7 - Núcleo Celular

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Núcleo Celular 
• Célula estudada em interfase; presença de núcleo 
• Eucariontes 
• Sede da hereditariedade, abriga a maioria do DNA celular (com exceção 
do DNA mitocondrial) – DNA é informacional 
• Sede do metabolismo, abriga o RNA – RNA é metabólico 
• Maioria das células são uninucleadas, no entanto existem ainda as 
binucleadas e polinucleadas (osteoclasto, fibras musculares estriadas 
esqueléticas) 
• *anucleadas – hemácia 
• Com relação à posição: 
 Central 
 Basal 
 Periférica (ex: adipócito) 
 Mantido nessas posições por meio do citoesqueleto 
• Com relação à forma: 
 Mesma forma da célula 
 Irregular (ex: macrófago) 
 Lobulado (ex: eosinófilo e neutrófilo) 
 
Componentes nucleares: 
• Envoltório nuclear 
 Membrana nuclear externa 
 Cisterna perinuclear 
 Membrana nuclear interna 
 Complexo do poro 
• Cromatina 
• Nucleoplasma 
• Nucléolo 
 
Envoltório Nuclear: 
• = envelope nuclear (antigamente referido como carioteca) 
• Facilitar ou dificultar o transito de moléculas para o núcleo 
• Colabora que o RNAm saia do núcleo com perfeição (pós splicing – 
apenas éxons) 
• Duplo – membrana nuclear externa e membrana nuclear interna 
• Entre as membranas – Cisterna perinuclear 
• Função – compartimentalizar o núcleo; proteção do DNA e RNA 
• Quanto mais mitose uma célula realiza, maior o número de divisões 
celulares e, por consequência, mais exposição do núcleo – maior chance 
de mutação 
• Núcleo para citoplasma – exportação (RNAm, RNAr e RNAt) 
• Citoplasma para núcleo – importação (histonas, ácidos nucleicos, DNA 
e RNA polimerase, enzimas da transcrição e tradução, etc) 
• Tanto membrana interna, quanto externa são compostas por 30% de 
lipídios e 70% de proteínas 
 
Membrana Nuclear Externa 
• Contínua com Retículo Endoplasmático rugoso 
– polirribossomos podem estar aderidos à 
membrana externa 
• Funde-se à membrana nuclear interna no 
complexo do poro 
• Nesprina – proteína integral (totalmente 
mergulhada na bicamada fosfolipídica); conecta 
moléculas de citoesqueleto, ajuda no 
posicionamento do núcleo 
 
Membrana Nuclear Interna 
• Contém proteínas que são sítios de ligação com os laminofilamentos 
(proteínas lamínas), lâmina nuclear, emerinas – ancora alças de 
cromatina (heterocromatina) o que organiza o DNA. (progéria – 
envelopatia) 
• Muitas distrofias musculares são também causadas por envelopatias 
(laminopatias) 
• Devido a tendências natural à entropia, a quantidade de energia 
necessária para manter esse nível de organização é muita alta. 
• Enzimas para biossíntese de colesterol e fosfatidilinositol (lipídio) 
 
Complexo do Poro 
• Mais de 100 proteínas 
• Trânsito de partículas 
• Forma os poros nucleares – 
poros hidrofílicos; permite a 
passagem de moléculas 
associadas à água 
• Quanto maior a atividade 
metabólica da célula, maior o 
trânsito de moléculas e, por 
consequência, maior o 
número de poros 
• Padrão de espaçamento, com relativa simetria 
• O controle da síntese proteica está relacionada ao número de poros, 
sendo possível sintetizar ou degradar proteínas do complexo do poro 
nuclear. 
• Anel citoplasmático – partem 8 filamentos citoplasmáticos (filamentos 
livres que orientam a entrada e a saída de moléculas) 
• Anel nuclear (nucleoplasmático) – partem 8 filamentos, que 
permanecem presos em uma área referida como cesta 
• A estrutura interna desse canal é completamente forrada por estruturas 
proteicas que reconhecem as moléculas que transitam – Nucleoporinas 
(Nup’s) 
• Durante a mitose ou meiose o núcleo celular é desorganizado e, por 
consequência, as moléculas do complexo poro ficam dispersos no 
citoplasma. No final da telófase, ocorre a reorganização dessas moléculas 
para a formação de novos complexos do poro. 
• Possuem permeabilidade seletiva, ocorrendo a deformação do poro 
para a passagem de determinadas moléculas. 
Processo de importação 
• Proteínas que irão entrar no núcleo (por exemplo a histona) estão 
conectadas a uma partícula sinal de importação (aminoácido) – 
endereçamento da molécula 
• Importina – proteína reconhecida pelos filamentos citoplasmáticos que 
se associa ao complexo sinal de importação – proteína 
• Proteína a ser transportada + sinal de importação + importina = 
Complexo cargo bimolecular 
• Molécula RanGTP - molécula que age sobre o complexo cargo 
bimolecular, desacoplando a importina do complexo cargo e ligando-se a 
ela 
• Complexo RanGTP-Importina é reconhecido pelas Nup’s e é lançado para 
o citoplasma 
• RanGAP – age sobre o complexo RanGTP-Importina separando-os, a 
importina vai cumprir seu papel e a RanGTP é defosforilada e transforma-
se em RanGDP 
• RanGDP volta pelo complexo do poro e entra no nucleoplasma, a partir 
daí a RanGEF irá fornecer fosfato inorgânico e RanGDP será convertido 
novamente em RanGTP 
 
