Mitose – quando uma célula se divide em duas

mitose

O que é mitose?

Mitose é a divisão de um único núcleo celular que resulta em dois núcleos filhos com a mesma informação genética. Ocorre em células de organismos eucarióticos – procariontes não têm núcleo celular – e geralmente precede uma divisão da célula inteira, da qual emergem duas células-filhas idênticas.

No ciclo celular de divisão de células eucarióticas, a divisão nuclear e a divisão celular estão acopladas. Mitose e citocinese são, portanto, também referidas em conjunto como mitose ou fase M. Durante a interfase entre mitoses sucessivas, o DNA molécula de um cromossomo é duplicada (replicação), após o que cada cromossomo consiste em duas cromátides irmãs idênticas. Durante a mitose, essas cromátides são então separadas e divididas de modo que cada núcleo filho receba uma metade idêntica como um cromossomo filho. Isso significa que uma cópia idêntica de todo o genoma cromossômico da célula-mãe pode ser passada para duas células-filhas.

A célula sofre mitose para criar duas células diplóides idênticas.
A célula sofre mitose para criar duas células diplóides idênticas.

Na mitose, não há alteração no número de cromossomos, o grau de ploidia permanece o mesmo. Se a célula-mãe era haplóide, os núcleos das células-filhas também são haplóides. Se a célula inicial era diplóide, os núcleos das células filhas também são diplóides.

A mitose ocorre principalmente em células somáticas no corpo de organismos multicelulares, enquanto os tipos de divisão celular nas células reprodutivas são chamados de meiose. Para organismos unicelulares, a mitose pode ser considerada uma forma de reprodução assexuada.

A meiose pode ser distinguida da mitose por um modo fundamentalmente diferente de divisão nuclear, em que as cromátides irmãs não são separadas na primeira divisão celular, mas são atribuídas juntas como cromossomos homólogos a um núcleo filho. É integrado ao ciclo de geração e leva a uma redução do conjunto de cromossomos e células-filhas geneticamente diversas.

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Editado por Christina Swords, Ph.D.

Função da mitose

A mitose permite dividir a informação genética contida nos cromossomos de forma que dois núcleos de células filhas voltem a receber a mesma informação genética. Para que isso aconteça, o material genético no núcleo de uma célula-mãe deve primeiro ter sido duplicado – durante a interfase anterior do ciclo celular. Cada cromossomo, que inicialmente consiste em uma cromátide após a divisão nuclear, tem duas cromátides irmãs idênticas após a duplicação, que são conectadas no centrômero. Nas fases da mitose, estes são comprimidos, fixados, arranjados, separados e afastados de modo que duas coleções ordenadas espacialmente diferentes – mas idênticas em número e tipo de cromossomos – são formadas, entre as quais o núcleo é então dividido.

Os cromossomos são conectados no centrômero, mostrado ao longo de uma linha pontilhada.
Os cromossomos são conectados no centrômero, mostrado ao longo de uma linha pontilhada.

Em eucariotos multicelulares, a mitose é o pré-requisito para a formação de um novo núcleo celular e geralmente – com algumas exceções – também para a formação de novas células. Em organismos multicelulares como os humanos, a divisão celular não ocorre em todas as linhas celulares desenvolvidas durante seu desenvolvimento. Assim, as células nervosas e as células musculares não se multiplicam uma vez que a diferenciação esteja completa. Essas células deixam o ciclo de divisão pós-mitótico e entram na chamada fase G0, de forma que o DNA não se replica. Os glóbulos vermelhos humanos maduros não podem mais se dividir porque não têm o núcleo celular e, portanto, a mitose não pode ser iniciada. As células epiteliais do intestino e da pele, por outro lado, multiplicam-se com muito mais freqüência do que a média e, assim, renovam as superfícies interna e externa do corpo.

A divisão nuclear real das células humanas geralmente leva cerca de uma hora; a interfase do ciclo celular de células em divisão contínua, que ocorre entre as fases da mitose, dura consideravelmente mais, cerca de 12-24 horas, dependendo do tipo de célula. Em outros organismos, a duração da mitose pode ser maior, como no feijão com cerca de duas horas, ou menor, como na mosca da fruta, onde costuma durar apenas 9 minutos.

