Mitose e meiose

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As divisões celulares estão presentes e são extremamente importantes em quase todas as etapas do desenvolvimento e reprodução animal. A divisão celular trata da capacidade de uma célula de se dividir dando origem a outras células (denominadas células-filhas). Por exemplo, organismos pluricelulares, como nós humanos, temos dezenas de milhões de células e todo esse complexo celular que nos constitui foi gerado a partir de uma única célula, denominada célula ovo ou zigoto. Além disso, as divisões são também responsáveis por processos de regeneração, como o do fígado, por exemplo.  São dois os tipos de divisão que as células sofrem: a mitose e a meiose.

Mitose

A mitose é um tipo de divisão celular muito comum nos seres vivos eucariontes. Esse tipo de divisão serve para reparar tecidos lesados, substituir células que vão morrendo no organismo, ajudar um organismo a crescer e também está envolvida no câncer. É uma divisão em que uma célula-mãe gera duas células-filhas geneticamente idênticas, com mesmo número cromossomos das células mãe (no caso dos humanos 46 cromossomos) e, por manter esse número, a denominamos como divisão equacional. Vale lembrar, que esse tipo de divisão pode ocorrer tanto em células haploides (2n) quanto em diploides (n) e só ocorre após o evento da Interfase. Ela é um processo contínuo, mesmo que se divida em quatro fases, que iremos explicar logo abaixo.

Figura representativa do evento mitose do ciclo celular
Figura representativa do evento mitose do ciclo celular

É a primeira fase da Mitose e engloba quatro eventos principais focados em preparar a célula para movimentação dos cromossomos em seu interior. O primeiro evento é a espiralização (ou condensação) dos cromossomos, seguida pela diminuição  da produção de proteína pela célula, decorrente da inacessibilidade do DNA e a dificultação da transcrição. O segundo evento está relacionado com o nucléolo, que perde o RNA ribossômico e desaparece. No terceiro evento, há a formação das fibras do fuso – que são estruturas formadas pelos centrossomos. O quarto evento é a desintegração da membrana nuclear, para que as fibras do fuso se liguem aos cromossomosA Prófase termina quando os cromossomos estão prontos para se movimentarem.

Metáfase

Nessa etapa, os centrossomos se encontram inicialmente nos polos da célula, os cromossomos estão no máximo de sua condensação e estão posicionados na região equatorial (centro da célula, também chamada de placa equatorial), um abaixo do outro. Ocorre também a duplicação dos centrômeros, para que ocorra a separação correta das cromátides irmãs na fase seguinte.

Anáfase

Logo após a Metáfase, começa a ocorrer a separação das cromátides irmãs (que são cada um dos filamentos do cromossomo), cada uma para um polo da célula e há a continuação do processo de movimentação dos cromossomos. Lembrando que cada cromátide é chamada de cromossomo e o número cromossômico continua o mesmo.

Telófase

Essa é uma etapa de reconstrução das células que se dividiram. Há o evento chamado cariocinese – formação de dois núcleos – reaparecimento da carioteca, desespiralização dos cromossomos, surgimento do nucléolo e, por último, ocorre um processo chamado de citocinese, onde há formação de um anel contrátil formado por proteínas (actina e miosina) que estrangula a célula formando duas novas células que se reorganizam com os núcleos gerados.

Microtúbulos

São estruturas celulares formadas por uma proteína que chamamos de tubulina. São estruturas cilíndricas, longas e firmes que vão compor os centríolos que, por sua vez, vão auxiliar na movimentação dos cromossomos durante a divisão celular.

Figura representativa de um microtúbulo
Figura representativa de um microtúbulo

Células animais versus Células vegetais

No momento da divisão celular há algumas diferenciações entre células animais e células vegetais. As células animais têm centríolos, com isso denominamos sua mitose como cêntrica, já as células vegetais com sementes não possuem centríolos e são definidas como acêntrica. Uma outra diferença entre ambas as células é que a mitose das células animais se dá de fora para dentro, como citado acima, por estrangulamento, denominamos esse processo como centrípeta. No caso das células vegetais, a citocinese se realiza do centro para a parte periférica e denomina-se centrífuga.

