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Conteúdo principal

Fases do ciclo celular

Introdução

Alguma vez você viu uma lagarta se transformar em borboleta? Se viu, provavelmente você está familiarizado com a ideia de ciclo de vida. Borboletas passam por algumas transições bem espetaculares em seu ciclo de vida - transformando-se de alguma coisa que assemelha-se a um humilde verme em uma criatura gloriosa que flutua ao vento. Outros organismos, de seres humanos a plantas e bactérias, também apresentam um ciclo de vida: uma série de etapas de desenvolvimento pelas quais um indivíduo passa desde quando nasce até o momento em que se reproduz.
O ciclo celular pode ser considerado como um o ciclo de vida de uma célula. Isto é, é a série de estágios de crescimento e desenvolvimento que uma célula passa entre seu "nascimento" - formação pela divisão de uma célula mãe - e reprodução - divisão para gerar duas células filhas.

Estágios do ciclo celular

Para se dividir, uma célula deve completar várias tarefas importantes: ela precisa crescer, copiar seu material genético (DNA), e dividir-se fisicamente em duas células-filhas. As células realizam estas tarefas em uma série de etapas previsíveis e organizadas que constituem o ciclo celular. O ciclo celular é um ciclo e não um caminho linear, porque ao final de cada um, as duas células-filhas podem começar novamente mesmo processo, a partir do início.
Em células eucarióticas, ou células com núcleo, os estágios do ciclo celular são divididos em duas fases principais: interfase e a fase mitótica (M).
  • Durante a interfase, a célula cresce e faz uma cópia de seu DNA.
  • Durante a fase mitótica (M), a célula separa seu DNA em dois conjuntos e divide seu citoplasma, formando duas novas células.

Interfase

Vamos entrar no ciclo celular assim que uma célula se forma, pela divisão de sua célula-mãe. O que esta célula recém-nascida deve fazer, em seguida, para crescer e se dividir? A preparação para a divisão acontece em três etapas:
  • Fase Gstart subscript, 1, end subscript: durante a fase Gstart subscript, 1, end subscript, também chamada de primeira fase de intervalo, a célula cresce e torna-se fisicamente maior, copia organelas, e fabrica os componentes moleculares que precisará nas etapas posteriores.
  • Fase S: Na fase S, a célula sintetiza uma cópia completa do DNA em seu núcleo. Ela também duplica uma estrutura organizadora de microtúbulos chamada de centrossomo. Os centrossomos ajudam a separar o DNA durante a fase M.
  • Fase Gstart subscript, 2, end subscript: Durante a segunda fase de intervalo, ou fase Gstart subscript, 2, end subscript, a célula cresce mais, produz proteínas e organelas, e começa a reorganizar seu conteúdo em preparação para a mitose. A fase Gstart subscript, 2, end subscript termina com o início da mitose.
As fases Gstart subscript, 1, end subscript e Gstart subscript, 2, end subscript juntas são chamadas de interfase. O prefixo inter significa entre, refletindo que a interfase ocorre entre uma fase mitótica (M) e a próxima.
Crédito da Imagem: The cell cycle: Figure 1 por OpenStax College, Biology (CC BY 3,0).

Fase M

Durante a fase mitótica (M), a célula divide seu DNA duplicado e o citoplasma para formar duas novas células. A fase M envolve dois processos distintos relacionados à divisão: mitose e citocinesis.
Na mitose, o DNA nuclear da célula se condensa em cromossomos visíveis e é separado pelo fuso mitótico, uma estrutura especializada formada por microtúbulos. A mitose acontece em quatro etapas: prófase (algumas vezes dividida em prófase inicial e prometafase), metáfase, anáfase, e telófase. Você pode aprender mais sobre estes estágios no vídeo mitose.
Na citocinese, o citoplasma da célula é dividido em dois, formando duas novas células. A citocinese normalmente começa assim que a mitose termina, com alguma sobreposição. É importante notar que a citocinese ocorre de formas diferentes em células animais e vegetais.
Crédito da Imagem: The cell cycle: FIgure 4 por OpenStax College, Biology (CC BY 3,0).
  • Em animais, a divisão da célula ocorre quando um conjunto de fibras citoesqueléticas chamado anel contrátil contrai-se em direção ao interior da célula e parte a célula em duas, um processo chamado de citocinese contrátil. A indentação produzida à medida que o anel se contrai para o interior da célula é chamada de sulco de clivagem. Células animais podem ser clivadas em duas, por compressão, porque são relativamente macias e moles.
  • Células de plantas são muito mais duras que células animais; elas são cercadas por uma parede celular rígida e têm uma pressão interna alta. Por isto, as células de plantas se dividem em duas através da construção de uma nova estrutura no meio da célula. Esta estrutura, conhecida como lamela média, é feita de membrana plasmática e componentes da parede celular disponíveis em vesículas, e ela divide a célula em duas.