A mitose pode ser estimulada por vários peptídeos ou proteínas denominadas mitógenos. Um exemplo é o fator de promoção da maturação (MPF), a estrutura da proteína da ciclina B com uma quinase (CDK 1).

Diferença entre mitose e meiose

Para distinguir da divisão de mitose, a meiose é um tipo especial de divisão nuclear, em que ocorre uma redução do conjunto de cromossomos e nenhum núcleo filho idêntico é formado. Ocorre na formação de células sexuais (ou seja, óvulos e espermatozoides) para a reprodução sexual e pode resultar na formação de quatro células haplóides a partir de uma célula diplóide inicial em duas etapas de divisão.

Existem duas fases: meiose ie meiose ii. No primeiro estágio (divisão de redução) o conjunto de cromossomos é dividido pela metade, enquanto o segundo estágio (divisão da equação) corresponde aproximadamente ao curso da mitose com um estágio extra de telófase ii.

Fases de uma mitose

Visão geral

Antes do início da mitose, todo o genoma é replicado por um DNA polimerase .

Na prófase da célula animal, os dois centrossomas se separam e migram para pólos opostos da célula. Os centrossomas atuam como centros organizadores de microtúbulos (MTOC) e são pontos de partida para a montagem do fuso de mitose. Em plantas superiores, outros componentes celulares assumem a função de MTOC, porque suas células não têm centrossomas. Os cromossomos se condensam, tornando-se visíveis ao microscópio de luz, e só agora são visíveis na forma de X frequentemente representada (durante a interfase eles estão presentes em uma forma alongada de até vários centímetros de comprimento, como estruturas finas semelhantes a fios). Como os cromossomos já foram duplicados na interfase, eles consistem em duas cromátides irmãs idênticas cada, que ainda estão conectadas no centrômero. O final da prófase é alcançado quando o envelope nuclear se fragmenta.

Na prometáfase, a bainha nuclear se desintegra e as fibras do fuso do aparelho do fuso penetram de ambos os pólos em direção ao centro da célula. Os cromossomos agora podem ser movidos, alinhados e organizados por meio dos microtúbulos aderentes.

Na metáfase, os cromossomos metafásicos altamente condensados são alinhados pelos microtúbulos como fibras do fuso entre os pólos do fuso no meio da célula. A metáfase estará completa quando todos os pares de cromossomos chegarem a essa placa metafásica, os cromossomos se alinharem e seus cinetocoros estiverem conectados com microtúbulos de ambos os pólos.

Na anáfase, as duas cromátides de um cromossomo são separadas e separadas ao longo das fibras do fuso, primeiro o centrômero, em direções opostas em direção aos pólos do fuso. Dessa forma, um conjunto completo de cromátides ou cromossomos filhos é coletado em cada pólo. Isso cria a base para os dois núcleos filhos. A anáfase é considerada concluída quando os cromossomos dos dois futuros núcleos filhos não se separam mais.

A última fase da mitose é chamada de telófase. Segue a anáfase anterior sem transição. As fibras do cinetocoro se rompem, o envelope nuclear é reconstruído e os cromossomos descondensados. Após a descondensação ser concluída, o genes pode ser lido novamente e o núcleo tem sua forma de trabalho novamente.

Na maioria dos casos, a telófase é seguida por citocinese, com a qual os núcleos filhos podem ser atribuídos a duas células filhas. No entanto, essa divisão celular não faz parte da mitose.

Uma representação visual de cada fase da mitose. Da esquerda para a direita: prófase i metáfase i anáfase i telófase i divisão celular.
Uma representação visual de cada fase da mitose. Da esquerda para a direita: prófase, metáfase, anáfase, telófase, divisão celular.

Prófase

Condensação cromossômica

Durante a interfase, a fita dupla contínua de DNA de um cromossomo é livremente envolvida por proteínas de empacotamento em muitos locais e, portanto, acessível. No início da prófase, os filamentos da cromatina que constituem um cromossomo se condensam e encurtam cada vez mais ao se ligarem às condensinas por meio de dobras e voltas múltiplas em loops, espirais e espirais duplas.

