Divisão celular

A forma como a divisão celular ocorre varia entre os diferentes tipos de organismos. Existem dois tipos principais de organismos: os seres eucariontes e os seres procariontes. Os seres eucariontes são caracterizados pela presença de uma estrutura celular especializada chamada de núcleo, que abriga o material genético do organismo. Esses organismos incluem animais, plantas, fungos e protistas. Por outro lado, os seres procariontes não possuem um núcleo definido, e seu material genético está disperso no citoplasma. Eles são representados principalmente pelas bactérias e cianobactérias. A divisão celular nos seres eucariontes é conhecida como mitose. Esse processo ocorre em várias etapas, incluindo prófase, metáfase, anáfase e telófase. Durante a prófase, os cromossomos condensam e se tornam visíveis sob o microscópio. Na metáfase, os cromossomos alinham-se no equador da célula. Em seguida, durante a anáfase, as cromátides-irmãs são separadas e migram para os polos opostos da célula. Finalmente, na telófase, ocorre a formação de dois núcleos filhos e a divisão do citoplasma, chamada de citocinese, ocorre, resultando na formação de duas células-filhas geneticamente idênticas. Já nos seres procariontes, a divisão celular ocorre por meio de um processo chamado de fissão binária. Nesse processo, a célula procarionte cresce, duplica seu material genético e, em seguida, divide-se em duas células-filhas. A fissão binária não envolve a formação de um núcleo definido ou a ocorrência de etapas específicas como na mitose. Esse processo é relativamente rápido e eficiente, permitindo que as bactérias se reproduzam rapidamente em ambientes favoráveis.Embora a divisão celular ocorra de forma diferente nos seres eucariontes e procariontes, ela desempenha um papel crucial em ambos os tipos de organismos. A capacidade de se dividir permite a regeneração de tecidos, a reprodução e a perpetuação da vida em todas as formas de vida, garantindo assim a sobrevivência e o equilíbrio dos ecossistemas.

Nos procariontes, como as bactérias, a divisão celular é relativamente simples: o DNA se duplica e o citoplasma se estrangula em duas partes, ficando cada uma com uma cópia do DNA.

As células eucariotas são mais complexas, com um número bem maior de genes e de organelas. Por isso, a divisão celular não pode ser tão simples como nos procariontes. O material genético muda de aspecto durante a divisão, passando da forma de filamentos de cromatina espalhados no nucleoplasma para a forma compacta de cromossomos.

Nos organismos eucariotas e sexuados ocorrem dois tipos de divisão celular: a mitose, que forma células com o mesmo número de cromossomos e as mesmas informações genéticas da célula-mãe, e a meiose, que reduz esse número à metade.

A mitose é o mecanismo mais comum de reprodução dos organismos unicelulares eucariotas. É também o processo pelo qual os seres pluricelulares são formados, seja a partir de um pedaço do corpo (reprodução assexuada), seja a partir da célula-ovo, ou zigoto (reprodução sexuada). A mitose é essencial para o crescimento, para a renovação de suas células e para a regeneração de partes do seu organismo.

A célula-ovo surge por meio da fecundação, ou seja, da união dos gametas (espermatozoide e óvulo), o que permite que os cromossomos do pai e os da mãe se juntem na célula-ovo e componham o patrimônio genético do filho. A meiose sempre dá origem a células haploides. Nos animais, a meiose dá origem aos gametas; nos vegetais, a meiose produz esporos.

Mitose

A divisão celular pode ser observada ao microscópio comum. Em algumas células, dura 20 minutos; em outras, pode durar horas ou até mais de um dia. No corpo humano, há células que se dividem continuamente, como as da base da epiderme. Por outro lado, células muito especializadas, como as nervosas e musculares, geralmente param de se dividir quando estão totalmente maduras.

O período que vai da origem de uma célula, a partir de outra, ao fim de uma divisão celular é chamado ciclo celular, durante o qual a célula cresce, prepara-se para a divisão e se divide. Esse ciclo inclui, portanto, uma fase em que a célula não está se dividindo, chamada intérfase, e as quatro etapas da divisão propriamente: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Na intérfase (inter = entre, no meio), o material genético está na forma de filamentos de cromatina, comandando a atividade da célula por meio da síntese de RNA. Ela pode ser subdividida em três períodos:

Antes de a célula entrar em divisão, há mecanismos que verificam se o DNA está danificado, se a célula atingiu um tamanho mínimo para entrar em divisão, se o meio em que a célula está é favorável, etc. Caso haja algum problema, o ciclo celular pode ser interrompido ou retardado até que o problema seja corrigido. Essa verificação é feita por enzimas nos chamados pontos de controle (ou pontos de checagem), que acontecem no final das fases G1 e G2. Se o problema não puder ser corrigido, deve ser acionado um mecanismo de destruição da célula, conhecido como apoptose.

