As fases do ciclo celular

Em eucariontes, seres vivos que possuem o material genético separado em um compartimento especial (o núcleo) separado do resto da célula, o ciclo celular é geralmente dividido do seguinte modo:

Achou muito complicado? Não entre em pânico! Em seguida, iremos estudar esse ciclo mais detalhadamente, fase por fase.

Intérfase

A intérfase é o período mais longo do ciclo celular. Nessa fase, a célula duplica o seu material genético, para que cada célula-filha receba uma cópia igual do conjunto de genes da célula-mãe. Durante a intérfase, o DNA está no estado de cromatina, ou seja, em seu estado descondensado, que permite a ocorrência de replicação de DNA e transcrição de RNAm. Outro evento importante é a formação de um segundo centrossomo. Também, há síntese de novas proteínas, fabricação de novas organelas e aumento no tamanho da célula. A intérfase tem três fases:

Ainda, se não forem encontradas condições favoráveis na fase G₁, a célula pode entrar em um estado em que não há divisão celular, conhecido como G₀. O tempo de permanência em G₀ varia muito de acordo com o tipo de célula e seu microambiente. Em humanos, os neurônios e as células do músculo estriado esquelético costumam ficar nesse estado para sempre.

Fase M

Em seguida, depois da intérfase, ocorre a fase M. Ela é formada pela mitose, que é a divisão do núcleo da célula em dois; e pela citocinese, que é a divisão do citoplasma em duas partes. Como resultado, obtém-se duas células-filhas iguaizinhas à célula original.

Apesar de ser muito curta e rápida em relação à todo o tempo que leva para o ciclo celular se completar, a fase M é a parte mais importante de todo o processo. Nele, a célula tem que organizar vários de seus componentes de um jeito específico e repartir seu conteúdo igualmente entre duas células filhas. Por causa de toda a complexidade dessa fase da reprodução celular, costuma-se dividir a mitose em vários estágios, que veremos a seguir.

PRÓFASE

No final da intérfase, temos o seguinte cenário: nutrientes armazenados, material genético duplicado, e dois centrossomos na célula. O próximo passo é a condensação dos cromossomos e o início da formação do fuso mitótico pelos centrossomos. E é exatamente isso o que acontece na prófase.

Na compactação dos cromossomos, o DNA é enrolado várias vezes sobre ele mesmo ou sobre proteínas, como em um novelo de lã. Assim, os longos filamentos de cromatina ficam cada vez menores e compactados. Nessa nova estrutura, sua movimentação durante a mitose fica mais fácil e não há o risco de  se enroscarem uns nos outros. Um importante complexo de proteínas envolvido na compactação dos cromossosmos são as condensinas, que funcionam como anéis que se enrolam sobre o DNA, parecido com os elásticos usados para prender cabelos longos.    

Além disso, durante a prófase, os centrossomos migram em direção às extremidades opostas da célula, formando os chamados polos do fuso. Lembre-se de que, assim como o planeta possui os polos Norte e o Sul, a célula também possui seus polos. Junto com esse movimento, os centrossomos passam a lançar no citoplasma as fibras do áster, que são fibras feitas de microtúbulos (um tipo de filamento do citoesqueleto). Quando dois microtúbulos, um de cada centrossomo, se encontram, eles se juntam, formando um longa corda que atravessa a célula, o microtúbulo interpolar. Todo esse conjunto complexo de estruturas, com centrossomos e fibras, é chamado de fuso mitótico.

PRÓ-METÁFASE

Na pró-metáfase, o envelope nuclear se desmonta, de modo que o DNA fica solto dentro da célula. Agora, não há mais nenhuma barreira entre o fuso mitótico e os cromossomos, que podem se ligar: assim como os microtúbulos se unem uns aos outros formando os microtúbulos interpolares, essas fibras também podem interagir com os cromossomos, formando os microtúbulos do cinetócoro. Esse nome vem da estrutura feita de proteínas que permite que a união ocorra, o cinetócoro, que funciona como um adesivo entre o cromossomo e o microtúbulo. Geralmente, a ligação acontece na região do centrômero, a parte mais estreita do cromossomo. As cromátides-irmãs de um cromossomo se ligam à fibras de polos diferentes, opostos: assim, uma cromátide fica ligada a um polo da célula, enquanto sua irmã faz o mesmo com o polo oposto do fuso.

