Divisão celular mitose e suas fases

O que é mitose?

Mitose é um tipo de divisão celular em que uma célula (a célula-mãe) se divide para produzir duas novas células (as filhas) que são geneticamente idênticas a ela. No contexto do ciclo celular, a mitose é a parte do processo de divisão em que o DNA do núcleo das células é dividido em dois conjuntos iguais de cromossomos.

A grande maioria das divisões celulares que ocorrem no nosso corpo envolvem a mitose. Durante o desenvolvimento e o crescimento, a mitose preenche o corpo do organismo com células e, ao longo da vida de um organismo, substitui células velhas e desgastadas por novas. Para eucariontes unicelulares como a levedura, as divisões mitóticas são, na verdade, a sua forma de reprodução, adicionando novos indivíduos à população.

Em todos esses casos, o "objetivo" da mitose é assegurar que cada célula-filha receba um conjunto inteiro e perfeito de cromossomos. Células com quantidade excessiva ou insuficiente de cromossomos não costumam funcionar direito e podem, inclusive, não sobreviver ou até mesmo causar câncer. Então, quando as células sofrem mitose, elas não dividem seu DNA aleatoriamente e jogam-no em pilhas para as células-filhas. Em vez disso, elas separam seus cromossomos duplicados em uma série de etapas cuidadosamente organizadas.

Fases da mitose

A mitose consiste em quatro fases básicas: prófase, metáfase, anáfase, telófase. Alguns livros-texto listam até cinco, dividindo a prófase em uma fase anterior (chamada prófase) e uma fase posterior (chamada prometáfase). Essas fases ocorrem em uma ordem estritamente sequencial, sendo que a citocinese - o processo de divisão dos conteúdos das células para formar duas novas células - começa na anáfase ou na telófase.

Estágios da mitose: prófase, metáfase, anáfase, telófase. A citocinese normalmente sobrepõe-se à anáfase e/ou telófase.

Dá para lembrar a ordem das fases com o famoso mnemônico: [ProMETo] a Ana Telefonar. Mas não se preocupe tanto com nomes – o mais importante é entender o que está acontecendo em cada estágio, e porque ele é importante para a divisão dos cromossomos.

Estágio final da fase G2. A célula tem dois centrômeros, cada um com dois centríolos, e o DNA foi copiado. Neste estágio, o DNA está envolto por uma membrana nuclear intacta, e o nucléolo está presente no núcleo.

Vamos começar observando uma célula um pouco antes de ela começar a mitose. Esta célula está na interfase (fase G${}_2$start subscript, 2, end subscript tardia) e já copiou o seu DNA, de modo que cada cromossomo no núcleo consiste em duas cópias conectadas, chamadas cromátides irmãs. Você não consegue ver os cromossomos muito claramente neste ponto porque eles ainda estão em sua forma longa, fibrosa e descondensada.

Essa célula animal também fez uma cópia de seus centrômeros, uma organela que irá desempenhar um papel chave em orquestrar a mitose, então há dois centrômeros. (As células das plantas geralmente não tem centrossomos com centríolos, mas têm um tipo diferente de centro organizador de microtúbulos que tem um papel similar).

Estágio inicial da prófase. O fuso mitótico começa a se formar, os cromossomos começam a se condensar, e o nucléolo desaparece.

No estágio inicial da prófase, a célula começa a quebrar algumas estruturas e a formar outras, preparando o cenário para a divisão dos cromossomos.

• Os cromossomos começam a se condensar (o que facilita sua separação mais tarde).
• O fuso mitótico começa se formar. O fuso é uma estrutura feita de microtúbulos, fibras fortes que são parte do "esqueleto" da célula. Sua função é organizar os cromossomos e movê-los durante a mitose. O fuso cresce entre os centrossomos a medida que eles se separam.
• O nucléolo (ou nucléolos, no plural), uma parte do núcleo onde são formados os ribossomos, desaparece. Esse é um sinal de que o núcleo está prestes a se romper.

Estágio final da prófase (prometáfase). O envoltório nuclear se rompe e os cromossomos são condensados completamente.

No final da prófase (chamada também de prometáfase), o fuso mitótico começa a capturar e organizar os cromossomos.

• Os cromossomos se condensam ainda mais, de maneira a ficarem bem compactos.
• O envoltório nuclear se rompe, liberando os cromossomos.
• O fuso mitótico cresce mais, e alguns microtúbulos começam a "capturar" os cromossomos.

Anatomia do fuso mitótico. O Diagrama indica os microtúbulos cinetocóricos (vinculados aos cinetócoros) e o áster. O áster é um arranjo de microtúbulos que irradia a partir do centrossomo em direção à borda da célula. O diagrama também indica a região do centrômero de um cromossomo, a "cintura" fina onde as duas cromátides irmãs são mais firmemente ligadas e o cinetócoro, um bloco de proteínas encontradas no centrômero.

