F1 · Aulas 29–32

Mitose

Conceito de mitose

Divisão celular equacional: de uma célula-mãe originam-se duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos e idêntica constituição genética. É precedida pela duplicação do DNA na fase S, e ocorre em células somáticas.

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A mitose é o processo pelo qual o material genético duplicado é distribuído de forma precisa entre as duas células-filhas, e essa precisão depende de uma maquinaria molecular que atua em fases sequenciais: na prófase, os cromossomos já condensados se organizam e o fuso mitótico, formado por microtúbulos, começa a se montar a partir dos centrossomos; na metáfase, os cromossomos se alinham no equador da célula, presos pelas fibras do fuso ao centrômero, configurando o momento de maior estabilidade e o ponto de checagem mais rigoroso; na anáfase, as cromátides-irmãs se separam e migram para polos opostos; na telófase, os núcleos se reorganizam e a citocinese divide o citoplasma. Esse mecanismo é essencial para a renovação de tecidos, e um exemplo concreto é a cicatrização de um corte na pele: células da camada basal da epiderme se dividem intensamente por mitose para repor as células perdidas, gerando tecido geneticamente idêntico ao original e sem alterar o número de cromossomos da espécie.

O ponto central que o vestibulando deve fixar é que a mitose garante a manutenção do patrimônio genético ao longo das gerações celulares, assegurando que cada célula-filha receba um conjunto cromossômico completo e funcionalmente idêntico ao da célula-mãe.

Importância da mitose

Nos pluricelulares: crescimento, regeneração de tecidos e substituição de células mortas. Nos unicelulares, é a própria reprodução assexuada, gerando clones. Também produz os gametas em vegetais haploides. Falhas em seu controle originam tumores.

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A mitose é o mecanismo de divisão celular que distribui de forma equitativa o material genético entre duas células-filhas geneticamente idênticas à célula-mãe, e sua importância se compreende melhor quando se entende que ela é o último ato de uma sequência rigidamente controlada, a interfase seguida das fases mitóticas (prófase, metáfase, anáfase e telófase), e que cada etapa tem pontos de checagem que verificam se o DNA foi replicado corretamente e se o fuso mitótico se ligou aos cromossomos de maneira adequada.

No organismo humano, um exemplo concreto e cobrado com frequência é a renovação do epitélio intestinal, cujas células se dividem continuamente ao longo das criptas e migram para as vilosidades até descamar, e um caso ainda mais dramático é a regeneração do fígado, capaz de recuperar grande parte da massa hepática perdida após hepatectomia parcial graças à reentrada controlada das células em ciclo; vale lembrar também que, em plantas, a mitose atua na produção de gametas em organismos haploides, como no gametófito de briófitas, e que a propagação vegetativa por estacas é uma aplicação prática direta da mitose. Quando esse controle falha, o resultado é justamente o que o resumo aponta: mutações em proto-oncogenes e genes supressores tumorais, como o p53, ou em ciclinas e quinases dependentes de ciclina, desregulam os pontos de checagem e levam a divisões descontroladas, originando tumores benignos ou malignos; o câncer é, portanto, a doença do ciclo celular, e essa ligação é o ponto mais explorado em provas.

Nos vestibulares, o tema costuma aparecer por meio de gráficos que mostram a variação da quantidade de DNA ao longo do ciclo, questões que comparam mitose e meiose quanto à ploidia e à variabilidade gerada, situações-problema sobre quimioterápicos que impedem a formação do fuso (como os alcaloides da vinca) e interpretações de experimentos com células em cultura, exigindo do candidato relacionar os eventos moleculares com as consequências fisiológicas e patológicas da divisão celular.

Fases da mitose

Quatro etapas contínuas: prófase, metáfase, anáfase e telófase, muitas vezes precedidas da prometáfase. A citocinese, que divide o citoplasma, ocorre em geral ao final da telófase e não faz parte da cariocinese propriamente dita.

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A mitose é um processo de divisão celular conservativo, no qual uma célula-mãe origina duas células-filhas geneticamente idênticas, com o mesmo número de cromossomos, essencial para o crescimento, a renovação de tecidos e a reprodução assexuada. Na prófase, a cromatina condensa-se em cromossomos visíveis, o nucléolo desaparece, a membrana nuclear se fragmenta e os centríolos migram para os polos, organizando o fuso acromático. Na metáfase, os cromossomos atingem máxima condensação e alinham-se no plano equatorial da célula, com as cromátides-irmãs presas às fibras do fuso pelo centrômero — momento em que se costuma avaliar o cariótipo. Na anáfase, as cromátides-irmãs se separam e migram para polos opostos, garantindo que cada célula-filha receba um conjunto completo de cromossomos.

Na telófase, os cromossomos se descondensam, o nucléolo reaparece, a membrana nuclear se reorganiza e o fuso se desfaz, culminando com a citocinese.

