Meiose, Apoptose e Morte Celular: Processos Biológicos Essenciais

Meiose: Divisão Celular para a Reprodução

Cada organismo possui um número cromossômico característico. As células especializadas na função sexual, os gametas, terão metade do número de cromossomos das células somáticas do resto do corpo. Uma célula haploide (n) possui um único conjunto de cromossomos, enquanto uma célula diploide (2n) possui dois conjuntos. A célula diploide produzida pela fusão de dois gametas é conhecida como zigoto.

O objetivo da meiose é a redução do número do conjunto cromossômico e a reestruturação em cromossomos homólogos através da troca de material genético.

Prófase I: A Fase Mais Longa e Complexa

A Prófase I é a fase mais longa e complexa da meiose. O envelope nuclear é preservado até o final da fase, quando se desintegra. O nucléolo desaparece e o fuso é formado, subdividindo-se em 5 etapas:

• Leptóteno

  Os cromossomos são mais longos e finos do que na mitose. São distribuídos como rosários, chamados cromômeros. Nos cromossomos, podem-se distinguir duas cromátides unidas. Algumas de suas extremidades estão anexadas ao envelope nuclear; este setor é chamado de bordo de união.

• Zigóteno

  Ocorre a sinapse de cromossomos homólogos, que não são fundidos, ficando a uma distância de 150 a 200nm. O complexo sinaptonêmico (representando o emparelhamento de cromossomos, com dois componentes laterais e um central) pode ser formado aqui. Também aparecem estruturas densas chamadas nódulos de recombinação elipsoidal. A condensação da cromatina torna-se mais óbvia.

• Paquíteno

  O emparelhamento dos cromossomos homólogos é completo. Os cromossomos tornam-se mais curtos e densos. As cromátides homólogas ainda não estão diferenciadas, mas ocorre um entrecruzamento chamado crossing over, que depois aparecerá como quiasma. Esta é a etapa mais longa da Prófase I. Cada par de cromossomos recebe o nome de bivalentes. Como o grupo possui 4 cromátides, é chamado de tétrade.

• Diplóteno

  É evidente que cada homólogo é composto por dois cromatídeos. São os quiasmas onde se pode ver o entrecruzamento.

• Diacinese

  Aparecem cromátides muito condensadas, preparando-se para a metáfase. A separação do quiasma bivalente persiste e continua. Aqui ocorre a terminalização dos quiasmas, que se movem para as extremidades. O nucléolo começa a se fragmentar.

Prometáfase I

• Condensação máxima dos cromossomos.
• Diminuição progressiva no tamanho do nucléolo até seu desaparecimento.
• Desintegração da membrana nuclear.
• Microtúbulos se anexam aos cinetócoros.

Metáfase I

Os bivalentes alinham-se no plano equatorial. Os dois cinetócoros de cada cromossomo homólogo são direcionados para o mesmo polo, enquanto os cinetócoros do cromossomo homólogo oposto são orientados para o polo oposto.

Anáfase I

Os cromossomos homólogos, cada um com duas cromátides, separam-se e migram para polos opostos. O produto do quiasma desaparece com a disjunção dos cromossomos.

Telófase I

Dá origem a duas células-filhas, cujos núcleos contêm cada um 'n' cromossomos com duas cromátides.

Meiose II

As duas células anteriores entram em uma segunda divisão. Na Anáfase II, as cromátides dos cromossomos 'n' se separam, dando origem a 4 células com 'n' cromátides cada.

Significado Genético da Meiose

• Redução do número de cromossomos de diploide para haploide.
• Recombinação genética.
• Segregação dos cromossomos maternos e paternos.

Quadro Comparativo: Mitose e Meiose

• Nível de Energia

  Mitose: Distribuição exata de material genético.
  Meiose: Segregação aleatória dos cromossomos homólogos e crossing over como fonte de variabilidade genética.

• Nível Celular

  Mitose: Produz células geneticamente idênticas.
  Meiose: Produz uma redução do conjunto de cromossomos exatamente pela metade dos cromossomos homólogos.

• Nível Orgânico

  Mitose: Em organismos unicelulares, para reprodução assexuada; em multicelulares, para desenvolvimento, crescimento, reparo e regeneração de tecidos e órgãos.
  Meiose: Serve para a formação de células sexuais (gametas) ou de reprodução assexuada (esporos).

Apoptose e Morte Celular Programada

Em organismos multicelulares, a comunidade celular é altamente organizada. Seu número é regulado com precisão. A célula que não é necessária se 'suicida', ativando um programa de morte intracelular. A maquinaria intracelular da apoptose é semelhante em todas as células animais e depende de uma família de proteases chamadas caspases.

Outro tipo de morte com características diferentes é a necrose celular (lesão causada por reação inflamatória aguda, geralmente ocorre com a ruptura das membranas e liberação do conteúdo para o exterior da célula).

Caspases Envolvidas na Apoptose

• Caspases Iniciadoras (Caspases 2, 8, 9, 10)
• Caspases Efetoras (Caspases 3, 6, 7)

Proteínas Bcl-2 e AIP

As proteínas Bcl-2 e AIP são proteínas intracelulares envolvidas na regulação das procaspases.

Papel do BH123 na Apoptose

O papel do BH123 na liberação de proteínas do espaço intermembranar na mitocôndria, na via intrínseca da apoptose.

Necrose Celular: Morte Acidental

Morte celular acidental, não apoptótica, passiva. É o resultado final de uma catástrofe bioenergética, resultante do esgotamento de ATP a um nível incompatível com a sobrevivência da célula.

Características Morfológicas da Necrose

• Perda da integridade da membrana.
• Floculação da cromatina.
• Dilatação e lise celular.
• Há formação de vesículas de lise completa e desintegração (dilatação) de organelas.

Características Morfológicas da Apoptose

• Deformação sem perda de integridade da membrana.
• Agregação da cromatina na membrana nuclear interna.
• Condensação e redução celular.
• Formação de vesículas limitadas por membrana.
• Não há desintegração de organelas, que permanecem intactas.

Características Bioquímicas da Necrose

• Perda da regulação da homeostase iônica.
• Não requer energia.
• Digestão aleatória de DNA.
• Fragmentação pós-lítica do DNA.

Características Bioquímicas da Apoptose

• Um processo altamente regulado, envolvendo ativação enzimática e etapas.
• Requer energia (ATP).
• Fragmentação de DNA em mononucleossomos e oligonucleossomos.
• Não há fragmentação pré-lítica aleatória de DNA.

Significado Fisiológico da Necrose

• Morte de grupo de células, causada por estímulos fisiológicos.
• Fagocitose por macrófagos.
• Resposta inflamatória significativa.

Significado Fisiológico da Apoptose

• Morte celular individual induzida por estímulos fisiológicos.
• Fagocitose por células adjacentes ou macrófagos.
• Ausência de resposta inflamatória.

Autofagia: Reciclagem Celular

É um processo pelo qual os componentes citoplasmáticos são sequestrados em vesículas de membrana dupla, chamadas vacúolos autofágicos, e são degradados pela fusão com lisossomos.

Autofagia Não Seletiva

• Frequentemente induzida em resposta a mudanças na disponibilidade de nutrientes e/ou fatores tróficos para manter a homeostase bioenergética.

Autofagia Seletiva

• É frequentemente usada em processos de remodelação celular que requerem sequestro de componentes danificados, mas também pode ser induzida em resposta a estímulos tóxicos.

Controle do Crescimento Celular, Divisão Celular e Apoptose

• Fatores Mitogênicos
• Fatores de Crescimento (Quinases)
• Fatores de Sobrevivência