METÁFASE

Na metáfase, a célula movimenta os cromossomos até arrumá-los na região do equador, onde eles ficam enfileirados. Nessa parte da mitose, os cromossomos atingem o seu máximo de compactação, e por isso são muito fáceis de serem vistos ao microscópio de luz. Para paralisar a célula na metáfase, usa-se uma substância chamada colchicina.

ANÁFASE

Antes da anáfase, as cromátides-irmãs dos cromossomos ficam bem juntas e unidas, graças à uma proteína chamada coesina. Porém, nessa fase da divisão celular, a coesina é desativada, a ligação que une as cromátides se desfaz e elas se separam. Assim, não há mais essa proteína servindo como uma  “cola” as unindo, e as cromátides podem ser movidas para locais diferentes. Por isso, em seguida, as cromátides são puxadas para polos do fuso e vão em direções opostas (lembra que cada cromátide-irmã estava a ligada a um polo diferente?). Agora, os dois polos ficam com metades iguais do material genético: uma cromátide fica de um lado; enquanto sua irmã, que é geneticamente semelhante, fica do outro.

Essa separação (muitas vezes chamada de segregação) das cromátides se dá a partir de dois mecanismos:

TELÓFASE

Finalmente, chegamos à telófase, a última fase da mitose! Agora, as cromátides-irmãs, que foram separadas na anáfase e não estão mais unidas em um único cromossomo, recebem o nome de cromossomos-filhos. Nesse momento, o material genético já pode ficar mais frouxo, e por isso os cromossomos vão se descompactando, e assim voltam ao estado de cromatina.

Na telófase, o envelope nuclear volta a existir: um envelope nuclear se forma ao redor de cada conjunto de cromossomos, em cada polo. Assim, são feitos dois novos núcleos, cada um com o mesmo número de cromossomos que a célula-mãe.

Por fim, nessa parte do ciclo celular, o fuso mitótico se desfaz, e cada centrossomo fica de um lado da célula. Na citocinese, que teve início junto com a anáfase, a célula se divide em duas e cada filha fica com um centrossomo.

CITOCINESE

Acabamos de estudar a mitose, que é a divisão do núcleo da célula. Agora, vamos ver um pouco da citocinese, que é a divisão do citoplasma celular. Os dois processos ocorrem ao mesmo tempo: a citocinese geralmente começa durante a anáfase e termina logo após a telófase.

Assim como o citoesqueleto é muito importante na mitose, formando o fuso mitótico, ele também desempenha um papel essencial na citocinese: o anel contrátil, feito de componentes do citoesqueleto, é uma estrutura essencial para a divisão do citoplasma. Entretanto, diferente do fuso mitótico, que é formado por microtúbulos; o anel contrátil é formado por filamentos de actina, outro componente do citoesqueleto, juntamente com uma proteína chamada miosina. O anel contrátil, como o próprio nome sugere, é uma estrutura circular que fica ao redor do citoplasma. Ela se forma logo abaixo da membrana plasmática, e liga-se a ela através de proteínas. Sua posição é sempre perpendicular ao fuso mitótico, como mostrado na imagem. Geralmente, o anel se forma no equador da célula. Porém, existem casos de divisão assimétrica, que resultam em uma célula-filha maior e outra menor, visto que o anel se forma mais perto de um polo que do outro.

Caso você tenha lido um pouco sobre contração muscular, você deve saber que a actina e a miosina são as proteínas que fazem nossos músculos se movimentarem. E é exatamente isso que acontece no anel contrátil. Os filamentos de actina deslizam sobre os de miosina, gerando uma contração (igual à muscular). Isso cria uma força que puxa a membrana plasmática para dentro, estreitando cada vez mais o anel, até que as duas células-filhas estejam separadas. O anel vai diminuindo ao longo do processo, sendo que ele se desfaz totalmente ao final.

Concluindo-se, no fim da citocinese, temos duas células filhas, com constituição genética semelhante à célula-mãe original. As células filhas entrarão na fase G₁, e todo o ciclo recomeça.