Saída do ciclo celular e Gstart subscript, 0, end subscript

O que acontece às duas células-filhas produzidas numa rodada do ciclo celular? Isto depende de que tipo de células elas são. Alguns tipos de células dividem-se rapidamente, e nestes casos, as células-filhas podem entrar imediatamente em um novo ciclo de divisão celular. Por exemplo, muitos tipos de células em um embrião jovem dividem-se rapidamente, como as células em um tumor.
Outros tipos de células dividem-se lentamente ou não se dividem. Estas células podem deixar a fase Gstart subscript, 1, end subscript e entrar em um estado de repouso chamado Fase Gstart subscript, 0, end subscript. Em Gstart subscript, 0, end subscript, a célula não está ativamente se preparando para dividir, está apenas desempenhando suas funções. Por exemplo, pode conduzir sinais como um neurônio (como aquele no desenho abaixo) ou armazenar carboidratos como uma célula do fígado. Gstart subscript, 0, end subscript é um estado permanente para algumas células, enquanto outras podem reiniciar a divisão caso recebam os sinais corretos.
Imagem adaptada de Neurons and glial cells: Figure 3 por OpenStax College (CC BY 3,0).

Quanto tempo dura o ciclo celular?

Células diferentes podem levar tempos diferentes para completar o ciclo celular. Uma típica célula humana pode levar cerca de 24 horas para se dividir, mas células de ciclo rápido de mamíferos, como aquelas que revestem o intestino, podem completar um ciclo a cada 9-10 horas quando mantidas em cultura (Raven, 2011 e Ciclo celular, 2016).
Diferentes tipos de células também dividem seu tempo entre as fases do ciclo celular de formas diferentes. Em embriões novos de rã, por exemplo, as células quase não gastam tempo em Gstart subscript, 1, end subscript e Gstart subscript, 2, end subscript e, ao invés disso, passam rapidamente pelas fases S e M - resultando na divisão de uma grande célula, o zigoto, em muitas células menores (Ciclo celular, 2016 e Kimball, 2011). Você pode ver um vídeo, abaixo, com imagens aceleradas de embriões de rã em divisão.
Invólucro do vídeo da Khan Academy

Créditos

Este artigo foi adaptado de “The cell cycle" por OpenStax Biology (CC BY 3,0). Baixe o artigo original sem custos em http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9,85:52/The-Cell-Cycle. O artigo adaptado está autorizado sob a licença CC BY-NC-SA 4,0

Trabalhos citados

  1. Raven, P. H., G. B. Johnson, K. A. Mason, J. B. Losos, e S. R. Singer. "How Cells Divide." In Biology. 10.a ed. AP ed. (New York, NY: McGraw-Hill, 2011), 192.
  2. "Ciclo Celular". Wikipédia. Última versão 22 de julho de 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_cycle#Role_in_tumor_formation.
  3. Kimball, John W. "Frog Embryology." Kimball's Biology Pages. Última versão em Maio 17, 2011. http://www.biology-pages.info/F/FrogEmbryology.html#cleavage.
  4. Zhang, Tong, Bama Dayanandan, Isabelle Rouiller, Elizabeth J. Lawrence, e Craig A. Mandato. "Growth-Arrest-Specific Protein 2 Inhibits Cell Division in Xenopus Embryos." PLOS One. Setembro 9, 2011. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10,1371/journal.pone.0024698

Referências