Matéria PAF Biologia

Meiose

As etapas 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. As fases de divisão celular da meiose são de fácil compreensão para aqueles que entenderam o processo da mitose. 

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.

Como já foi explanado anteriormente, a meiose inicia-se quando a célula está em 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.

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 exatamente o oposto das haplóides. As células em seu estágio normal são consideradas diplóides.

Etapas da meiose

Meiose I

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 

Na 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 masculina e feminina.

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.

Agora que sabemos disso, veremos as cinco fases que a célula atravessa em seu ciclo de vida até completar sua divisão. São elas: prófase, metáfase, anáfase, telófase e interfase. 

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.

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.

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. 

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. A partir de então, o ciclo se reinicia.

A membrana plasmática

A membrana plasmática (também denominada membrana citoplasmática ou plasmalema) é um delgadíssimo envoltório que delimita a célula e lhe dá individualidade. Quimicamente, a membrana plasmática é composta de lipídios (notadamente fosfolipídios) e proteínas atraídos uns aos outros por interações hidrofóbicas não covalentes. Como resultado, a membrana é uma estrutura flexível, embora resistente, que permite à célula mudanças de forma e tamanho. A membrana consegue controlar a passagem das substâncias polares para dentro e para fora da célula. As proteínas de membrana, além de constituírem a estrutura da membrana, atuam como transportadores de solutos específicos, recebem sinais externos, dão identidade antigênica à célula e atuam como enzimas.

O citoplasma

Denomina-se citoplasma todo o conteúdo celular compreendido pela membrana plasmática. O citoplasma é composto de um colóide aquoso chamado citossol. No citoplasma das células eucariontes (que compõem o organismo dos animais, plantas fungos e protistas) estão mergulhadas estruturas membranosas, as organelas. As células procariontes (que são as células das bactérias) são de estrutura mais simples e não apresentam organelas. O citossol também é denominado hialoplasma, e as organelas também são conhecidas por orgânulos ou organóides. Encontram-se, dissolvidas no citossol, enzimas, moléculas de ARN-mensageiro, açúcares pequenos, íons, aminoácidos, nucleotídeos, e estruturas onde ocorre a síntese de proteínas, os ribossomos.

O núcleo (nos eucariontes) ou nucleóide (nos procariontes): a região onde se localiza o material genético.

Com poucas exceções (como as hemácias de mamífero) todas as células vivas possuem um núcleo ou um nucleóide, onde o genoma (conjunto total de genes de um organismo) é armazenado. As moléculas de ADN (ácido desoxirribonucléico) são muito longas e ficam compactadas ("empacotadas") dentro do núcleo ou nucleóide como complexos de ADN associado a proteínas específicas. O nucleóide das bactérias não é envolvido por uma membrana, estando, assim, em contato direto com o citoplasma. Já nos organismos de células mais complexas o material genético (ADN) é envolvido por uma dupla membrana lipoprotéica, a carioteca ou envelope nuclear. O núcleo dos eucariontes é uma organela, pois é composto de estrutura membranosa.

Células procariontes

As células dos organismos procariontes se caracterizam por não possuírem organelas. Os seres procariontes compreendem as bactérias, que se dividem em arqueobactérias e as eubactérias. As arqueobactérias habitam ambientes de condições extremas como águas muito salinas, águas quentes e ácidas, regiões profundas dos oceanos e pântanos. Há diferenças de estrutura genética e de composição lipídica entre as eubactérias e as arqueobactérias. As eubactérias são as mais estudadas e conhecidas, pois têm grande importância ecológica, industrial e médica. Nas eubactérias incluem-se as cianobactérias (estas últimas também conhecidas pela antiga denominação "algas cianofíceas" ou "algas azuis").