Meiose

A meiose é um evento que é responsável pela formação dos gametas e esporos. Esse evento ocorre em duas fases: Meiose I – onde uma célula diploide (2n) se divide em duas novas células haploides (n). Essas células haploides resultantes vão participar da segunda fase desse evento a Meiose II – onde não há redução do número de cromossomos e sim uma manutenção dos mesmos e no final resulta em quatro células haploides (n), processo que se assemelha com a mitose. Podemos definir a Meiose I como reducional, já que ela reduz o número de cromossomos e a Meiose II de equacional, pois ela vai manter o número de cromossomos.

Figura representativa das fases de divisão celular Meiose I e Meiose I
Figura representativa das fases de divisão celular Meiose I e Meiose I

Vale ressaltar que antes de começar o processo de divisão celular Meiose a célula está no estado de Interfase que é onde ela recebe a sinalização para duplicar a quantidade de material genético e, só após essa sinalização, ela entra em Meiose. Primeiro, temos o que chamamos de Meiose I, que é dividida em 4 fases:

Meiose I

Prófase I

É a primeira etapa da Meiose I. É nessa fase em que o material genético dá início a sua espiralização (que vai até o final da Metáfase I). Dentro da Prófase I temos 5 subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese, e é no paquíteno que vai ocorrer o processo de crossing over, na região do quiasma. Primeiro, há a duplicação dos centríolos – que irão auxiliar na formação dos centrossomos – que são responsáveis pela formação das fibras do fuso que, por consequência, promovem a movimentação dos cromossomos dentro da célula durante o processo de Meiose I. Há também um evento conhecido por sinapse que corresponde ao pareamento dos cromossomos, um que vem do gameta masculino e outro do gameta feminino. No entanto, o evento principal e mais importante de toda divisão celular, e dessa etapa, é o crossing over, que é um processo que gera variabilidade genética. Há também o desaparecimento do nucléolo e a fragmentação da membrana nuclear.

Metáfase I

Nessa etapa os cromossomos estão posicionados e pareados no centro da célula e vão formar a placa equatorial. As fibras do fuso já estão presas nos cromossomos, justamente para começar a puxar os cromossomos para os polos das células. Nessa fase é onde os cromossomos estão altamente condensados.

Anáfase I

Ocorre a separação dos cromossomos homólogos e direcionamento destes para os polos das células através das fibras do fuso.

Telófase I

Há a formação da membrana nuclear, o reaparecimento do nucléolo e os centríolos divididos, cada um em uma célula – processo que chamamos de citocinese. Após a Telófase I, há um intervalo que separa a Meiose I da Meiose II que chamamos de Intercinese. Após esse intervalo, temos a Meiose II.

Meiose II

O processo de Meiose I gera duas células haploides (n) que irão, agora, participar do evento da Meiose II. Que se divide nas seguintes etapas:

Prófase II

Ocorre a duplicação do centríolo e consequente formação do centrossomos que irão formar as fibras do fuso. Há a fragmentação da membrana nuclear, o desaparecimento do nucléolo e há o início da espiralização. Não ocorre crossing over. Vale ressaltar que, de todas as etapas da divisão celular, é somente na Prófase I (Paquíteno) que vai ocorrer o crossing over.

Metáfase II

Os cromossomos se organizam no centro da célula formando a placa equatorial. Nessa fase, os cromossomos estão na condição máxima de condensação. Na metáfase I, os cromossomos se organizavam em pares, agora na II, estão um embaixo do outro, ou seja, não se organizam em pares.

Anáfase II

Ocorre a separação das cromátides irmãs que são puxadas para o canto das células. A diferença entre as duas anáfases é que na I há a separação dos cromossomos homólogos e na II temos o das cromátides irmãs.

Telófase II

Há o surgimento da membrana nuclear, o nucléolo reaparece, os cromossomos se descondensam, e há novamente a citocinese.  No início tínhamos 2 células (n) e no final temos 4 células (n).

