1º ano - DIVISÃO CELULAR - Mitose e Meiose

DIVISÃO CELULAR

Eventualmente as células necessitam se duplicar para dar origem a novas células. Esta divisão celular ocorre de duas formas: através da mitose e da meiose.

Sugestão de vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=jn-LfjZZMzg#t=54

MITOSE 

De forma prática, podemos entender que na mitose a célula se duplica para dar origem a duas novas células. Estas são conhecidas como células filhas (formadas a partir da divisão celular) e são idênticas uma da outra, uma vez que foram formadas a partir de uma única célula.

Sugestão de vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=Ixd8LgsE5nY

ETAPAS DA MITOSE: são quatro etapas que a célula atravessa durante a divisão celular por mitose, completando seu ciclo de vida com mais uma etapa, chamada interfase.. São elas: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

1ª PRÓFASE:  

Nesta fase, as células começam a se preparar para a divisão. É neste momento que ocorrerá a duplicação do DNA e centríolos. Com o DNA condensado e os centríolos em movimento, inicia-se o processo da divisão mitótica.

2ª METÁFASE: 

Aqui começa o alinhamento entre os pares formados na fase anterior. Nesta etapa, o DNA alinha-se no eixo central enquanto os centríolos iniciam sua conexão com ele. Dois fios do cromossomo se ligam na parte central do centrômero.

3ª ANÁFASE:

A divisão começa com os cromossomos migrando para lados opostos da célula, metade vai para um lado e a outra metade vai para o outro. 

 4ª TELÓFASE:  

Esta é a última fase da mitose. Nesta etapa a membrana celular se divide em duas partes, formando, assim, duas novas células. Cada uma delas ficará com metade do DNA original.

INTERFASE: 

Este é o estado “normal” da célula, ou seja, aqui ela não se encontra em divisão. Nesta fase, ela mantém o equilíbrio de todas as suas funções através da absorção dos nutrientes necessários à sua manutenção. Ela permanecerá neste estágio até estar preparada para uma nova divisão, que ocorrerá a partir da duplicação dos ácidos nucléicos (DNA e RNA). A partir de então, o ciclo se reinicia.

MEIOSE

      Ao contrário do que ocorre na mitose (onde há a divisão de apenas uma célula), na meiose duas células dividem-se ao mesmo tempo.

      As fases deste processo (prófase, metáfase, anáfase, telófase, interfase) ocorrem da mesma forma que na mitose; só que, neste caso, em dobro, pois aqui teremos duas células passando pelo mesmo processo simultaneamente.

      Na meiose, quatro novas células serão criadas a partir de duas células. Cada uma destas novas células carregará metade do DNA de sua célula de origem.

      A meiose se inicia quando o organismo está na fase de reprodução. A partir deste momento, haverá uma mistura de genes entre as duas células. É importante sabermos que este processo é bastante comum entre os organismos vivos como plantas, animais, e, até mesmo, alguns tipos de fungos.

      Enquanto que na mitose apenas uma célula passa pelos estágios de divisão (prófase, metáfase, anáfase, telófase, interfase) para gerar duas células filhas, na meiose ocorrerá o mesmo, mas neste caso, duas células passarão ao mesmo tempo por este processo, para gerar quatro células filhas. 

      Para identificar os passos de cada célula durante a meiose, existe uma definição científica conhecida como Meiose I e Meiose II. De forma mais simples podemos entender que isto nada mais é do que duas células passando simultaneamente pelas "mesmas" etapas que ocorrem na mitose.

      Na meiose, a fase da interfase (quando as células não se encontram em divisão)  é bastante curta e nela não há duplicação do DNA.

       Ao invés de criar duas novas células com números idênticos de cromossomos (como na mitose), na meiose as células fazem uma segunda divisão (meiose II) logo após a primeira (meiose I). Nesta segunda divisão o número de cromossomos é divido ao meio. Com apenas a metade do número de cromossomos, as células são chamadas de haplóides. As células diplóides são aquelas que possuem o número total de cromossomos, definido pelo tipo de espécie.

Sugestão de vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=phDDMLsFQm0

ETAPAS DA MEIOSE: Basicamente as fases da meiose são parecidas com a da mitose. Em ambas, os pares de cromossomos se alinham no centro da célula e seguem para lados opostos. A meiose difere pelo “crossing-over” que ocorre com o DNA. Este “crossing over” é a troca de genes entre as células. Nesta troca, os genes são misturados e o resultado desta troca não é uma duplicação perfeita como ocorre na mitose. Aqui as células se dividem originando duas novas células com apenas um par de cromossomos cada uma. 

      Como o período de interfase é muito curto na meiose, as células não têm tempo de duplicar seus cromossomos para realizar uma divisão mitótica, então, elas novamente partem para uma divisão meiótica, dando início a meiose II.

MEIOSE II 

- PRÓFASE II: o DNA restante nas células se condensa formando cromossomos curtos. Cada par de cromossomos possui um centrômero. Os centríolos iniciam sua jornada para lados opostos da célula.

