Ciclo de célula(cyclus celularis) é o período entre uma divisão celular e outra, ou o período entre a divisão celular e sua morte. O ciclo celular é dividido em 4 períodos.

O primeiro período é mitótico;

2º - pós-mitótico, ou pré-sintético, é designado pela letra G1;

3º - sintético, é designado pela letra S;

4º - pós-sintético, ou pré-mitótico, é designado pela letra G 2,

e o período mitótico é representado pela letra M.

Após a mitose, começa o próximo período G1. Durante este período, a massa da célula filha é 2 vezes menor que a da célula mãe. Esta célula possui 2 vezes menos proteínas, DNA e cromossomos, ou seja, normalmente deveria haver 2p cromossomos e 2c DNA.

O que acontece no período G1? Nesse momento, ocorre a transcrição do RNA na superfície do DNA, que participa da síntese de proteínas. Devido às proteínas, a massa da célula filha aumenta. Neste momento, são sintetizados precursores de DNA e enzimas envolvidas na síntese de DNA e precursores de DNA. Os principais processos do período G1 são a síntese de proteínas e receptores celulares. Depois vem o período S. Durante este período, ocorre a replicação do DNA dos cromossomos. Como resultado, no final do período S o conteúdo de DNA é 4c. Mas haverá 2n cromossomos, embora na verdade também existam 4n, mas o DNA dos cromossomos durante esse período está tão entrelaçado que cada cromossomo irmão no cromossomo mãe ainda não é visível. À medida que seu número aumenta como resultado da síntese de DNA e da transcrição de RNAs ribossômicos, mensageiros e de transporte, a síntese de proteínas aumenta naturalmente. Neste momento, pode ocorrer duplicação dos centríolos nas células. Assim, uma célula do período S entra no período G 2. No início do período G2, continua o processo ativo de transcrição de vários RNAs e o processo de síntese protéica, principalmente proteínas tubulínicas, necessárias ao fuso de divisão. Pode ocorrer duplicação do centríolo. As mitocôndrias sintetizam intensamente ATP, que é uma fonte de energia, e a energia é necessária para a divisão celular mitótica. Após o período G2, a célula entra no período mitótico.

Algumas células podem sair do ciclo celular. A saída de uma célula do ciclo celular é indicada pela letra G0. Uma célula que entra neste período perde a capacidade de sofrer mitose. Além disso, algumas células perdem temporariamente a capacidade de mitose, outras permanentemente.

Se uma célula perde temporariamente a capacidade de sofrer divisão mitótica, ela sofre diferenciação inicial. Nesse caso, uma célula diferenciada se especializa para desempenhar uma função específica. Após a diferenciação inicial, essa célula consegue retornar ao ciclo celular e entrar no período Gj e, após passar pelo período S e pelo período G2, sofrer divisão mitótica.

Onde no corpo as células estão localizadas no período G0? Essas células são encontradas no fígado. Mas se o fígado for danificado ou parte dele for removida cirurgicamente, todas as células que sofreram diferenciação inicial retornam ao ciclo celular e, devido à sua divisão, ocorre a rápida restauração das células do parênquima hepático.

As células-tronco também estão no período G0, mas quando uma célula-tronco começa a se dividir, ela passa por todos os períodos de interfase: G1, S, G2.

Aquelas células que finalmente perdem a capacidade de divisão mitótica passam primeiro pela diferenciação inicial e desempenham certas funções, e depois pela diferenciação final. Na diferenciação terminal, a célula é incapaz de retornar ao ciclo celular e eventualmente morre. Onde no corpo essas células estão localizadas? Em primeiro lugar, estas são células sanguíneas. Os granulócitos sanguíneos que sofreram diferenciação funcionam por 8 dias e depois morrem. Os glóbulos vermelhos funcionam durante 120 dias e depois também morrem (no baço). Em segundo lugar, estas são as células da epiderme da pele. As células epidérmicas sofrem primeiro diferenciação inicial e depois final, e como resultado se transformam em escamas córneas, que são então removidas da superfície da epiderme. Na epiderme da pele, as células podem estar no período G0, no período G1, no período G2 e no período S.