As células procariontes são geralmente bem pequenas, tendo 0,5 a 10 micrômetros de diâmetro. Apresentam, na região conhecida como nucleóide, uma molécula circular de ADN não combinada com proteínas básicas (histonas). Em grande parte das bactérias existem moléculas pequenas de ADN circular, são os plasmídios. Estes são independentes do ADN do nucleóide e conferem resistência a toxinas e antibióticos. Ocorre parede celular, que tem composição química diferente da parede celular das plantas. Nos procariontes, a parede celular contém peptidoglicanos (polímeros de glicídio unidos por ligações cruzadas de aminoácidos. Da sua superfície externa a bactéria pode projetar estruturas curtas, semelhantes a cabelos, denominadas pilos, que servem para a adesão a outras células. A síntese de proteínas tem lugar em pequenos ribossomos livres no hialoplasma. Os procariontes não possuem citoesqueleto, um complexo de proteínas fibrilares que dá forma e movimento nos eucariontes. Algumas bactérias têm flagelos de estrutura simples, de cerca de 20 nanômetros de diâmetro. Os flagelos servem para dar propulsão à célula no seu meio ambiente. A composição destes flagelos é a proteína flagelina, diferentemente dos eucariontes, onde os flagelos são feitos de microtúbulos, estes constituídos da proteína tubulina. Alguns procariontes são autotróficos e podem fixar o nitrogênio atmosférico em aminoácidos usados em síntese de proteínas. As cianobactérias têm um extenso sistema de membranas fotossintéticas mergulhadas em seu citossol, nestas membranas existem pigmentos como a clorofila.

Células Eucariontes

As organelas citoplasmáticas

A organização interna das células eucariontes é complexa. O citoplasma acha-se dividido em compartimentos, delimitados por membrana, as organelas.

Geralmente, os livros-texto de Biologia fornecem esquemas didáticos de células eucariontes. São bons exemplos os esquemas de célula animal e vegetal encontrados em Amabis (1994) págs. 58 e 59. O professor deve sempre ressaltar aos seus alunos que os esquemas didáticos de células procuram representar conjuntamente todas as organelas possíveis de existir em uma célula. Porém, de acordo com sua especialização, uma célula apresentará certas organelas, mas não apresentará outras. Como exemplo, temos que uma célula da raiz não terá cloroplastos, mas uma célula da folha possuirá cloroplastos. No caso dos animais, como exemplo, um hepatócito terá um núcleo muito ativo e não possuirá flagelo; já um espermatozóide usará um flagelo para se locomover e o seu núcleo será muito compactado.

Além das organelas dos eucariontes, existem outras estruturas que compõem as células:

Parede celular

É um envoltório rígido que envolve a célula de bactérias, fungos e plantas. Tem a função de proteger a célula de danos mecânicos e também evita que a célula arrebente quando mergulhada em um meio hipotônico. A parede celular é permeável a diversas substâncias; possui constituição química distinta em vegetais, fungos e bactérias.

Grãos de armazenamento e gotículas lipídicas

As células podem armazenar substâncias de reserva em seu citoplasma. Deste modo, encontramos grãos de amido (em vegetais), glicogênio (em animais e fungos), paramilo (em algas), gotículas de gordura (em muitas células, como as de animais, fungos, etc.).

Ribossomos

Os ribossomos são o local da síntese protéica nas células. Podem estar livres no hialoplasma ou aderidos à face externa das membranas do retículo endoplasmático.

Centríolos

Estruturas de forma cilíndrica compostas de microtúbulos protéicos. Os centríolos são ausentes em procariontes e em vegetais superiores. Durante a divisão celular, em seu redor, forma-se o fuso mitótico.

Retículo endoplasmático

Rede de túbulos e cisternas achatadas mergulhados no citoplasma. Dentre suas várias funções ressaltamos o metabolismo de lipídios (incluindo a síntese de esteróides e fosfolipídios) e a síntese de proteínas para exportação.

Aparelho de Golgi

Esta organela também é denominada complexo de Golgi ou, simplesmente, Golgi. Esta organela foi descoberta pelo citologista italiano Camillo Golgi que viveu no século XIX. Observa-se, no aparelho de Golgi, a síntese de enzimas e a gênese de lisossomas, estas organelas responsáveis pela digestão celular.

Lisossomas

Estas organelas são vesículas esféricas repletas de enzimas hidrolíticas que atuam em pH ácido. No animais e protistas, os lisossomas digerem partículas alimentares provindas do exterior da célula, mas também podem degradar organelas envelhecidas da própria célula num processo conhecido como autofagia. As plantas não possuem lisossomas e a função semelhante destes é feita pelos vacúolos.

Mitocôndrias

Têm sua estrutura formada de duas membranas que delimitam uma matriz coloidal onde encontram-se enzimas, íons, dentre outras substâncias. No interior das mitocôndrias ocorre a degradação oxidativa de ácidos graxos e de grupos acetil (provindos da degradação da glicose). Neste processo oxidativo (denominado respiração celular), participam o oxigênio molecular, as enzimas do ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, e são sintetizadas 36 moléculas de ATP (trifosfato de adenosina).