Crossing Over

É um processo também conhecido como recombinação gênica ou permutação gênica. É ele o responsável por promover a variabilidade genética. Ele ocorre na Meiose I, na fase Prófase I, subfase Paquíteno, numa região especifica que denominamos quiasma. Quando há o pareamento dos cromossomos homólogos, durante a aproximação, pode acontecer quebras em pontos específicos, depois disso, há uma troca de pedaços entre as cromátides-irmãs, caracterizando o crossing over.

Segregação Independente

Durante o evento da Anáfase I, ocorre a separação dos pares de cromossomos homólogos de forma completamente independente e ao acaso, o que irá gerar os gametas do processo. Cada gameta possui um representante de cada par de homólogos e em cada homólogo haverá um dos genes (A ou B). Como essa é uma informação importante de entender, repetimos: cada gameta possui um representante de cada par de homólogos e em cada homólogo haverá um dos genes (A e B). Por exemplo, se houver uma célula Aa e Bb ela resultará em quatro tipos de gametas: AB, Ab, aB e ab, ou seja, o número de tipo de gametas é calculado pela fórmula 2n, sendo n o número de pares de homólogos.

Figura representativa da segregação independente
Figura representativa da segregação independente

Gametogênese

A gametogênese é um processo que ocorre em organismos dotados de reprodução sexuada para formação dos gametas masculino (espermatozoide) e feminino (óvulo).  As gônadas (as masculinas são denominadas testículos e as femininas ovários) são as grandes responsáveis pela produção dos gametas. Os processos de formação dos espermatozoides são denominados espermatogênese e do óvulo, ovulogênese.
O processo de gametogênese se inicia nas células germinativas primordiais (2n), que vão se multiplicar pelo processo de mitose no interior das gônadas e originar as gônias (2n). Essas gônias também sofrem mitose gerando novas gônias. No caso do homem, isso ocorre durante a vida toda, já nas mulheres a mitose cessa antes do nascimento. Essas gônias passam por um processo de amadurecimento e derivam células diploides (n) – cito I -, no homem espermatócitos I e na mulher, ovócito I.

Espermatogênese

É um dos processos da gametogênese que envolve a formação do espermatozoide. São englobados os seguintes eventos: Primeiro as espermatogônias (2n) multiplicam-se por mitose, algumas delas crescem e desenvolvem-se em espermatócitos I (2n). Logo após, ocorre a primeira divisão meiótica e cada espermatócito I (2n) origina dois espermatócitos secundários (n) que, por sua vez, vão sofrer a segunda divisão meiótica (Meiose II) gerando um total de quatro espermátides (n), duas de cada espermatócito II. Após os processos de divisão celular as espermátides (resultado final) sofrem um processo de diferenciação celular denominado espermiogênese e formam os espermatozoides.

Ovulogênese

Esse processo envolve as ovogônias (2n) que sofrem mitose e geram outras ovogônias e o processo se interrompe antes do nascimento. Cada uma dessas ovogônias (2n) cresce e se transforma em ovócito I (2n), que fica estacionado em Prófase I, dando sequência nos processos somente no início da puberdade. Na puberdade ocorre a primeira divisão meiótica e são produzidas duas células haploides: um ovócito II (n) e um corpúsculo polar (n). Em seguida, há a segunda divisão meiótica, o corpúsculo polar cria dois corpúsculos polares (n). O ovócito II gera um óvulo (n) e um corpúsculo polar (n). Como resultado temos três corpúsculos polares (n) em um único óvulo. Na realidade, o ovário não libera um óvulo e sim um ovócito II, e é nele que o espermatozoide ingressa e é nesse momento que o ovócito II completa a meiose II, gerando um óvulo e um corpúsculo polar. O núcleo (n) do espermatozoide une-se ao núcleo(n) do óvulo e origina o zigoto (2n).

Processo de gametogênese masculina (espermatogênese A) e feminina (ovulogênese B).
Processo de gametogênese masculina (espermatogênese A) e feminina (ovulogênese B).
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