Os tecidos com células em divisão frequente são mais afetados do que os tecidos com células em divisão rara, porque vários fatores químicos e físicos destroem os microtúbulos fusiformes.

MITOSE

A mitose é fundamentalmente diferente da divisão direta ou amitose porque durante a mitose há uma distribuição uniforme do material cromossômico entre as células-filhas. A mitose é dividida em 4 fases. A 1ª fase é chamada prófase, 2º - metáfase, 3º - anáfase, 4º - telófase.

Se uma célula possui meio conjunto (haplóide) de cromossomos, constituindo 23 cromossomos (células sexuais), então esse conjunto é designado pelo símbolo Nos cromossomos e DNA 1c, se diplóide - cromossomos 2p e DNA 2c (células somáticas imediatamente após divisão mitótica ), um conjunto aneuplóide de cromossomos - em células anormais.

Prófase. A prófase é dividida em precoce e tardia. Durante o início da prófase, ocorre a espiralização dos cromossomos e eles se tornam visíveis na forma de fios finos e formam uma bola densa, ou seja, forma-se uma figura esférica densa. Com o início da prófase tardia, os cromossomos espiralam ainda mais, como resultado do fechamento dos genes dos organizadores dos cromossomos nucleolares. Portanto, a transcrição do rRNA e a formação de subunidades cromossômicas param e o nucléolo desaparece. Ao mesmo tempo, ocorre a fragmentação da membrana nuclear. Fragmentos da membrana nuclear dobram-se em pequenos vacúolos. A quantidade de EPS granular no citoplasma diminui. Os tanques granulares de EPS são fragmentados em estruturas menores. O número de ribossomos na superfície das membranas do RE diminui drasticamente. Isto leva a uma diminuição na síntese de proteínas em 75%. Neste ponto, o centro da célula duplica. Os 2 centros celulares resultantes começam a divergir em direção aos pólos. Cada um dos centros celulares recém-formados consiste em 2 centríolos: mãe e filha.

Com a participação dos centros celulares, começa a se formar um fuso de fissão, que consiste em microtúbulos. Os cromossomos continuam a espiralar, resultando na formação de uma bola solta de cromossomos localizada no citoplasma. Assim, a prófase tardia é caracterizada por uma bola solta de cromossomos.

Metáfase. Durante a metáfase, as cromátides dos cromossomos maternos tornam-se visíveis. Os cromossomos maternos se alinham no plano equatorial. Se você olhar para esses cromossomos do equador da célula, eles são percebidos como placa equatorial(lâmina equatorial). Se você olhar para a mesma placa do lado do poste, ela será percebida como estrela mãe(monastro). Durante a metáfase, a formação do fuso é concluída. Dois tipos de microtúbulos são visíveis no fuso. Alguns microtúbulos são formados a partir do centro da célula, ou seja, do centríolo, e são chamados microtúbulos centriolares(microtúbulos cenriolaris). Outros microtúbulos começam a se formar a partir dos cinetocoros dos cromossomos. O que são cinetocoros? Na área das constrições cromossômicas primárias existem os chamados cinetocoros. Esses cinetocoros têm a capacidade de induzir a automontagem de microtúbulos. É aqui que começam os microtúbulos, que crescem em direção aos centros das células. Assim, as extremidades dos microtúbulos do cinetocoro estendem-se entre as extremidades dos microtúbulos centriolares.

Anáfase. Durante a anáfase ocorre a separação simultânea dos cromossomos filhos (cromátides), que começam a se mover, alguns para um e outros para o outro pólo. Neste caso, aparece uma estrela dupla, ou seja, 2 estrelas filhas (diastr). O movimento das estrelas é realizado graças ao fuso e ao fato de os próprios pólos da célula se afastarem um pouco uns dos outros.