Cloroplastos

Há, nas células vegetais, organelas relacionadas com a síntese de glicídios, os plastos. Os cloroplastos são os plastos mais abundantes nos vegetais. Têm cor verde pois apresentam grande quantidade do pigmento clorofila, responsável pela absorção de luz no processo de fotossíntese. Assim, como as mitocôndrias, os cloroplastos possuem duas membranas concêntricas que delimitam uma região coloidal, o estroma. Mergulhado no estroma, existe um sistema de membranas. Parte da fotossíntese acontece no conjunto de membranas internas e parte se dá no estroma do cloroplasto. Pelo processo de fotossíntese há a síntese de substâncias orgânicas como, por exemplo, a glicose.

Vacúolos

Os vacúolos são vesículas preenchidas com partículas ou líquidos. São delimitados por uma membrana simples. Nas células animais e em protistas, os vacúolos fundem-se com lisossomos e acontece a digestão do conteúdo do vacúolo. Nas células vegetais geralmente existe um grande vacúolo. O líquido deste vacúolo é chamado seiva vegetal e tem enzimas digestivas que atuam em pH ácido.

Peroxissomos

Certos processos químicos oxidativos, como a degradação de aminoácidos, produzem peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode lesar os componentes celulares. Para proteger a célula há os peroxissomos, organelas que possuem a enzima catalase que catalisa a reação de degradação de moléculas de peróxido de hidrogênio em água e oxigênio molecular. Os peroxissomos estão presentes nas células eucariontes.

Núcleo

Nos eucariontes, o núcleo abriga o genoma, o conjunto total de genes que é responsável pela codificação das proteínas e enzimas que determinam a constituição e o funcionamento da célula e do organismo. O núcleo é envolvido por uma dupla membrana porosa, a carioteca ou envelope nuclear, que regula a passagem de moléculas entre o interior do núcleo e o citoplasma. Os genes são segmentos de ADN, o ácido desoxirribonucléico, molécula orgânica que armazena em sua estrutura molecular, as informações genéticas. O ADN se combina fortemente a proteínas denominadas histonas, formando um material filamentoso intranuclear , a cromatina.

O Citoesqueleto

Nas células eucariontes há uma rede tridimensional intracitoplasmática de proteínas fibrilares, o citoesqueleto. Existem três tipos de proteínas filamentosas no citoplasma: os filamentos de actina, os microtúbulos e os filamentos intermediários. Muitos filamentos de actina se ligam a proteínas específicas da membrana plasmática, deste modo conferem forma e rigidez às membrana plasmática e superfície celular. Além de dar forma às células, o citoesqueleto propicia movimento direcionado interno de organelas e possibilita o movimento da célula como um todo (por exemplo, em macrófagos, leucócitos e em protozoários). Nos músculos, a rede de proteínas fibrilares (notadamente as proteínas actina e miosina) causa a contração e a distensão das células musculares. Os microtúbulos formam os cílios e flagelos dos protistas e dos espermatozóides. Durante a divisão celular, os cromossomos são levados às células filhas pelo fuso, um complexo de microtúbulos.

Células de Animais

As células animais diferem em forma e tamanho conforme o tipo de tecido a que pertencem. As células dos animais não possuem parede celular, cloroplastos e o vacúolo central característicos das células de plantas.

De acordo com a sua função, uma célula apresentará organelas mais desenvolvidas do que outras. Assim, células que secretam grande quantidade de enzimas digestivas, como as do pâncreas, têm o aparelho de Golgi bem desenvolvido. Podemos citar outro exemplo de especialização celular, as hemácias, em que todo o citoplasma é tomado pelo pigmento hemoglobina. Por este fato as hemácias não tem núcleo e as outras organelas. Como as hemácias precisam ser carregadas dentro do líquido circulatório, o sangue, elas têm tamanho pequeno e são de forma redonda.

Células de Vegetais

As células vegetais têm várias formas que dependem de sua função e do tecido a que pertencem. São característicos da célula vegetal a parede celulósica, os plastos, o vacúolo central.

Certas células vegetais apresentam glioxissomos, que são peroxissomos que têm as enzimas do ciclo do glioxilato, uma via metabólica que converte lipídios em glicídios quando da germinação das sementes.

Alguns vacúolos acumulam grande quantidade de pigmentos arroxeados, as antocianinas. Deste modo certos órgãos da planta podem ter cor avermelhada ou arroxeada, como as uvas e as folhas de trapoeraba.

As células vegetais comunicam-se entre si por pontes citoplasmáticas, os plasmodesmos.