A mitose é um processo que ocorre durante a divisão celular em células eucarióticas. A mitose é composta por várias etapas:

Após a mitose, ocorre a citocinese, que é a divisão do citoplasma, resultando na formação de duas células-filhas geneticamente idênticas.

Nas células animais, a citocinese é realizada por meio de uma invaginação da membrana plasmática, que forma um anel contrátil de filamentos de actina e miosina. Essa invaginação se aprofunda até dividir completamente a célula em duas.

Já nas células vegetais com semente, a citocinese é um pouco diferente, pois não possuem centríolos e precisam construir novas paredes celulares. Nesse caso, vesículas originadas do complexo golgiense fundem-se na região mediana da célula, formando gradualmente as novas membranas plasmáticas das duas células-filhas. A deposição de celulose e outros polissacarídeos forma a lamela média e a parede celular, separando as células-filhas.

Meiose

A célula-ovo surge da união de duas células especializadas, os gametas. A produção dessas células caracteriza a reprodução sexuada, pois, em geral, cada gameta é produzido por indivíduos de sexos diferentes. Essa união, chamada fecundação, permite que os cromossomos do pai e da mãe se juntem na célula-ovo, formando o patrimônio genético do filho.

Nos animais, a meiose acontece durante a produção de gametas. Durante a meiose, ocorre uma divisão celular que resulta em células com metade do número de cromossomos das células originais (meiose = divisão ao meio). Assim, quando ocorre a fecundação, a união dos gametas resulta em uma nova célula diploide.

Nos vegetais, que possuem um ciclo reprodutivo diferente, a meiose ocorre na formação de células especiais chamadas esporos.

Muitos dos fenômenos que ocorrem na mitose, como a formação do fuso mitótico, o desaparecimento da carioteca e o movimento dos cromossomos para o meio da célula e depois para os polos, se repetem na meiose. No entanto, a diferença básica entre os dois processos é que, na meiose, ocorrem duas divisões celulares seguidas, resultando na formação de quatro células-filhas para cada célula que inicia o processo. Durante essas divisões, cada cromossomo se duplica apenas uma vez, o que explica a redução do padrão cromossômico de 2n para n.

Outra característica importante da meiose é que as células produzidas não são geneticamente iguais, o que aumenta a variedade genética dos indivíduos formados por reprodução sexuada. Esse processo de recombinação genética durante a meiose contribui para a variabilidade genética de uma espécie e é fundamental para a evolução e adaptação dos organismos.

Primeira divisão da célula

Prófase I: Nesta fase, ocorre o emparelhamento dos cromossomos homólogos. Cada cromossomo duplicado de origem paterna se alinha com seu homólogo de origem materna. Esse emparelhamento é exclusivo da meiose e garante que cada célula-filha receba um cromossomo de cada par de homólogos. Além disso, ocorrem os outros fenômenos observados na mitose, como a fragmentação da carioteca e do nucléolo, e a condensação dos fios de cromatina. Um evento notável que pode ocorrer durante esta etapa é a "troca de pedaços" entre os cromossomos homólogos, conhecida como permutação ou crossing-over, que aumenta a diversidade dos gametas produzidos.

Metáfase I: Devido ao emparelhamento dos cromossomos homólogos, eles não se alinham no mesmo plano, como acontece na mitose. Em vez disso, permanecem um de cada lado da região mediana do fuso mitótico.

Anáfase I: Os cromossomos homólogos se separam, movendo-se para polos opostos devido à redução do fuso. É importante observar que, ao contrário do que ocorre na mitose, as cromátides não se separam; os cromossomos que migram para os polos são cromossomos duplicados.

Telófase I: Os cromossomos atingem os polos, ainda duplicados, mas não se desenrolam completamente, como ocorre na mitose. O citoplasma se divide, formando duas células-filhas.

Ao final da primeira divisão, cada célula possui apenas um cromossomo de cada tipo, tornando as células-filhas haploides. Essa divisão é chamada de divisão reducional, pois reduz o número de cromossomos pela metade. Embora tenha ocorrido uma redução, cada cromossomo está duplicado, o que significa que cada célula-filha possui duas cópias de cada molécula de DNA, uma em cada cromátide. Essa situação será modificada com a segunda divisão.