Mecanismo, movimentos de estrelas filhas. Esse movimento é garantido pelo fato de as extremidades dos microtúbulos do cinetocoro deslizarem ao longo das extremidades dos microtúbulos centriolares e puxarem as cromátides das estrelas filhas em direção aos pólos.

Telófase. Durante a telófase, o movimento das estrelas filhas para e os núcleos começam a se formar. Os cromossomos sofrem despiralização e um envelope nuclear (nucleolema) começa a se formar ao redor dos cromossomos. Como as fibrilas de DNA dos cromossomos sofrem despiralização, a transcrição começa

RNA em genes descobertos. Como ocorre a despiralização das fibrilas do DNA cromossômico, o rRNA na forma de fios finos começa a ser transcrito na região dos organizadores nucleolares, ou seja, forma-se o aparelho fibrilar do nucléolo. Em seguida, as proteínas ribossômicas são transportadas para as fibrilas de rRNA, que são complexadas com rRNA, resultando na formação de subunidades ribossômicas, ou seja, forma-se um componente granular do nucléolo. Isso ocorre já no final da telófase. citotomia, isto é, a formação de uma constrição. Quando uma constrição se forma ao longo do equador, o citolema invagina. O mecanismo de invaginação é o seguinte. Os tonofilamentos, constituídos por proteínas contráteis, estão localizados ao longo do equador. Esses tonofilamentos retraem o citolema. Em seguida, o citolema de uma célula-filha se separa de outra célula-filha semelhante. Assim, como resultado da mitose, novas células-filhas são formadas. As células filhas têm 2 vezes menos massa em comparação com a mãe. Eles também têm menos DNA - corresponde a 2c, e metade do número de cromossomos - corresponde a 2p. Assim, a divisão mitótica encerra o ciclo celular.

Significado biológico da mitoseé que devido à divisão, ocorre o crescimento do corpo, ocorre a regeneração fisiológica e reparadora de células, tecidos e órgãos.

As fases G1, S e G2 do ciclo celular são chamadas coletivamente de interfase. Uma célula em divisão passa a maior parte do tempo em interfase à medida que cresce em preparação para a divisão. A fase de mitose envolve a separação nuclear seguida de citocinese (divisão do citoplasma em duas células separadas). No final do ciclo mitótico, formam-se dois ciclos diferentes. Cada célula contém material genético idêntico.

O tempo necessário para completar a divisão celular depende do seu tipo. Por exemplo, as células da medula óssea, as células da pele, as células do estômago e do intestino dividem-se rápida e constantemente. Outras células se dividem conforme necessário, substituindo células danificadas ou mortas. Esses tipos de células incluem células dos rins, fígado e pulmões. Outras, incluindo as células nervosas, param de se dividir após a maturação.

Períodos e fases do ciclo celular

Esquema das principais fases do ciclo celular

Os dois períodos principais do ciclo celular eucariótico incluem interfase e mitose:

Interfase

Durante este período, a célula duplica e sintetiza DNA. Estima-se que uma célula em divisão passe cerca de 90-95% do seu tempo em interfase, que consiste nas 3 fases seguintes:

• Fase G1: o período de tempo antes da síntese do DNA. Durante esta fase, a célula aumenta em tamanho e número em preparação para a divisão. nesta fase eles são diplóides, o que significa que possuem dois conjuntos de cromossomos.
• Fase S: fase do ciclo durante a qual o DNA é sintetizado. A maioria das células tem uma janela estreita de tempo durante a qual ocorre a síntese de DNA. O conteúdo cromossômico dobra nesta fase.
• Fase G2: o período após a síntese do DNA, mas antes do início da mitose. A célula sintetiza proteínas adicionais e continua a crescer em tamanho.

Fases da mitose

Durante a mitose e a citocinese, o conteúdo da célula-mãe é distribuído uniformemente entre as duas células-filhas. A mitose tem cinco fases: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase.

