho entre os polos celulares, ou seja, no plano equatorial.
Metáfase
A metáfase é marcada pelo grau máximo de condensação dos cromossomos. Os centríolos ocupam os polos opostos da célula e o cinetócoro de cada cromátide continua ligado às fibras do fuso mitótico. Dispostos na região equatorial da célula, os cromossomos formam a chamada placa equatorial ou placa metafísica, e cada uma das cromátides-irmãs se volta para cada um dos polos da célula.
Anáfase
Na anáfase, as cromátides de separam e passam a ser chamadas de cromossomos-filhos ou cromossomos-irmãos. Com o encurtamento das fibras do fuso mitótico, são puxadas para os polos opostos da célula.
Telófase
Nesta etapa, já nos polos celulares, os cromossomos se descondensam e inicia-se ao redor de cada conjunto cromossômico a formação de novos envelopes nucleares, reconstituindo dois novos núcleos. A telófase marca o término da mitose, antecedendo a citocinese, processo pelo qual o citoplasma se divide e forma, por fim, duas células-filhas.
Leia também:
- Catástrofe mitótica
Referência:
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia das Células 1. 4ª edição. São Paulo: Editora Moderna, 2015.
Texto originalmente publicado em //www.infoescola.com/biologia/mitose/
Assinale a alternativa correta quanto à mitose na espécie humana, referente à fase da anáfase (1), da prófase (2), da telófase (3) e da metáfase (4), respectivamente: