Mitose

Mitose é um processo de divisão celular que resulta na formação de duas células-filhas geneticamente idênticas à célula-mãe. Ela faz parte da fase M do ciclo celular, juntamente com a citocinese, e é dividida em cinco etapas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase.

Esse processo é essencial para a continuidade da vida. Suas funções abrangem desde a reprodução assexuada em organismos unicelulares até a participação no crescimento e a substituição de células danificadas em organismos pluricelulares. No entanto, é importante observar que, quando ocorrem falhas ou erros nesse processo, células defeituosas podem proliferar no organismo, levando à formação de tumores.

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Resumo sobre mitose

• A mitose faz parte do ciclo celular e resulta na formação de duas células-filhas geneticamente idênticas à célula-mãe.
• A mitose é dividida em cinco etapas distintas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase.
• Esse processo desempenha um papel fundamental na reprodução assexuada de organismos unicelulares, além de contribuir para o crescimento e substituição de células danificadas em organismos multicelulares.
• Em células vegetais, a mitose é acêntrica, anastral e centrífuga.
• A mitose e a meiose, apesar de ambas serem processos de divisão celular, apresentam diferenças significativas em diversos aspectos, como função e número de divisões.
• A mitose é cuidadosamente regulada para garantir que ocorra de maneira precisa e coordenada.

Videoaula sobre mitose

O que é mitose?

A mitose constitui a etapa do ciclo celular em que as cópias dos cromossomos da célula-mãe (cromátides-irmãs) são segregadas em núcleos individuais. A separação das cromátides-irmãs resulta em um conjunto completo de informações genéticas (ou cromossomos) para cada uma das células resultantes, sendo estas geneticamente idênticas à célula-mãe.

A mitose no ciclo celular

A função principal do ciclo celular é duplicar a informação genética contida nos cromossomos e, então, segregar as cópias em duas células-filhas geneticamente ideÌ‚nticas. O ciclo celular é composto por duas fases ativas: a interfase e a fase M (fase mitótica).

A interfase é o período entre as divisões celulares. Ela é dividida nas etapas G1, S e G2. Na G1, a célula cresce e se prepara para a divisão celular, sintetizando proteínas e organelas necessárias para o processo. A fase S é caracterizada pela síntese de DNA ou replicação dos cromossomos. Na G2, por sua vez, ocorrem eventos bioquímicos que regulam a progressão do ciclo celular, verificando se a replicação do cromossomo se completou.

A fase M é caracterizada pelo período de divisão celular ativo. A mitose encontra-se dentro da fase M, junto à citocinese (processo de divisão citoplasmática). É interessante destacar que cada uma das fases possui um tempo de ocorrência distinto, o qual varia entre espécies.

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Quais são as fases da mitose?

Uma célula mitótica na fase M deve separar e segregar seus cromossomos com precisão, garantindo que cada célula-filha receba uma cópia idêntica do genoma. Para resolver essa tarefa, a célula-mãe monta uma máquina citoesquelética especializada que separa os conjuntos de cromossomos duplicados e, em seguida, divide o citoplasma em duas metades.

Tradicionalmente, o primeiro processo descrito é dividido em cinco etapas:

• prófase;
• prometáfase;
• metáfase;
• anáfase;
• telófase.

É importante observar que essa divisão é arbitrária, e a mitose é, na verdade, um processo contínuo. Após essa sequência de eventos, a célula é dividida em duas metades por meio da citocinese.

Os principais eventos de cada etapa da mitose são:

→ Prófase

À medida que uma célula entra na prófase, os cromossomos tornam-se ainda mais condensados e visíveis sob um microscópio. A condensação ajuda a proteger a molécula de DNA dos eventos da mitose. Como o cromossomo foi duplicado na fase S, cada cromossomo possui duas cromátides ligadas pelo centrômero (cromátides-irmãs).

Nesta etapa, o nucléolo se desfaz. O fuso mitótico, uma matriz organizada de microtúbulos que movem os cromossomos na mitose, se forma. Nas células animais, o fuso cresce a partir de um par de centrossomos que migram para lados opostos da célula. Dentro de cada centrossomo, há um par de centríolos, que também são compostos por microtúbulos.

→ Prometáfase

A desintegração da membrana nuclear marca o início da prometáfase. Os microtúbulos do fuso, que até então estavam fora do núcleo, entram na região nuclear e colocam-se em contato com os cromossomos. Para cada cromossomo, um microtúbulo do centríolo oposto se prende a uma das cromátides-irmãs, e assim o cromossomo fica ancorado em ambos os centríolos.

Os microtúbulos se alongam e encurtam, empurrando e puxando os cromossomos. Alguns microtúbulos se estendem a partir de cada centríolo em direção ao centro do fuso, mas não se ligam a um cromossomo.

→ Metáfase

Durante a metáfase, os cromossomos se organizam em um único plano, a placa metafásica (plano equatorial), entre os dois centrossomos. Nesta etapa, os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação. Os centrômeros, agora em extremidades opostas da célula com microtúbulos irradiando para fora e encontrando-se no meio da célula, se centralizam nos polos do fuso.

→ Anáfase

Nesta etapa, as cromátides-irmãs se separam e são puxadas para os polos do fuso aos quais estão ligadas, migrando para polos opostos da célula. Essa separação ocorre devido ao encurtamento dos microtúbulos das fibras do fuso mitótico em direção aos polos da célula, contribuindo para a segregação dos cromossomos.

→ Telófase

Após a separação das cromátides-irmãs, cada cromátide é considerada um cromossomo separado. Nesta etapa, os cromossomos chegam aos polos do fuso e novos envelopes nucleares são formados ao redor de cada conjunto de cromossomos, produzindo dois núcleos separados dentro da célula.

Os envelopes formados surgem a partir de fragmentos do núcleo da célula-mãe e de outras porções do sistema de endomembranas da célula. Os cromossomos descondensam-se, dificultando sua visualização novamente.

A etapa final da fase M é a citocinese. Esse processo culmina na divisão do citoplasma e na formação de uma nova membrana plasmática. O citoplasma é dividido em dois por um anel contrátil de filamentos de actina e miosina, de fora para dentro, o qual divide a célula em duas células-filhas. Esse processo pode iniciar-se tanto ao final da telófase quanto de forma concomitante a ela.

Quais são as funções da mitose?

A mitose desempenha um papel importante em diversos contextos biológicos:

• Crescimento em número de células: a mitose é essencial para o crescimento e desenvolvimento de organismos multicelulares. Esse processo resulta na produção de novas células que contribuem para a formação e expansão dos tecidos e órgãos. Consequentemente, o organismo experimenta um aumento tanto em tamanho quanto em massa. Por exemplo, nas plantas, a mitose possibilita o alongamento do vegetal por meio do meristema primário, presente na parte aérea e nas extremidades das raízes.
• Substituição de células: outra função importante da mitose é a regeneração de tecidos e a manutenção das funções dos órgãos. Ela participa ativamente da substituição constante de células danificadas ou desgastadas. Um exemplo é a pele, onde as células antigas ou lesadas em uma ferida são substituídas por novas células, graças ao processo de mitose.
• Reprodução assexuada: nos organismos unicelulares, a mitose é o mecanismo primário para a reprodução assexuada. Nesse processo, um organismo se replica, gerando cópias geneticamente idênticas de si mesmo, e promovendo a expansão da população.
• Produção de células especializadas: durante o desenvolvimento embrionário, a mitose desempenha um papel fundamental na geração de células que posteriormente se diferenciarão em tipos celulares especializados. Isso inclui células como neurônios e células sanguíneas.

Mitose em vegetais

A mitose em células vegetais apresenta algumas diferenças em relação à divisão das células animais:           

	Célula vegetal	Célula animal
Centríolos	Acêntrica: centríolos ausentes. A célula vegetal apresenta uma região conhecida como MTOC (centro organizador de microtúbulos), que desempenha um papel semelhante aos centrossomos.	Cêntrica: centríolos presentes.
Citocinese	Centrífuga: devido à presença de parede celular, não é possível realizar a divisão por estrangulamento como nas células animais. Para contornar esse problema, uma aglomeração de vesículas do complexo de Golgi se une, formando uma faixa delgada que separa as células-filhas. Após essa etapa, ocorre a síntese da parede celular, que se estende do interior para fora, dividindo as duas células.	Centrípeta: a divisão celular da membrana plasmática ocorre de fora para dentro por estrangulamento.

Qual a importância da mitose?

Geneticamente, a mitose apresenta resultados significativos para o organismo. Um deles é a preservação da informação genética da célula-mãe nas células-filhas. Ou seja, a partir de uma única célula, ao final da mitose, surgem duas células que mantêm as mesmas instruções genéticas.

Isso ocorre porque durante a fase S, a síntese do DNA cria uma cópia exata de cada molécula de DNA, originando duas cromátides-irmãs geneticamente idênticas. A mitose, portanto, assegura que uma das duas cromátides-irmãs de cada cromossomo replicado seja destinada para cada nova célula.

Além disso, outro resultado importante é que não há redução ou aumento no número líquido de cromossomos. Desse modo, a mitose garante que o número de cromossomos nas células-filhas seja igual ao número de cromossomos na célula-mãe, assegurando a estabilidade genética das células.

Saiba mais: Diferenças entre reprodução sexuada e assexuada

Diferenças entre mitose e meiose

A meiose, assim como a mitose, é um processo de divisão celular. No entanto, as duas possuem particularidades próprias e objetivos diferentes no organismo:

	Mitose	Meiose
Tipo de divisão celular	Divisão celular resulta em duas células-filhas geneticamente idênticas à célula-mãe.	Divisão celular resulta em quatro células-filhas geneticamente diferentes da célula-mãe.
Número de divisões	Envolve uma única divisão.	Envolve duas divisões celulares consecutivas e, dessa forma, dois ciclos de segregação dos cromossomos.
Função principal	Responsável pelo crescimento, reparação de tecidos e substituição de células desgastadas.	Fundamental na produção de gametas (células sexuais) para a reprodução sexuada e na introdução de variabilidade genética.
Número de cromossomos	O número de cromossomos nas células-filhas é igual ao número de cromossomos na célula-mãe (divisão equacional).	O número de cromossomos nas células-filhas é reduzido pela metade em relação à célula-mãe (divisão reducional).
Variabilidade genética	Não contribui para a variabilidade genética, pois as células-filhas são clones genéticos da célula-mãe.	Aumenta a variabilidade genética devido à recombinação genética (crossing-over) e à segregação independente dos cromossomos homólogos durante as divisões.