• Prófase: nesta fase, ocorrem alterações tanto no citoplasma quanto na célula em divisão. condensa em cromossomos discretos. Os cromossomos começam a migrar para o centro da célula. O envelope nuclear se rompe e as fibras do fuso se formam em pólos opostos da célula.
• Prometáfase: a fase da mitose em células somáticas eucarióticas após a prófase e a metáfase anterior. Na prometáfase, a membrana nuclear se divide em numerosas “vesículas de membrana” e os cromossomos em seu interior formam estruturas proteicas chamadas cinetocoros.
• Metáfase: nesta fase, o nuclear desaparece completamente, forma-se um fuso e os cromossomos ficam localizados na placa metafásica (plano igualmente distante dos dois pólos da célula).
• Anáfase: nesta fase, os cromossomos emparelhados () se separam e começam a se mover em direção às extremidades opostas (pólos) da célula. O fuso de fissão, que não está conectado ao fuso, estende e alonga a célula.
• Telófase: Nesta fase, os cromossomos atingem novos núcleos e o conteúdo genético da célula é dividido igualmente em duas partes. A citocinese (divisão celular eucariótica) começa antes do final da mitose e termina logo após a telófase.

Citocinese

Citocinese é o processo de separação do citoplasma nas células eucarióticas que produz várias células-filhas. A citocinese ocorre no final do ciclo celular após a mitose ou.

Durante a divisão celular animal, a citocinese ocorre quando o anel contrátil forma um sulco dividido que comprime a membrana celular ao meio. É construída a placa celular, que divide a célula em duas partes.

Depois que a célula completa todas as fases do ciclo celular, ela retorna à fase G1 e todo o ciclo se repete novamente. As células do corpo também são capazes de entrar em um estado de repouso, denominado fase Gap 0 (G0), em qualquer ponto do seu ciclo de vida. Eles podem permanecer neste estágio por um longo período de tempo até que sejam dados sinais para avançar no ciclo celular.

As células que contêm mutações genéticas são colocadas permanentemente na fase G0 para evitar que se repliquem. Quando o ciclo celular dá errado, o crescimento celular normal é interrompido. Podem desenvolver-se, ganhando controle de seus próprios sinais de crescimento e continuar a reproduzir-se sem controle.

Ciclo celular e meiose

Nem todas as células se dividem através do processo de mitose. Organismos que se reproduzem sexualmente também passam por um tipo de divisão celular chamada meiose. A meiose ocorre e é semelhante ao processo de mitose. No entanto, após um ciclo celular completo, a meiose produz quatro células-filhas. Cada célula contém metade do número de cromossomos da célula original (pai). Isso significa que as células sexuais são. Quando células sexuais haplóides masculinas e femininas se unem em um processo denominado zigoto, elas formam um chamado zigoto.

A reprodução e o desenvolvimento dos organismos, a transmissão de informações hereditárias e a regeneração baseiam-se na divisão celular. A célula como tal existe apenas no intervalo de tempo entre as divisões.

O período de existência celular desde o momento de sua formação pela divisão da célula-mãe (ou seja, a própria divisão também está incluída neste período) até o momento de sua própria divisão ou morte é denominado vital ou ciclo de célula.

O ciclo de vida de uma célula é dividido em várias fases:

• fase de fissão (esta fase quando ocorre a divisão mitótica);
• fase de crescimento (imediatamente após a divisão inicia-se o crescimento celular, aumenta de volume e atinge determinado tamanho);
• fase de repouso (nesta fase, o destino da célula no futuro ainda não está determinado: a célula pode iniciar os preparativos para a divisão ou seguir o caminho da especialização);
• fase de diferenciação (especialização) (ocorre no final da fase de crescimento - neste momento a célula recebe certas características estruturais e funcionais);
• fase de maturidade (período de funcionamento celular, desempenho de determinadas funções dependendo da especialização);
• fase de envelhecimento (período de enfraquecimento das funções vitais de uma célula, que termina com sua divisão ou morte).

A duração do ciclo celular e o número de fases nele incluídas são diferentes para as células. Por exemplo, após o final do período embrionário, as células do tecido nervoso param de se dividir e funcionar ao longo da vida do organismo e depois morrem. Outro exemplo são as células embrionárias. Na fase de esmagamento, tendo completado uma divisão, passam imediatamente para a seguinte, contornando todas as outras fases.

Existem os seguintes métodos de divisão celular:

1. mitose ou cariocinese - divisão indireta;
2. meiose ou divisão de redução - divisão, que é característica da fase de maturação das células germinativas ou formação de esporos em plantas com esporos superiores.

A mitose é um processo contínuo, como resultado do qual ocorre primeiro a duplicação e, em seguida, o material hereditário é distribuído uniformemente entre as células-filhas. Como resultado da mitose, aparecem duas células, cada uma delas contendo o mesmo número de cromossomos que estavam contidos na célula-mãe. Porque Os cromossomos das células-filhas são derivados dos cromossomos da mãe através da replicação precisa do DNA, e seus genes possuem exatamente a mesma informação hereditária. As células-filhas são geneticamente idênticas à célula-mãe.
Assim, durante a mitose, ocorre a transferência exata de informações hereditárias das células-mãe para as células-filhas. O número de células no corpo aumenta como resultado da mitose, que é um dos principais mecanismos de crescimento. Deve-se lembrar que células com diferentes conjuntos de cromossomos podem se dividir por mitose - não apenas diplóides (células somáticas da maioria dos animais), mas também haplóides (muitas algas, gametófitos de plantas superiores), triplóides (endosperma de angiospermas) ou poliplóides.

Existem muitas espécies de plantas e animais que se reproduzem assexuadamente usando apenas uma divisão celular mitótica, ou seja, A mitose está subjacente à reprodução assexuada. Graças à mitose, ocorre a substituição celular e a regeneração de partes perdidas do corpo, o que está sempre presente, de uma forma ou de outra, em todos os organismos multicelulares. A divisão celular mitótica ocorre sob controle genético completo. A mitose é o evento central do ciclo mitótico da célula.

Ciclo mitótico - um complexo de eventos interligados e determinados cronologicamente que ocorrem durante a preparação de uma célula para divisão e durante a própria divisão celular. A duração do ciclo mitótico pode variar muito entre os diferentes organismos. Os ciclos mitóticos mais curtos são encontrados nos ovos de clivagem de alguns animais (por exemplo, em um peixinho dourado, as primeiras divisões de clivagem ocorrem a cada 20 minutos). A duração mais comum dos ciclos mitóticos é de 18 a 20 horas. Existem também ciclos que duram vários dias. Mesmo em diferentes órgãos e tecidos do mesmo organismo, a duração do ciclo mitótico pode ser diferente. Por exemplo, em camundongos, as células do tecido epitelial do duodeno se dividem a cada 11 horas, do jejuno - a cada 19 horas e na córnea do olho - a cada 3 dias.

Os cientistas não sabem exatamente quais fatores induzem uma célula a sofrer mitose. Supõe-se que o papel principal aqui seja desempenhado pela relação nuclear-citoplasmática (a razão entre os volumes do núcleo e do citoplasma). Também há evidências de que as células mortas produzem substâncias que podem estimular a divisão celular.

Existem dois eventos principais no ciclo mitótico: interfase e na verdade ele mesmo divisão .

Novas células são formadas através de dois processos sequenciais:

1. mitose, levando à duplicação nuclear;
2. citocinese - separação do citoplasma, durante a qual aparecem duas células-filhas, cada uma contendo um núcleo-filho.

A divisão celular em si geralmente leva de 1 a 3 horas, portanto a maior parte da vida da célula ocorre na interfase. Interfase é o período de tempo entre duas divisões celulares. A duração da interfase geralmente representa até 90% de todo o ciclo celular. A interfase consiste em três períodos: pré-sintético ou G 1, sintético ou S, e pós-sintético ou G2.

Pré-sintético período é o período mais longo de interfase, sua duração varia de 10 horas a vários dias. Imediatamente após a divisão, as características organizacionais da célula em interfase são restauradas: a formação do nucléolo é completada, ocorre intensa síntese protéica no citoplasma, levando a um aumento na massa celular, fornecimento de precursores de DNA, enzimas que catalisam a replicação do DNA reação, etc. são formados. Aqueles. Durante o período pré-sintético, ocorrem processos de preparação para o próximo período de interfase - o período sintético.

Duração sintético O período pode variar: nas bactérias é de alguns minutos, nas células de mamíferos pode durar de 6 a 12 horas. Durante o período sintético, ocorre a duplicação das moléculas de DNA - o principal evento da interfase. Nesse caso, cada cromossomo torna-se bicromátide e seu número não muda. Simultaneamente à replicação do DNA no citoplasma, ocorre um intenso processo de síntese das proteínas que compõem os cromossomos.

Apesar do período G 2 ser denominado pós-sintético , os processos de síntese continuam nesta fase da interfase. É denominado pós-sintético apenas porque começa após o término do processo de síntese do DNA (replicação). Se no período pré-sintético ocorre o crescimento e a preparação para a síntese do DNA, então no período pós-sintético a célula está preparada para a divisão, que também é caracterizada por processos intensivos de síntese. Nesse período, continua o processo de síntese das proteínas que compõem os cromossomos; são sintetizadas substâncias energéticas e enzimas necessárias para garantir o processo de divisão celular; começa a espiralização dos cromossomos, são sintetizadas proteínas necessárias à construção do aparelho mitótico da célula (fuso de divisão); há um aumento na massa do citoplasma e o volume do núcleo aumenta muito. No final do período pós-sintético, a célula começa a se dividir.

Ciclo de célula

O ciclo celular é o período de existência de uma célula desde o momento de sua formação por divisão da célula-mãe até sua própria divisão ou morte.

Duração do ciclo celular dos eucariotos

A duração do ciclo celular varia entre as diferentes células. Células de reprodução rápida de organismos adultos, como células hematopoiéticas ou basais da epiderme e intestino delgado, podem entrar no ciclo celular a cada 12-36 horas.Ciclos celulares curtos (cerca de 30 minutos) são observados durante a rápida fragmentação de ovos de equinodermos, anfíbios e outros animais. Sob condições experimentais, muitas linhas de cultura celular têm um ciclo celular curto (cerca de 20 horas). Para as células que se dividem mais ativamente, o período entre as mitoses é de aproximadamente 10 a 24 horas.

Fases do ciclo celular eucariótico

O ciclo celular eucariótico consiste em dois períodos:

Um período de crescimento celular denominado “interfase”, durante o qual o DNA e as proteínas são sintetizados e ocorre a preparação para a divisão celular.

O período de divisão celular, denominado “fase M” (da palavra mitose - mitose).

A interfase consiste em vários períodos:

Fase G1 (do inglês gap - gap), ou fase inicial de crescimento, durante a qual ocorre a síntese de mRNA, proteínas e outros componentes celulares;

Fase S (da síntese inglesa - sintética), durante a qual ocorre a replicação do DNA do núcleo da célula, também ocorre a duplicação dos centríolos (se existirem, é claro).

Fase G2, durante a qual ocorre a preparação para a mitose.

Em células diferenciadas que não se dividem mais, pode não haver fase G1 no ciclo celular. Essas células estão na fase de repouso G0.

O período de divisão celular (fase M) inclui duas etapas:

mitose (divisão do núcleo celular);

citocinese (divisão do citoplasma).

Por sua vez, a mitose é dividida em cinco estágios; in vivo, esses seis estágios formam uma sequência dinâmica.

A descrição da divisão celular é baseada em dados de microscopia óptica em combinação com fotografia microcine e nos resultados de microscopia óptica e eletrônica de células fixadas e coradas.

