O ciclo celular consiste, basicamente, na vida celular. Sua principal função é garantir a replicação do material genético presente nos cromossomos e, em seguida, distribuir de forma exata as cópias para duas células-filhas idênticas.
O início do ciclo celular se dá a partir da origem da célula e seu fim ocorre quando esta célula divide-se em células-filhas, englobando o processo de crescimento e desenvolvimento celular. Portanto, divide-se o ciclo celular em duas fases: interfase e fase de divisão celular.
A replicação do DNA acontece na fase S (de síntese), que dura entre 10 e 12 horas, correspondendo a aproximadamente metade do ciclo celular em uma célula de mamífero. Após essa etapa, ocorre a fase M (de mitose), durante a qual os cromossomos são separados e a célula divide-se, um processo significativamente mais rápido, levando menos de uma hora em células mamíferas. Ademais, a fase M é caracterizada por eventos marcantes, iniciando-se com a divisão do núcleo, conhecida como mitose.
A maioria das células necessita de um período significativamente maior para crescer e duplicar sua massa de proteínas e organelas do que para replicar o DNA e se dividir. Portanto, para fornecer mais tempo para esse crescimento, a maioria dos ciclos celulares inclui fases de intervalo adicionais: a fase G1, que encontra-se entre a fase M e a fase S, e a fase G2, que situa-se entre a fase S e a mitose. Dessa forma, o ciclo celular eucariótico é convencionalmente subdividido em quatro fases sequenciais: G1, S, G2 e M.
Nos próximos blocos, falaremos de cada uma dessas fases que formam o ciclo celular.
Interfase
A interfase consiste no período entre duas divisões celulares. É o estágio de maior atividade metabólica, quando ocorre o crescimento celular e sua preparação para a divisão celular. Essa preparação inclui a duplicação do DNA, a divisão dos centríolos e a produção de proteínas. Além disso, é o período mais longo do ciclo celular, durando, em média, 95% do seu tempo de vida.
A interfase é subdividida em três fases: G1, S e G2. As fases G recebem esse nome por causa do inglês gap que significa intervalo.
Essas fases consistem em intervalos entre a divisão celular e a fase S, que é a responsável pela duplicação do DNA. Também é em determinados pontos de G1 e G2 que as células tomam decisões de seguirem para a próxima fase e culminar na divisão celular ou de interromper o processo para garantir mais tempo de preparação.
Fase G1
A fase G1 antecede a fase S, logo, antecede a duplicação do DNA. Nesse período as células são metabolicamente ativas, e continuam seu processo de crescimento e aumento de volume, reiniciando a produção de RNA e síntese de proteínas e organelas citoplasmáticas, que estavam pausadas durante a fase de divisão celular. Além disso, nesse período também ocorre a duplicação dos centrossomos.
Ao fim do processo, ocorrem alguns pontos de checagem, verificando se o processo foi executado corretamente. O principal sinal de parada dado em G1 é ofertado por uma proteína conhecida como p53.
A p53 pode, inclusive, induzir a célula à apoptose, caso o dano genético seja muito acentuado. Portanto, alterações ou ausência da p53 pode ocasionar o câncer, que consiste num crescimento de forma descoordenada de células, muitas com defeitos no seu funcionamento.
Diante disso, entende-se porque a fase G1 tem um papel importante no controle do ciclo celular. Neste período, é possível definir se a célula continua proliferando ou se deve ser retirada do ciclo e colocada em estado de quiescência (G0). Ademais, a interrupção temporária induzida pela presença de danos no DNA permite que os mecanismos de reparo atuem antes da replicação na fase S.
Fase S (síntese)
A fase S é a fase mais longa e importante da interfase, sendo responsável pela replicação do DNA. Trata-se, também, de um ponto de não retorno do ciclo, que leva necessariamente à divisão celular.
O processo de replicação (ou duplicação do DNA) consiste na cópia do material genético a partir da ação combinada de várias enzimas, principalmente a DNA polimerase. Para isso, ocorre a separação das fitas da dupla hélice do DNA que servirão como como molde para a produção de uma nova fita.
Toda célula eucariótica diplóide inicia seu ciclo em G1 com uma quantidade de DNA igual a 2n. Durante a fase de síntese, essa quantidade duplica, passando de 2n para 4n, e assim permanece até o final da divisão celular (e consequentemente do ciclo celular), quando é igualmente repartida para as duas células-filhas. As duas células-filhas formadas serão células 2n.
Fase G2
A fase G2, por sua vez, corresponde ao intervalo entre a síntese de DNA e a divisão celular. Nessa etapa, a célula reabastece seu estoque de energia, continua seu crescimento e sintetiza proteínas necessárias para a manipulação e movimentação dos cromossomos.
Além disso, também ocorre a duplicação de algumas organelas e o citoesqueleto desmonta-se para fornecer recursos para a divisão celular. Ou seja, todas as preparações para a fase de divisão celular devem ocorrer até o fim do G2.
Ademais, assim como no G1, ao final dessa fase também ocorrerão pontos de checagem para garantir que células com anormalidades não serão divididas e multiplicadas.
Divisão celular
Por fim, ocorre a divisão celular, também conhecida como fase M (de mitose). Esta fase engloba o processo de separação dos cromossomos e finaliza com a citocinese, que é a completa divisão celular. Mesmo com sua elevada importância, esse processo, apesar de complexo, consome a menor parte do tempo do ciclo celular, estimando-se que dure, em média, 1 hora.
A fase M caracteriza-se por uma série de eventos marcantes que se iniciam com a mitose, ou divisão do núcleo celular. Esse processo tem início com a condensação dos cromossomos, quando os filamentos de DNA duplicados, originalmente longos e estendidos, compactam-se em estruturas mais condensadas, facilitando sua segregação.
Em seguida, ocorre a desintegração do envelope nuclear, permitindo que os cromossomos replicados, formados por pares de cromátides irmãs, conectem-se aos microtúbulos do fuso mitótico.
No decorrer da mitose, a célula passa rapidamente pela metáfase, momento em que os cromossomos organizam-se no centro do fuso mitótico, preparando-se para a separação. O início da anáfase, por sua vez, é marcado pela divisão abrupta das cromátides irmãs, que então migra para polos opostos da célula, onde descompactam-se e reconstituem novos núcleos. Por fim, ocorre a citocinese, processo no qual o citoplasma se divide, resultando na formação de duas células-filhas.
Ademais, a divisão celular pode ocorrer de duas formas: divisão mitótica e divisão meiótica. A divisão mitótica é uma divisão equacional, onde as células-filhas continuam com o mesmo número de cromossomos das células-mãe. Já a divisão meiótica, por sua vez, é reservada para a formação dos gametas, e as células-filhas são células haplóides.
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Referências
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- JUNQUEIRA, Luiz Carlos; CARNEIRO, José. Biologia Celular e Molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012
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