Os microtúbulos podem se ligar aos cromossomos através do cinetócoro, um arranjo de proteínas encontrado no centrômero de cada cromátide irmã. (Centrômeros são regiões do DNA onde as cromátides irmãs são mais firmemente conectadas).

Os microtúbulos que ligam-se a um cromossomo são chamados de microtúbulos cinetocóricos. Os microtúbulos que não se ligam aos cinetócoros podem se ligar à microtúbulos do pólo oposto, estabilizando o fuso. Mais microtúbulos se estendem de cada centrossomo em direção à borda da célula, formando uma estrutura chamada de áster.

Metáfase. Os cromossomos se alinham na placa metafásica, sob a tensão do fuso mitótico. As duas cromátides irmãs de cada cromossomo são capturadas por microtúbulos de pólos oposto do fuso.

Na metáfase, o fuso já capturou todos os cromossomos e os alinhou no meio da célula, que está pronta para a divisão.

• Todos os cromossomos estão alinhados na placa metafásica (não se trata de uma estrutura física, é apenas um termo para o plano em que os cromossomos estão alinhados).
• Nesta fase, os dois cinetócoros de cada cromossomo devem se ligar a microtúbulos de pólos opostos do fuso.

Antes de entrar na anáfase, a célula vai verificar se todos os cromossomos estão na placa metafásica com seus cinetócoros corretamente ligados aos microtúbulos. Isto é chamado ponto de checagem do fuso e ajuda a garantir que as cromátides irmãs se dividam uniformemente entre as duas células-filhas quando se separarem na próxima etapa. Se um cromossomo não estiver adequadamente alinhado ou ligado, a célula para a divisão até que o problema seja resolvido.

Anáfase. As cromátides irmãs se separam uma da outra e são puxadas em direção aos pólos opostos da célula. Os microtúbulos que não são conectados aos cromossomos separam os dois pólos do fuso, enquanto os microtúbulos cinetocóricos puxam os cromossomos para os pólos.

Na anáfase, as cromátides irmãs se separam uma da outra e são empurradas em direção às extremidades opostas da célula.

• A proteína "cola" que mantém as cromátides irmãs unidas é quebrada, permitindo que elas se separem. Cada uma é agora um cromossomo único. Os cromossomos de cada par são empurrados em direção aos pólos opostos da célula.
• Os microtúbulos não ligados aos cromossomos se alongam e se empurram separando os pólos da célula, tornando-a mais longa.

Todos esses processos são acionados por proteínas motoras, máquinas moleculares que podem “caminhar” pelas trilhas dos microtúbulos levando cargas. Na mitose, as proteínas motoras carregam cromossomos ou outros microtúbulos enquanto se deslocam.

Telófase. O fuso desaparece, forma-se novamente a membrana nuclear ao redor de cada conjunto de cromossomos, e o nucléolo reaparece em cada núcleo novo. Os cromossomos também começam a se descondensar.

Na telófase, a célula está quase completamente dividida e começa a re-estabelecer sua estrutura normal a medida que a citocinese (divisão dos conteúdos da célula) toma lugar.

• O fuso mitótico é dividido em seus "blocos de construção".
• Dois novos núcleos são formados, um para cada conjunto de cromossomos. As membranas nucleares e os nucléolos reaparecem.
• Os cromossomos começam a se descondensar e voltam a sua forma "filamentosa".

Citocinese em células animais e vegetais.

Citocinese em uma célula animal: um anel de actina ao redor do meio da célula realiza uma invaginação, criando um recuo chamado de sulco de clivagem.

Citocinese em uma célula vegetal: a placa celular se forma no meio da célula, criando uma parede que separa a célula em duas.

Citocinese, a divisão do citoplasma para formar duas células novas, sobrepõe-se aos estágios finais da mitose. Ela pode começar tanto na anáfase quanto na telófase, dependendo da célula, e termina logo depois da telófase.

Nas células animais, a citocinese é contrátil, apertando a célula em duas, como uma bolsinha de moedas com um cordão. O "cordão" é um conjunto de filamentos feitos de uma proteína chamada actina e o vinco formado pelo aperto é conhecido como sulco de clivagem. As células das plantas não podem ser dividas desta forma porque elas possuem uma parede celular e são muito duras. Em vez disso, a estrutura chamada de placa celular se forma no meio da célula, dividindo-a em duas células-filhas, separadas por uma nova parede.

Quando a divisão estiver completa, ela produzirá duas células-filhas. Cada célula-filha possui um conjunto completo de cromossomos, idêntico ao de sua irmã (e da célula-mãe). As células-filhas entram no ciclo celular em G1.

Quando a citocinese termina, temos duas células novas, cada uma com um conjunto completo de cromossomos idênticos aos da célula-mãe. As células-filhas podem agora começar suas próprias "vidas" celulares e - dependendo do que decidirem ser quando crescerem - podem, elas também, realizar mitose, repetindo o ciclo.

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