Regulação do ciclo celular

A sequência regular de alterações nos períodos do ciclo celular ocorre através da interação de proteínas como quinases e ciclinas dependentes de ciclina. As células na fase G0 podem entrar no ciclo celular quando expostas a fatores de crescimento. Vários fatores de crescimento, como fatores de crescimento derivados de plaquetas, epidérmicos e nervosos, ao se ligarem aos seus receptores, desencadeiam uma cascata de sinalização intracelular, levando em última análise à transcrição de genes de ciclina e quinases dependentes de ciclina. As quinases dependentes de ciclina tornam-se ativas apenas quando interagem com as ciclinas correspondentes. O conteúdo de várias ciclinas na célula muda ao longo do ciclo celular. A ciclina é um componente regulador do complexo quinase dependente de ciclina. A quinase é o componente catalítico deste complexo. As quinases não são ativas sem ciclinas. Diferentes ciclinas são sintetizadas em diferentes estágios do ciclo celular. Assim, o conteúdo de ciclina B em oócitos de rã atinge o máximo no momento da mitose, quando é lançada toda a cascata de reações de fosforilação catalisadas pelo complexo ciclina B/quinase dependente de ciclina. Ao final da mitose, a ciclina é rapidamente destruída pelas proteinases.

Pontos de verificação do ciclo celular

Para determinar a conclusão de cada fase do ciclo celular, é necessária a presença de pontos de verificação. Se a célula “passar” pelo ponto de verificação, ela continuará a “se mover” ao longo do ciclo celular. Se algumas circunstâncias, como danos no DNA, impedirem a célula de passar por um ponto de controle, que pode ser comparado a uma espécie de ponto de controle, então a célula para e outra fase do ciclo celular não ocorre, pelo menos até que os obstáculos sejam removidos. , evitando que a célula passe pelo ponto de verificação. Existem pelo menos quatro pontos de verificação no ciclo celular: um ponto de verificação em G1, que verifica se há DNA intacto antes de entrar na fase S, um ponto de verificação na fase S, que verifica a replicação correta do DNA, um ponto de verificação em G2, que verifica se há lesões perdidas quando passando por pontos de verificação anteriores ou obtidos em estágios subsequentes do ciclo celular. Na fase G2, a replicação completa do DNA é detectada e as células nas quais o DNA está sub-replicado não entram na mitose. No ponto de verificação da montagem do fuso, verifica-se se todos os cinetocoros estão ligados aos microtúbulos.

Distúrbios do ciclo celular e formação de tumores

Um aumento na síntese da proteína p53 leva à indução da síntese da proteína p21, um inibidor do ciclo celular.

A interrupção da regulação normal do ciclo celular é a causa da maioria dos tumores sólidos. No ciclo celular, como já mencionado, a passagem pelos pontos de controle só é possível se as etapas anteriores forem concluídas normalmente e não houver quebras. As células tumorais são caracterizadas por alterações nos componentes dos pontos de verificação do ciclo celular. Quando os pontos de verificação do ciclo celular são inativados, observa-se disfunção de vários supressores tumorais e proto-oncogenes, em particular p53, pRb, Myc e Ras. A proteína p53 é um dos fatores de transcrição que inicia a síntese da proteína p21, que é um inibidor do complexo CDK-ciclina, que leva à parada do ciclo celular nos períodos G1 e G2. Assim, uma célula cujo DNA está danificado não entra na fase S. Com mutações que levam à perda dos genes da proteína p53, ou com suas alterações, não ocorre o bloqueio do ciclo celular, as células entram em mitose, o que leva ao aparecimento de células mutantes, a maioria das quais inviáveis, outras dão origem às células malignas.

As ciclinas são uma família de proteínas que são ativadoras de proteínas quinases dependentes de ciclina (CDKs), enzimas-chave envolvidas na regulação do ciclo celular eucariótico. As ciclinas recebem esse nome devido ao fato de sua concentração intracelular mudar periodicamente à medida que as células passam pelo ciclo celular, atingindo um máximo em determinados estágios do ciclo.