Devido à sua estrutura altamente espiralizada, estruturas visíveis são formadas, os laços nucleares ou cromátides de um cromossomo. Essas novas estruturas representam uma forma mais compacta de filamentos de cromatina adequados para transporte. Além disso, neste estado, a seção de DNA de um gene não está acessível e, portanto, não pode ser expressa. Por causa disso, o nucléolo desaparece.

Formação de Fibra do Fuso

Em células animais, dois centrossomas (cada um com um par de centríolos) também foram formados por duplicação durante a interfase. Eles agora migram para lados opostos do núcleo e, assim, formam os pólos do fuso. Os centrossomas organizam a estrutura do aparelho do fuso a partir dos microtúbulos. No início, as fibras do fuso são formadas a partir dos centrossomas em forma de estrela, também chamada de aster ou microtúbulo astral.

As células vegetais não usam centríolos ou centrossomas; em vez disso, outras estruturas assumem a tarefa de organizar os microtúbulos como elementos do aparelho do fuso.

Prometáfase

Em células animais, a prometáfase começa com a degradação do envelope nuclear. Os centrossomas são empurrados para mais longe em pólos opostos e as fibras do fuso se estendem. O fuso mitótico em crescimento penetra de ambos os pólos no nucleoplasma, com conexões sobrepostas entre os pólos, chamadas microtúbulos polares. As fibras do fuso fixam-se nos centrômeros dos cromossomos, formando cinetocoros. Eles permitem o movimento e o alinhamento de um cromossomo e a subsequente separação de suas cromátides na região do centrômero.

Metafase

A metáfase é a terceira fase da mitose se a prometáfase for considerada uma fase separada.

O aparelho do fuso organiza os cromossomos no meio da célula, com distância aproximadamente igual aos pólos do fuso. Assim, os cromossomos ficam lado a lado em uma posição inicial da qual as cromátides irmãs podem ser separadas.

Esse arranjo também é chamado de placa metafásica. Imagens microscópicas desta fase são usadas para identificar visualmente os cromossomos individuais de um conjunto de cromossomos, a fim de determinar o cariótipo.

Um ponto de verificação da mitose também cai nesta fase: somente depois que os microtúbulos se fixaram em ambos os pólos do fuso, a ligação entre as cromátides pode ser liberada.

Uma representação da metáfase, onde os microtúbulos alinham os cromossomos no centro da célula.
Uma representação da metáfase, onde os microtúbulos alinham os cromossomos no centro da célula.

Anáfase

As duas cromátides de um cromossomo são separadas e movidas em direções diferentes. As cromátides irmãs tornam-se assim cromossomos filhos (cromossomos de uma cromátide), que são transportados ao longo das fibras do fuso para os pólos opostos da célula. Neste processo, as fibras do cinetóforo são encurtadas. Enquanto isso, os microtúbulos das fibras polares podem se alongar, fazendo com que os polos se afastem um do outro.

Uma distinção pode ser feita entre o afastamento dos cromossomos – como anáfase I – e o afastamento das fibras do polo do fuso – como anáfase II.

Telófase

Quando os cromossomos filhos finalmente alcançam os pólos do fuso, as fibras do cinetocoro cada vez mais encurtadas se quebram em grande parte. As fibras polares podem inicialmente se alongar ainda mais até que os pólos atinjam sua distância máxima, ponto em que o aparelho do fuso se dissolve. O envelope nuclear dos núcleos filhos é agora amplamente construído a partir de fragmentos da velha membrana nuclear. Os cromossomos se desacondicionam novamente. Os nucléolos também reaparecem em cada núcleo respectivo.

Citocinese

Na maioria dos casos, a célula se divide após a conclusão da formação do núcleo. Nas células animais, um anel contrátil de fibras de actina sulca o citoplasma, dividindo a célula em duas células filhas.

Mitose sem divisão celular

A mitose às vezes não é seguida por citocinese. Em animais multicelulares, a diferenciação dos tecidos pode levar a relações altamente ordenadas nas quais as células com funções não se dividem mais. No tecido do sistema nervoso, por exemplo, a maioria dos neurônios em rede é pós-mitótica e não consegue se dividir. As células maduras do músculo cardíaco também não têm capacidade de se dividir.

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