Segunda divisão celular

O intervalo entre a primeira e a segunda divisão, também chamada meiose II, é chamado intercinese e é muito curto. Logo em seguida, ocorre uma segunda prófase, caracterizada por uma figura semelhante à da primeira prófase. É importante observar que não ocorre uma nova duplicação do DNA, como acontece na intérfase da mitose. Além disso, como não existem cromossomos homólogos na mesma célula, não há emparelhamento. Portanto, os movimentos cromossômicos serão idênticos aos que ocorrem na mitose.

Ao final da segunda divisão, o número de cromossomos não é reduzido. Por isso, essa divisão também é chamada divisão equacional. No entanto, embora não haja redução, cada cromossomo duplicado se separa em dois cromossomos simples, resultando em não haver mais duas cópias de cada molécula de DNA por célula.

Subfases da prófase

Como mencionado anteriormente, a prófase I apresenta uma série de fenômenos que a diferenciam da prófase da mitose. Essa fase é prolongada e subdividida em cinco etapas: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese.

Leptóteno: Nesta etapa, os cromossomos começam a se condensar, mas a duplicação não é visível ao microscópio óptico.

Zigóteno: Inicia-se o pareamento dos cromossomos, também chamado de sinapse.

Paquíteno: Completa-se o pareamento dos homólogos, que se apresentam espessos e bastante condensados. Cada par de homólogos forma uma díade ou bivalente, composto por quatro cromátides. O conjunto é chamado de tétrade. Nessa etapa, ocorre a permutação, que é a quebra e troca de cromátides homólogas em pontos específicos entre os cromossomos. Isso resulta em um intercâmbio de genes entre os cromossomos de origem paterna e materna.

Diplóteno: Os cromossomos começam a se separar, mas permanecem unidos nos pontos das cromátides onde ocorreram as permutações. Em cada ponto, forma-se uma figura em X chamada quiasma, que evidencia a ocorrência de permutação entre os cromossomos.

Diacinese: Nesta etapa, os cromossomos se condensam ainda mais, e os quiasmas deslizam para a extremidade do bivalente. Esse fenômeno é chamado de terminalização dos quiasmas.

Ao comparar a mitose e a meiose, podemos observar que:

Essas diferenças são explicadas pela ocorrência, na meiose, do emparelhamento de cromossomos homólogos seguido de permutação.

Divisão celular e a variabilidade genética

A reprodução sexuada desempenha um papel fundamental na geração de uma grande variabilidade genética entre os indivíduos. A meiose, como veremos no volume 3, contribui para essa variabilidade de duas maneiras.

A primeira ocorre na metáfase I, quando os cromossomos homólogos se emparelham aleatoriamente no equador da célula. Isso significa que a partir de uma célula com apenas dois cromossomos podem ser geradas quatro células-filhas diferentes, dependendo da disposição dos cromossomos paternos e maternos no equador. No caso da espécie humana, por exemplo, é possível a formação de mais de 8 milhões de combinações genéticas diferentes a partir dos 23 cromossomos do pai e dos 23 cromossomos da mãe.

A outra maneira pela qual a meiose contribui para a variabilidade genética é através do crossing-over (troca de pedaços entre os cromossomos). Essa troca de segmentos ocorre aleatoriamente, o que significa que há diversas possibilidades de combinações genéticas resultantes. Dessa forma, novas combinações genéticas são geradas durante a meiose.


O que é o câncer?

Tanto a palavra "Câncer", em português brasileiro, quanto "Cancro", em português europeu, têm origem no latim cancer/camcrum, que significa "caranguejo" em português. Essa denominação faz referência à forma como as células cancerosas se proliferam no organismo (metástase), semelhante às patas e pinças de um caranguejo que se irradiam a partir do seu cefalotórax. O câncer é o nome genérico dado a um grupo de doenças caracterizadas pela formação de tumores.

Existem vários tipos de câncer, e cada um deles se origina em diferentes partes do corpo e apresenta características distintas. Aqui estão alguns dos tipos de câncer mais comuns:

Esses são apenas alguns exemplos de tipos de câncer, e existem muitos outros que afetam diferentes órgãos e tecidos do corpo. Cada tipo de câncer tem suas próprias características, padrões de crescimento, sintomas e opções de tratamento específicas.

A principal diferença entre câncer maligno e benigno está em seu comportamento e potencial de causar danos ao organismo.

Câncer maligno:

Câncer benigno:

É importante ressaltar que mesmo os tumores benignos podem requerer tratamento, dependendo de seu tamanho, localização e sintomas associados.

