Biologia Celular Básico

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As células que permanecem muito tempo sem realizar divisões, como células musculares e neuronais, ficam ativamente na fase G1. As que irão entrar em divisão, utilizam esta fase para produção de precursores do DNA e materiais do citoplasma. Na fase S é quando ocorre a duplicação do DNA (S de síntese). Na fase G2 ocorre produção de substâncias que irão contribuir para a formação das duas novas células e duplicação de organelas.

Abaixo é possível ver um exemplo de gráfico obtido através de citometria de fluxo na análise das fases do ciclo celular de uma população de células:

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Nesta imagem, o eixo X representa a intensidade de fluorescência referente à quantidade de DNA na célula (quanto mais à direta, mais DNA) e o eixo Y representa a contagem de células, ou seja, o número de células contadas com a quantidade de DNA referida no eixo X.

Após a interfase, a célula entra no período de divisão. Se for uma célula somática, fará mitose. Se for uma célula germinativa, fará meiose.

Vamos rever primeiramente a mitose:

A mitose pode ser subdividida em 4 fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Na prófase os cromossomos se condensam e formam as estruturas chamadas cromátides irmãs, os nucléolos se desfazem e começa a haver o deslocamento dos centríolos para os polos para organização das fibras do fuso. A metáfase caracteriza-se pela presença dos cromossomos no centro equatorial da célula. A partir daí eles começam a migrar para os polos através da força exercida pela despolimerização das fibras do fuso. Esta fase é a Anáfase. A Telófase se inicia quando os cromossomos chegam aos polos e as fibras do fuso desaparecem, o núcleo é reconstituído e se inicia a divisão citoplasmática.

Abaixo, uma representação dessas fases:

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A meiose é um pouco mais complexa, porque engloba 2 fases de divisão. Vamos relembrar:

Na meiose I, reducional, uma célula mãe dá origem a duas células filhas com a metade do número de cromossomos (mas estes cromossomos estão duplicados, ou seja, possuem 2 cromátides irmãs). A meiose II é chamada equacional, pois dá origem a células com o mesmo número de cromossomos (aqui, portanto, quem divide são as cromátides irmãs). A meiose II é semelhante à mitose.

A meiose também é subdividida em prófase, metáfase, anáfase e telófase, porém com alguma peculiaridades: na prófase I da meiose, por exemplo, é onde ocorre o fenômeno de crossing over, processo de recombinação entre cromossomos homólogos, influenciando nos processos de variabilidade genética entre gerações. Como a prófase I é longa, ela pode ser subdividida em leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese, de acordo com o aspecto celualr e cromossômico de cada etapa.

[pic 3]

Todas as fases do ciclo celular são extremamente reguladas e qualquer desbalanço em uma das etapas pode gerar um crescimento celular anormal e levar ao câncer.

As células cancerígenas no geral possuem mutações envolvendo genes de regulação e controle do ciclo celular, como ciclinas e P53, uma proteína responsável por reparar erros no DNA. Além disso, as células cancerígenas possuem alterações bioquímicas importantes, como alterações de vias metabólicas, insensibilidade a inibidores de crescimento, resistência a pH mais baixos que o normal, etc.

Avançado

Nesta sessão vamos rever algumas aplicações da biologia celular.

Células-tronco: São células que possuem a capacidade de auto-renovação e de se diferenciar em qualquer célula do corpo humano.

[pic 4]

Elas estão presentes em muitos tecidos do corpo servindo como estoque para a renovação e reparação tecidual. Os trabalhos, estudos e terapias com células tronco envolvem dois tipos principais: as células tronco embrionárias e as não-embrionárias.

De acordo com seu potencial de diferenciação, as células-tronco são classificadas em três níveis diferentes: células totipotentes, pluripotentes e multipotentes.

Totipotentes: têm a capacidade de gerar todos os tipos de células necessários para a formação de um organismo completo, incluindo tecidos embrionários e extra embrionários (como a placenta, por exemplo).

Pluripotentes: têm a capacidade de gerar células dos três folhetos embrionários: endoderma, ectoderma, mesoderma (tecidos primordiais do estágio inicial do desenvolvimento embrionário, que darão origem a todos os outros tecidos do organismo).

Multipotentes: Têm a capacidade de gerar um número limitado de células especializadas. Elas são encontradas em quase todo o corpo, sendo capazes de gerar células dos tecidos de que são provenientes.

A diferenciação de uma célula-tronco em uma célula especializada é feita através da regulação da expressão gênica. A interferência adequada na expressão gênica dessas células possibilita seu uso em terapias de reparação tecidual para o tratamento de diversas patologias.

Através de reprogramação gênica também é possível a produção de células pluripotentes a partir de células adultas. Isto é uma alternativa ao uso das células-tronco embrionárias. As células são reprogramadas pela adição de quatro genes chamados oct-4, sox-2, Klf-4 e c-Myc, através do uso de vetores virais (vírus modificados que transportam os fatores para dentro da célula a ser reprogramada). Estes genes são genes ativos em células-tronco que perdem sua atividade quando a célula se diferencia.

Morte celular:

Durante o desenvolvimento do organismo é normal que as células precisem ser renovadas e que tecidos precisem ser moldados. Por isso, as células possuem mecanismo de morte celular programada