- METÁFASE II: nesta etapa os cromossomos já estão alinhados no centro da célula e os centríolos estão preparados para duplicação.

- ANÁFASE II: aqui os cromossomos aparecem divididos e seguem em direção a lados opostos da célula. Eles não dividem o DNA entre as novas células, ao invés disso, eles repartem o DNA já existente. Cada célula filha pegará somente o necessário para suas funções metabólicas.

- TELÓFASE II: nesta fase o DNA já foi completamente puxado para os lados. Ao final desta fase, haverá quatro células haplóides que são chamadas de gametas. O objetivo dos gametas é encontrar outros gametas para, então, fazerem sua combinação e se tornarem um novo organismo.

OBS: A meiose ocorre apenas nas células germinativas masculinas e femininas (GAMETAS MASCULINOS E FEMININOS).

CURIOSIDADE:

Problemas genéticos relacionados à meiose

Observando o processo da meiose, é fácil notar que se trata de um processo de alta complexidade e periculosidade para a célula. Dessa forma, é muito comum células entrarem em meiose e sofrerem um processo errado, dentre essas com ciclo errado, algumas morrem, enquanto outras podem sobreviver e participar da fecundação, nesse caso, estaremos frente a um erro cromossômico.

Dentre esses problemas podemos citar:

• Síndrome de Turner e trissomia do X: ocorre quando há um erro na separação do cromossomo sexual X da mãe, isso implica no surgimento de um ovócito secundário com um X a mais, nesse caso o indivíduo seria 47, XXX (trissomia do X), e um outro ovócito secundário com um X a menos, no caso teríamos 45, X (Síndrome de Turner);
• Síndrome de Down: processo semelhante ao que ocorre na Síndrome de Turner e trissomia do X, entretanto, ocorre tanto na gametogênese da mãe e do pai, além de afetar o cromossomo de número 21, e não o cromossomo sexual. No caso da trissomia do 21, temos 47, XX +21, no caso de mulher, ou 47, XY +21, no caso de homem. A monossomia do 21 acarreta no aborto espontâneo;
• Síndrome de Edwards: mesmo mecanismo da Síndrome de Down, só que envolve o cromossomo 18. No caso teríamos 47, XX +18, para mulheres, e 47, XY +18, no caso de homens, no caso uma monossomia do cromossomo 18 acarreta em aborto.

FONTE: www.todabiologia.com (2013); www.rachacuca.com.br (2013 - somente para imagens e curiosidade).

Metabolismo Energético Celular

METABOLISMO ENERGÉTICO CELULAR

O metabolismo energético celular estuda a obtenção, transformação e utilização da energia necessária à vida.

Os principais processos de PRODUÇÃO de matéria orgânica a partir de substâncias inorgânicas simples são a fotossíntese e a quimiossíntese. Os seres vivos que realizam esses tipos de processos são os seres autótrofos, que "produzem o seu próprio alimento" através de reações químicas que transformarão matéria inorgânica em matéria orgânica, com armazenamento de energia.

Os principais processos de LIBERAÇÃO da energia contida nos alimentos orgânicos são a respiração aeróbia, respiração anaeróbia e a fermentação. Os seres vivos que realizam esses tipos de processos são os seres heterótrofos, "que não produzem o seu próprio alimento" e por isso necessitam se alimentar de outras fontes orgânicas, liberando energia através de reações químicas. 

FOTOSSÍNTESE

Processo de formação de matéria orgânica (carboidratos) a partir de água e gás carbônico, com a participação da luz, havendo necessidade de pigmentos fotossintetizantes (captam a luz – ex: clorofila). Encontramos as clorofilas a, b, c e d, que utilizam diferentes comprimentos de onda dentro de um espectro luminoso, principalmente do azul e do vermelho (a luz branca pode ser decomposta nas sete cores do espectro visível, como no arco-íris: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta). A fotossíntese acontece nos cloroplastos que estão presentes nos seres autótrofos, como nas algas e nas folhas das plantas.

Etapas:

Fotólise: realiza-se com a presença de luz e de clorofila, onde a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio. O oxigênio será liberado para o ambiente e o hidrogênio será transportado para formar matéria orgânica. 

2H₂O     àluz e clorofilaà 2H₂ + O₂

Fosforilação: é a adição de fosfato na ADP (adenosina difosfato) na presença de luz, formando ATP (adenosina trifosfato), com a participação da clorofila. 

ADP + Pi (fosfato inorgânico)     ßà ATP

Parte da energia liberada na oxidação é armazenada nas moléculas de ATP que atuam como “moedas energéticas” que serão gastas em processos celulares. O ATP é formado por adenosina ligada a 3 radicais fosfato, correspondendo a um nucleotídeo. Quando a última ligação de fosfato é quebrada, libera energia e volta a ser ADP.

Formação da matéria orgânica: Ciclo de Calvin-Benson – Participam desta etapa o CO₂ da atmosfera e as moléculas de hidrogênio ligadas a seus transportadores, provenientes da fotólise da água, formando moléculas de carboidratos (CH₂O)_n e água. A molécula CH₂O sofre polimerização (processo onde moléculas iguais se reúnem) imediata, dando origem a açúcares simples como a glicose (C₆H₁₂O­­₆).