Apesar de o câncer ser uma doença grave, é importante saber que, na maioria dos casos, quando descoberto a tempo e devidamente tratado, ele é curável. O médico especialista no estudo do câncer é chamado de oncologista.

A grande maioria dos cânceresocorre devido a fatores ambientais. A inoria são devido à hereditariedade genética. Os fatores ambientais englobam qualquer causa que não seja herdada geneticamente, como o estilo de vida, nível econômico e fatores comportamentais, e não apenas a poluição. Entre os principais fatores ambientais que contribuem para a morte por câncer estão o tabagismo, maus hábitos alimentares e obesidade, além de infecções, radiação, estresse, sedentarismo e poluentes ambientais .

É praticamente impossível determinar a causa de um câncer em determinada pessoa, uma vez que a maioria dos cânceres tem várias causas possíveis. Por exemplo, se um fumador desenvolver câncer de pulmão, é provável que a doença tenha sido causada pelo tabagismo; mas visto que qualquer pessoa apresenta uma pequena probabilidade de desenvolver câncer de pulmão, como resultado da poluição do ar ou da radiação, há uma pequena probabilidade de esse câncer ter sido causado por outros fatores. Ainda que raramente pode ocorrer transmissões durante a gravidez e em alguns doadores de órgãos, o câncer geralmente não é uma doença transmissível.

Produtos químicos: A incidência de câncer de pulmão está altamente correlacionada com o tabagismo. A exposição a certas substâncias tem sido associada a tipos específicos de câncer. Essas substâncias são chamadas de cancerígenas. O tabagismo, por exemplo, é a causa da maioria dos casos de câncer de pulmão, e também pode causar câncer em outras partes do corpo, como laringe, cabeça e pescoço, estômago, bexiga, rins, esôfago e pâncreas. O fumo do tabaco contém mais de 50 agentes cancerígenos conhecidos, incluindo nitrosaminas e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Na Europa Ocidental, o câncer está relacionado à exposição ao álcool, especialmente nos casos de câncer de fígado e do trato digestivo.

Dieta e sedentarismo: Acredita-se que o sedentarismo possa contribuir para o risco de câncer, não apenas pelo seu efeito sobre o peso corporal, mas também pelos efeitos negativos no sistema endócrino e imunológico. Mais da metade do efeito da dieta está relacionada à supernutrição (comer demais), em vez da ingestão insuficiente de legumes e outros alimentos saudáveis. Alguns alimentos específicos estão ligados a tipos específicos de câncer. Uma dieta rica em sal, por exemplo, está associada ao câncer gástrico. A aflatoxina B1, frequentemente encontrada em alimentos contaminados, provoca câncer de fígado. A mastigação de noz de areca é um fator de risco para câncer oral. As diferenças nas práticas alimentares podem explicar, em parte, as diferenças na incidência de câncer entre países. Por exemplo, o câncer gástrico é mais comum no Japão, devido à dieta com alto teor de sal na população local, enquanto o câncer de cólon é mais comum nos Estados Unidos. Imigrantes também desenvolvem um maior risco de câncer em seu novo país, muitas vezes em uma geração, sugerindo uma ligação significativa entre dieta e câncer.

Infecção: Muitas das mortes por câncer estão relacionadas a doenças infecciosas. Os vírus são agentes cancerígenos infecciosos comuns, mas bactérias e parasitas cancerígenos também podem ter efeito. Os vírus que podem causar câncer são chamados de oncovírus. Eles incluem o papilomavírus humano, o vírus de Epstein-Barr, o herpesvírus, a hepatite B e C, e o vírus linfotrópico da célula T humana. A infecção bacteriana também pode aumentar o risco de câncer, como observado no caso do carcinoma gástrico induzido por Helicobacter pylori. Entre as infecções parasitárias fortemente associadas ao câncer estão a Schistosoma haematobium e os vermes do fígado, como Opisthorchis viverrini e Clonorchis sinensis.

Radiação: Uma parte dos cânceres malignos está relacionada à exposição à radiação, incluindo a radiação ultravioleta e a radiação não ionizante. Além disso, a maioria dos cânceres não invasivos são cânceres de pele que não são melanomas, causados principalmente pela radiação ultravioleta não ionizante, a maior parte proveniente da luz solar. Fontes de radiação ionizante incluem exames médicos de imagem e gás radônio. A radiação é uma fonte mais potente de câncer quando combinada com outros agentes causadores da doença, como a exposição ao radônio, além do tabaco. A radiação pode causar câncer em quase todas as partes do corpo, em todos os animais e em qualquer idade. A exposição prolongada à radiação ultravioleta do sol pode levar ao desenvolvimento de melanoma e outras malignidades de pele. Evidências estabelecem a radiação ultravioleta, especialmente a onda média não ionizante UV, como a principal causa dos cânceres de pele não melanoma, que são os tipos mais comuns de câncer no mundo.