Prófase

A cromatina se condensa em cromossomos visíveis, cada um com duas cromátides. O nucléolo desaparece, os centrossomos migram para os polos e organizam o fuso mitótico, e a carioteca se desfaz ao final da fase. É a etapa mais longa.

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A prófase é, antes de tudo, a fase em que a célula troca o estado "frouxo" da interfase por uma maquinaria de segregação: a condensação gradual da cromatina em cromossomos de duas cromátides irmãs, unidas pelo centrômero, resolve o problema de embaralhamento do DNA, pois encurta e individualiza cada molécula. Conforme a condensação avança, cada cromossomo passa a ter eixos proteicos (coesinas e condensinas) que garantem que as cromátides permaneçam coladas, e os centrossomos — duplicados na fase S — separam-se e migram para polos opostos, nucleando microtúbulos que formarão o fuso. Vale corrigir um erro comum: a prófase não é a etapa mais longa da mitose; a metáfase ou a anáfase costumam durar mais em muitos tipos celulares, e em células vegetais superiores, embora não existam centríolos, há centrossomos organizadores de microtúbulos, de modo que o fuso não é acentrossômico — ele apenas dispensa os centríolos como centrais de nucleação.

Enquanto isso, o nucléolo se desintegra porque a síntese de rRNA cessa, e a carioteca começa a se fragmentar pela fosforilação das lâminas nucleares, liberando os cromossomos no citoplasma. Exemplo concreto: em uma célula epitelial humana que acabou de sair da fase S, você pode acompanhar ao microscópio a prófase como o momento em que os filamentos de cromatina viram "bastões" visíveis e o núcleo perde seu contorno nítido.

Metáfase

Os cromossomos, no máximo grau de condensação, alinham-se na placa equatorial, presos ao fuso pelos cinetócoros. É a fase ideal para o estudo do cariótipo, justamente pela condensação máxima e pelo alinhamento.

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Na metáfase, cada cromossomo já duplicado na fase S apresenta suas duas cromátides-irmãs voltadas para polos opostos, e o que garante essa organização é a tensão mecânica exercida pelos microtúbulos do cinetócoro: a fibra que puxa para um polo é contrabalançada pela fibra do polo oposto, e é justamente essa tração equilibrada que mantém o cromossomo estável na placa equatorial — se as fibras de um dos lados falham, o cromossomo literalmente se desloca para o lado oposto.

Esse detalhe é decisivo porque a célula só avança para a anáfase quando todos os cinetócoros estão corretamente ligados e sob tensão, graças ao ponto de checagem do fuso (spindle assembly checkpoint), que bloqueia a separação das cromátides enquanto houver qualquer cinetócoro livre ou mal ancorado; é um mecanismo de segurança contra aneuploidias, e é exatamente por isso que drogas como a colchicina, que despolimerizam os microtúbulos, congelam a célula em metáfase — o que explica seu uso experimental em cariotipagem e seu efeito antimitótico na clínica. Como exemplo concreto, pense na análise de cariótipo em amniocentese: as células são tratadas com colchicina para acumular metáfases, coradas e fotografadas, permitindo montar o cariograma e detectar trissomias como a de Down (47,XX,+21).

Anáfase

Os centrômeros se dividem e as cromátides-irmãs separam-se, migrando para polos opostos puxadas pelo encurtamento das fibras do fuso. Cada cromátide passa a ser um cromossomo independente — momentaneamente, o número de cromossomos na célula dobra.

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A anáfase é a fase em que a maquinaria molecular do fuso finalmente executa a segregação física do material genético, e vale entender o que move os cromossomos além do "encurtamento das fibras": as cromátides-irmãs são tracionadas principalmente pela despolimerização dos microtúbulos do cinetocoro na extremidade ligada ao cromossomo, enquanto os microtúbulos polares, que se sobrepõem na zona equatorial, deslizam entre si empurrando os polos para longe e alongando a célula — é esse empurrão que garante que, ao final, cada polo tenha um conjunto completo. Para garantir a fidelidade, a anáfase só começa quando a separase cliva a coesina que mantinha as cromátides unidas, e esse gatilho depende do checkpoint do fuso, que barra a transição enquanto houver cinetocoro sem tensão ou sem ligação adequada; é por isso que erros aqui geram aneuploidias, como na síndrome de Down (trissomia do 21), frequentemente ligada a não disjunção meiótica, mas cujo mecanismo de má segregação é o mesmo que estudamos na mitose.

Telófase

Os cromossomos chegam aos polos e se descondensam; reorganizam-se a carioteca e os nucléolos, e o fuso se desfaz. Ao final há dois núcleos na mesma célula — é essencialmente o inverso da prófase.