A subunidade catalítica da proteína quinase dependente de ciclina é parcialmente ativada pela interação com uma molécula de ciclina, que forma a subunidade reguladora da enzima. A formação deste heterodímero torna-se possível após a ciclina atingir uma concentração crítica. Em resposta a uma diminuição na concentração de ciclina, a enzima é inativada. Para a ativação completa da proteína quinase dependente de ciclina, deve ocorrer fosforilação e desfosforilação específicas de certos resíduos de aminoácidos nas cadeias polipeptídicas deste complexo. Uma das enzimas que realiza tais reações é a CAK quinase (CAK - CDK ativando quinase).

Quinase dependente de ciclina

As quinases dependentes de ciclina (CDK) são um grupo de proteínas reguladas por ciclina e moléculas semelhantes a ciclina. A maioria das CDKs está envolvida nas transições de fase do ciclo celular; eles também regulam a transcrição e o processamento de mRNA. CDKs são serina/treonina quinases que fosforilam resíduos proteicos correspondentes. São conhecidas várias CDKs, cada uma das quais é ativada por uma ou mais ciclinas e outras moléculas semelhantes após atingir sua concentração crítica, e na maioria das vezes as CDKs são homólogas, diferindo principalmente na configuração do sítio de ligação da ciclina. Em resposta a uma diminuição na concentração intracelular de uma determinada ciclina, a CDK correspondente é reversivelmente inativada. Se as CDKs são ativadas por um grupo de ciclinas, cada uma delas, como se transferisse proteínas quinases entre si, mantém as CDKs no estado ativado por um longo tempo. Tais ondas de ativação de CDK ocorrem durante as fases G1 e S do ciclo celular.

Lista de CDKs e seus reguladores

CDK1; ciclina A, ciclina B

CDK2; ciclina A, ciclina E

CDK4; ciclina D1, ciclina D2, ciclina D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; ciclina D1, ciclina D2, ciclina D3

CDK7; ciclina H

CDK8; ciclina C

CDK9; ciclina T1, ciclina T2a, ciclina T2b, ciclina K

CDK11 (CDC2L2); ciclina L

A amitose (ou divisão celular direta) ocorre com menos frequência nas células somáticas dos eucariotos do que na mitose. Foi descrito pela primeira vez pelo biólogo alemão R. Remak em 1841, o termo foi proposto por um histologista. V. Flemming mais tarde - em 1882. Na maioria dos casos, a amitose é observada em células com atividade mitótica reduzida: são células envelhecidas ou patologicamente alteradas, muitas vezes condenadas à morte (células da membrana embrionária de mamíferos, células tumorais, etc.). Na amitose, o estado interfásico do núcleo é morfologicamente preservado, o nucléolo e o envelope nuclear são claramente visíveis. Não há replicação de DNA. A espiralização da cromatina não ocorre, os cromossomos não são detectados. A célula mantém sua atividade funcional característica, que desaparece quase completamente durante a mitose. Durante a amitose, apenas o núcleo se divide, sem a formação de fuso de fissão, de modo que o material hereditário é distribuído aleatoriamente. A ausência de citocinese leva à formação de células binucleadas, que posteriormente são incapazes de entrar no ciclo mitótico normal. Com amitoses repetidas, podem se formar células multinucleadas.

Este conceito ainda apareceu em alguns livros didáticos até a década de 1980. Atualmente, acredita-se que todos os fenômenos atribuídos à amitose são o resultado de uma interpretação incorreta de preparações microscópicas insuficientemente bem preparadas, ou da interpretação de fenômenos que acompanham a destruição celular ou outros processos patológicos como a divisão celular. Ao mesmo tempo, algumas variantes da divisão nuclear em eucariotos não podem ser chamadas de mitose ou meiose. Trata-se, por exemplo, da divisão dos macronúcleos de muitos ciliados, onde ocorre a segregação de pequenos fragmentos de cromossomos sem a formação de fuso.