Consequência de erros na mitose e no ciclo celular

Apesar do rigoroso controle do ciclo celular, erros de regulação podem ocorrer, resultando na formação de células defeituosas que podem se reproduzir e transmitir esses defeitos para células-filhas, perpetuando uma linhagem de células imperfeitas.

Para evitar a proliferação dessas células defeituosas, o organismo possui diversos sistemas de reparo. Quando esses sistemas não são suficientes, a célula pode ser direcionada para a apoptose, um processo de morte celular programada.

Quando o próprio sistema de reparo apresenta falhas, as células defeituosas podem se multiplicar de forma desordenada, ignorando as demandas do organismo e crescendo sem respeitar os limites espaciais com as células adjacentes. Isso pode resultar na formação de uma massa de células chamada de tumor. O tumor pode ser benigno ou maligno.

Os tumores benignos geralmente não causam grandes danos ao organismo e podem ser removidos cirurgicamente. Já os tumores malignos podem resultar no desenvolvimento de câncer, onde as células se proliferam desordenadamente, podem invadir tecidos adjacentes e até se espalhar para outras partes do corpo por meio da corrente sanguínea e da linfática, dificultando sua eliminação.

Exercícios resolvidos sobre mitose

1. (Fuvest 2005) No processo de divisão celular por mitose, chamamos de célula-mãe aquela que entra em divisão e de células-filhas as que se formam como resultado do processo. Ao final da mitose de uma célula, têm-se

a) duas células, cada uma portadora de metade do material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora e a outra metade, recém-sintetizada.

b) duas células, uma delas com o material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora e a outra célula com o material genético recém-sintetizado.

c) três células, ou seja, a célula-mãe e duas células-filhas, estas últimas com metade do material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora e a outra metade, recém-sintetizada.

d) três células, ou seja, a célula-mãe e duas células-filhas, estas últimas contendo material genético recém-sintetizado.

e) quatro células, duas com material genético recém-sintetizado e duas com o material genético que a célula-mãe recebeu de sua genitora.

Resposta: A.

Devido à propriedade semiconservativa de duplicação do DNA, as duas células-filhas receberão o mesmo material genético, sendo este composto por uma das fitas originais herdadas da célula-mãe e uma fita recém-sintetizada.

2. (PUC-RS 1999) Para fazer o estudo de um cariótipo, qual a fase da mitose que seria mais adequada usar, tendo em vista a necessidade de se obter a maior nitidez dos cromossomos, em função do seu maior grau de espiralização?

a) Prófase.

b) Prometáfase.

c) Anáfase.

d) Telófase.

e) Metáfase.

Resposta: E.

Na metáfase, o cromossomo encontra-se em seu grau máximo de condensação, facilitando a visualização dessa estrutura.

3. (Unesp 1990) Com relação à divisão celular, podemos afirmar que

a) a mitose só ocorre em organismos com reprodução sexuada.

b) a mitose permite variabilidade genética, principal diferença do processo em relação à meiose.

c) na meiose não há associação de cromossomos homólogos com troca de partes entre eles, fato que só ocorre na mitose.

d) na meiose não ocorre segregação de genes.

e) o objetivo do processo mitótico é o crescimento do organismo e do processo meiótico é a formação de gametas.

Resposta: E.

A mitose contribui para o aumento no número de células no organismo. Já a meiose é responsável por formar as células germinativas.

4. (UFC 2003) As especializações das células das plantas estão sempre associadas à estrutura das paredes celulares. Assim, nos diferentes tecidos vegetais, as células têm paredes de espessura e composição química variadas. No final da mitose, na região central da célula, inicia-se a formação de lamelas para originar a parede celular. A organela celular responsável por essa formação é o:

a) aparelho de Golgi.

b) retículo endoplasmático.

c) cloroplasto.

d) vacúolo.

e) lisossomo.

Resposta: A.

Uma aglomeração de vesículas do complexo de Golgi se une durante a citocinese em células vegetais, formando uma faixa delgada que separa as células-filhas.

Fontes

ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 5 ed. Nova York: Garland. 2008. 1728 p.

ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 4 ed. Porto Alegre: Artmed. 2017. 864 p.

JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2012. 376 p.

PIERCE, B. A. Genetics: A Conceptual Approach. 4 ed. Nova York: W. H. Freeman and Company. 2012. 400 p.

REHMAN, I. et al. Genetics, Mitosis. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2023. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482449/.