Visão geral:

1ª etapa (tilacóides):   12 H₂O             àluz e clorofilaà   12 H₂ + 6O₂

2ª etapa (tilacóides):   12 H₂ + 6CO₂                   à               C₆H₁₂O­­₆ + 6 H₂O

Soma (estroma):         12 H₂O + 6CO₂  à luz e clorofila à C₆H₁₂O­­₆ + 6 H₂O + 6O₂

Na soma, como 12 moléculas de H₂ aparecem como produto na primeira etapa e como reagentes na segunda etapa, pode-se eliminá-las por simplificação. Depois é só copiar os reagentes e os produtos que sobraram nas duas equações.

Musiquinha (retirada do vídeo do youtube):

Tchura tchuru, tchura tchuru, ouáá, ouááá (2x)

Na madrugada não rola nada, precisa luz pra começar

Nos tilácoides a fase clara gera ATP, NADP2H;

A luz que chega quebra a água e o O2 vai liberar.

Libera eletróns e energia, pra fase escura utilizar.

Mas essa fase clara é só preparação, por que é no estroma que ocorre a redução

Do CO2 do ar em glicose fixa, pra isso acontecer então agora vou cantar.

(2x) Entra CO2 usar ATP, NADP pra glicose fazer

QUIMIOSSÍNTESE

É realizada apenas por algumas bactérias e arqueas. Nesse processo, não utiliza-se luz, obtendo energia para a síntese de carboidrato a partir de CO₂ e H₂O da oxidação de substâncias inorgânicas.

Classificamos os grupos de bactérias quimiossintetizantes quanto à substância que ela utiliza:

SULFOBACTÉRIAS: oxidam compostos do enxofre (gás sulfídrico H₂S)

FERROBACTÉRIAS: oxidam compostos de ferro (carbonato de ferro FeCO₃)

NITROBACTÉRIAS: oxidam compostos de nitrogênio (amônia NH₃)

Obtida a energia necessária, pela oxidação, as bactérias passam à 2ª fase: a fase de síntese, onde utilizam a energia para produzir matéria orgânica a partir da água e do gás carbônico:

Substância inorgânica + O₂ à substância inorgânica oxidada + energia

A fórmula CH₂O representa o carboidrato que sofrerá polimerização dando origem a açúcares simples como a glicose:

CO₂ + H₂O + energia à CH₂O + O₂

Muitas bactérias quimiossintetizantes são encontradas no solo, em ambientes desfavoráveis à maior parte dos seres vivos, e nas profundezas dos oceanos, especialmente nas fontes termais submarinas.

   

RESPIRAÇÃO AERÓBIA

Realizada pelos animais em geral, algumas bactérias, alguns protozoários e alguns fungos. Se processa por reações que utilizam matéria orgânica e oxigênio livre. A respiração pode ser a partir da glicose, de aminoácidos e de ácidos graxos e glicerol.

É dividida em duas fases:

 Fase anaeróbia: ocorre no citosol e consiste na glicólise, processo em que cada molécula de glicose (C₆H₁₂O₆) é decomposta em duas moléculas de piruvato (C₃H₄O₃), segundo a reação:

C₆H₁₂O₆ à 2 C₃H₄O₃ + 2H₂ + ENERGIA

O desdobramento de glicose em piruvato e hidrogênio acontece sem a presença de oxigênio livre. A energia produzida fica armazenada em moléculas de ATP, sendo que o saldo energético dessa fase é de 2 moléculas de ATP. O hidrogênio se liga a transportadores especiais.

Fase aeróbia: realiza-se por uma sequência de reações que constituem o CICLO DE KREBS e a CADEIA RESPIRATÓRIA. Esses processos ocorrem dentro das mitocôndrias das células eucarióticas, na matriz e nas cristas mitocondriais, respectivamente.

Ciclo de Krebs: O piruvato penetra na mitocôndria e sofre transformações dando origem a Acetil Coenzima A (Acetil-CoA) que entra no ciclo de Krebs. Da entreada do piruvato na mitocôndria até a finalização de um ciclo de Krebs completo, tem-se como resultado a produção de gás carbônico e hidrogênio, com desprendimento de energia:

PIRUVATO à GÁS CARBÔNICO + HIDROGÊNIO + ENERGIA

O gás carbônico é liberado pela célula, o hidrogênio associa-se a transportadores especiais e a energia é empregada para a síntese de ATP, com um saldo de 2 ATPs.

Cadeia Respiratória: O hidrogênio desprende-se dos transportadores e reage com o oxigênio, formando água. Ocorre a liberação de energia com um saldo de 32 ou 34 moléculas de ATP, dependendo da célula.

Podemos representar a respiração aeróbia assim:

 C₆H₁₂O₆ + O₂ à 6CO₂ + 6H₂O + ENERGIA

O saldo total em ATPs da respiração aeróbia é de 36 ou 38 ATPs, dependendo da célula.