Hereditariedade: A grande maioria dos cânceres não é hereditária. Cânceres hereditários são principalmente causados por uma mutação genética herdada. Poucas pessoas carregam uma mutação genética que tem um grande efeito no risco de câncer. Por exemplo, certas mutações hereditárias nos genes BRCA1 e BRCA2 aumentam o risco de câncer de mama, câncer de ovário e câncer colorretal hereditário sem polipose.

Agentes físicos: Algumas substâncias causam câncer principalmente por seus efeitos físicos, em vez de químicos, nas células. Um exemplo proeminente disso é a exposição prolongada ao amianto, um composto que ocorre naturalmente em fibras minerais. O amianto é uma das principais causas de mesotelioma, um câncer da membrana serosa que envolve os pulmões. Outras substâncias nessa categoria incluem wollastonita, paligorsquite, lã de vidro e lã mineral, que têm efeitos semelhantes. Materiais particulados não fibrosos que causam câncer incluem pó metálico de cobalto e níquel, e dióxido de silício. Normalmente, agentes cancerígenos físicos precisam permanecer dentro do corpo (como através da inalação de partículas minúsculas) e requerem anos de exposição para o desenvolvimento de câncer.

Traumas físicos: Alegações de que ossos quebrados acabam facilitando o desenvolvimento de câncer ósseo, por exemplo, nunca foram comprovadas. Da mesma forma, traumas físicos não são aceitos como uma das causas do câncer de colo do útero, mama ou cérebro. Um mecanismo aceito é o contato frequente e de longo prazo com objetos quentes no corpo. É possível que queimaduras repetidas na mesma parte do corpo possam levar ao câncer de pele, especialmente se houver substâncias químicas cancerígenas presentes. Beber chá muito quente pode causar câncer de esôfago. De modo geral, acredita-se que o câncer se desenvolva a partir de um câncer pré-existente que é estimulado durante o processo de reparação do trauma, em vez de ser causado diretamente pelo trauma.

Hormônios: Alguns hormônios desempenham um papel importante no desenvolvimento de câncer, promovendo a proliferação de células. Os fatores de crescimento semelhantes à insulina e suas proteínas de ligação desempenham um papel fundamental na proliferação, diferenciação e apoptose de células cancerosas, sugerindo um possível envolvimento na carcinogênese. Hormônios são agentes importantes em cânceres relacionados ao sexo, como câncer de mama, endométrio, próstata, ovário e testículo, além de câncer de tireoide e ósseo. Por exemplo, filhas de mulheres com câncer de mama têm níveis significativamente mais elevados de estrogênio e progesterona do que filhas de mulheres sem câncer de mama. Esses níveis hormonais elevados podem explicar por que essas mulheres têm um maior risco de desenvolver câncer de mama, mesmo na ausência de um gene específico para esse tipo de câncer. Da mesma forma, homens de ascendência africana têm níveis significativamente mais elevados de testosterona do que homens de ascendência europeia, além de ter um risco correspondente muito maior de câncer de próstata, enquanto homens de ascendência asiática têm níveis mais baixos de câncer de próstata.

Teratocarcinoma: Teratomas são crescimentos descontrolados de células, que geralmente são compostos por vários tecidos, como cabelo, músculos e ossos. Eles ocorrem com maior frequência nos ovários (mulheres) e nos testículos (homens). Quando esses teratomas se tornam malignos, são chamados de teratocarcinomas, sendo considerados um tipo de câncer. Nesse tipo de câncer, o tumor não é causado por uma mutação genética, mas sim pelo ambiente externo da célula. Através de experimentos, o mais famoso sendo realizado com camundongos, observou-se que, se uma massa de células for colocada dentro de um blastocisto de camundongo, ela se integrará ao blastocisto, perderá sua malignidade e se dividirá normalmente. Caso contrário, se ela for colocada em outra região, isso pode levar à formação do teratocarcinoma, tornando-se um tumor maligno.

Defeitos na comunicação célula-célula: Alguns tipos de tumores podem ocorrer devido a uma deficiência na comunicação entre células. Essa comunicação é responsável por evitar a divisão celular descontrolada, que pode levar à formação de tumores. Alguns estudos mostraram que alterações na estrutura de um tecido podem causar tumores, e que esses tumores podem ser suprimidos ao restaurar o ambiente adequado do tecido.