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A telófase é a etapa em que a célula desfaz a maquinaria de segregação e restaura o ambiente nuclear para que cada genoma recém-separado volte a ser funcional; molecularmente, isso depende da desfosforilação de proteínas como as condensinas e a lâmina nuclear, que haviam sido fosforiladas pelo complexo CDK1–ciclina B para desmontar o envoltório nuclear na prófase, e da ação de fosfatases que revertem esses alvos assim que a degradação da ciclina B inativa o CDK1, permitindo que os cromossomos se desespiralizem, que os fragmentos de membrana e as proteínas do poro se reagrupem em torno de cada conjunto e que os nucléolos se refaçam nos organizadores nucleolares (regiões de rDNA) dos cromossomos descondensados; ao mesmo tempo, o fuso mitótico é desmontado e, em células animais, a citocinese costuma começar ainda na anáfase tardia, por meio do anel contrátil de actina e miosina, de modo que a telófase muitas vezes coincide com a divisão do citoplasma.

Variação da quantidade de DNA na mitose

Em G1, a quantidade é 2C; ao final da fase S, dobra para 4C, mantendo-se em G2 e até a metáfase. Na anáfase, com a separação das cromátides, cada polo recebe 2C, e cada célula-filha termina com 2C — igual à célula-mãe original.

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A unidade “C” expressa a massa de DNA de um conjunto haploide de cromossomos, de modo que o valor 2C da célula somática humana (46 cromossomos) representa cerca de 6 picogramas de DNA; como a mitose é uma divisão equacional, o número de cromossomos se mantém em 46 o tempo todo, o que muda é apenas a quantidade de DNA por cromossomo. Na fase G1, cada cromossomo tem uma única cromátide, logo 46 cromossomos e 2C; durante a fase S, cada cromossomo é replicado e passa a ter duas cromátides-irmãs unidas pelo centrômero, elevando o conteúdo para 4C, mas sem alterar o número de cromossomos, que continua 46 — daí a confusão clássica entre “cromossomo duplicado” e “cromossomo em maior número”.

Em G2 e na prófase e metáfase, o valor permanece 4C, pois as cromátides ainda estão unidas; na anáfase, quando as cromátides-irmãs se separam e migram para polos opostos, cada polo recebe 46 cromossomos de uma cromátide, ou seja, 2C, e a célula como um todo ainda soma 4C até a citocinese, quando cada célula-filha fica com 2C — exatamente como a célula-mãe original.

Mitose em células animais e em células vegetais

Na célula animal, a mitose é cêntrica (com centríolos) e astral, com áster. Na célula vegetal de angiospermas, é acêntrica e anastral, sem centríolos nem áster — o fuso se organiza sem eles.

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A mitose é o processo de divisão celular que garante a formação de duas células-filhas geneticamente idênticas à célula-mãe, essencial para o crescimento, a reposição de tecidos e a reprodução assexuada. Nas células animais, além do fuso mitótico, há o centrossomo, região organizadora de microtúbulos que contém os centríolos e é responsável pela formação dos ásteres — arranjos radiais de microtúbulos que ancoram o fuso à membrana plasmática e ajudam a posicionar o aparelho mitótico. Já nas células vegetais, como as de ponta de raiz de cebola, o fuso acromático se forma sem centríolos, a partir de regiões difusas do citoplasma, e não há ásteres, o que caracteriza a mitose acêntrica e anastral.

Outra diferença marcante é a citocinese: na célula animal, ocorre por estrangulamento da membrana (clivagem centrípeta), enquanto na vegetal forma-se a placa celular no centro da célula, que dará origem à parede celulósica. Isso ocorre porque a rigidez da parede celular impede o estrangulamento.

Citocinese

Divisão do citoplasma. Na célula animal é centrípeta: um anel de microfilamentos estrangula a célula de fora para dentro. Na vegetal é centrífuga: vesículas do complexo golgiense formam a lamela média e a nova parede, de dentro para fora — a parede rígida impede o estrangulamento.

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A citocinese é o passo final da mitose e precisa ser rigorosamente coordenada com a telófase, pois só faz sentido dividir o citoplasma depois que o material genético já foi repartido entre os dois polos; em células animais, o anel contrátil é composto principalmente de actina e miosina II, os mesmos componentes do músculo, e sua montagem depende do fuso mitótico — o chamado sulco de clivagem surge na região equatorial e se aprofunda até formar o corpo intermediário, estrutura que depois pode ser descartada ou permanecer como resíduo. Já na célula vegetal, como a parede celular rígida impede qualquer estrangulamento, a separação ocorre pela deposição de vesículas do complexo golgiense que carregam pectina e hemiceluloses; elas se alinham no plano equatorial guiadas por microtúbulos do fragmoplasto, fundem-se formando a lamela média, e sobre ela cada célula deposita sua parede primária.