 
 
 
 
Processo de exportação 
• Exemplo de molécula a ser exportada – RNAm, que também leva um 
sinal de exportação 
• Exportina – liga-se ao RNAm mais sinal de exportação 
• Esse complexo liga-se à RanGTP dando origem ao complexo carga 
trimolecular 
• O complexo carga trimolecular é exportado para citoplasma 
• RanGAP irá desacoplar todo esse complexo e defosforila o RanGTP em 
RanGDP 
• Exportina irá cumprir seu papel 
• RanGDP irá receber um fosfato inorgânico de RanGEF, voltando a ser 
RanGTP 
 
Importância do processos de importação (exemplo) 
• No citoplasma existe um receptor homodimérico para glicocorticoide, 
que enquanto permanece no citoplasma, está todo complexado por 
proteínas (proteínas inibitórias), que cobrem o sitio de ligação com a 
importina 
• Com o acoplamento do glicocorticoide no receptor homodimérico, o 
complexo proteico inibitório é desfeito e o sítio de ligação com a importina 
é exposto 
• Essa molécula receptor-glicocorticoide age como um fator de 
transcrição 
• A importina liga-se no sítio de ligação e ocorre o processo de importação 
para que essa molécula cumpra o papel de fator de transcrição 
• O conhecimento desse processo é importante para bloquear ou incentivar 
a produção de determinadas proteínas, além é claro, da possibilidade de 
regular a expressão gênica 
Importância do processo de exportação (exemplo) 
• Exportação do RNAm 
• O RNAm está totalmente complexado com proteínas no interior do núcleo 
– Complexo ribonuclear proteico 
• O complexo ribonuclear proteico irá conectar-se com a exportina e, 
posteriormente, com RamGTP 
• Considerando, por exemplo, que esse RNAm codifique o gene da globina 
• Indivíduos afetados pela talassemia beta possuem um RNAm para a 
globina anormal (possuí íntrons mesmo após splicing) 
• Esse RNA anormal não consegue ser reconhecido pela exportina e, dessa 
forma, não irá ser exportado – mecanismo de segurança 
• Ainda que isso seja uma mecanismo de proteção do complexo do poro, 
quando o RNAm não é exportado nenhuma globina é produzida, não 
ocorrendo a formação da hemoglobina 
 
Nucleoplasma 
• Solução aquosa rica em DNA, RNAs, proteínas, nucleotídeos na qual 
estão mergulhados o nucléolo e a cromatina 
• Muitas das proteínas presentes no nucleoplasma são enzimas envolvidas 
na transcrição e tradução, como RNA e DNA polimerase, helicases, etc 
• Possui endoesqueleto (análogo ao citoesqueleto, constitui a matriz 
nuclear): proteínas lamínas e nucléolo 
• Proteossomos - análogo ao lisossomo citoplasmático; estrutura 
proteica; hidrolisam proteínas (mais especificamente, as ciclinas) 
 
Cromatina 
• Visível ao MO 
• Constituída de DNA associado à proteínas. As proteínas que se associam 
ao DNA para formar a cromatina são divididas em histônicas e não-
histônicas 
• Dinâmica – varia sua estrutura dependendo do ciclo celular: 
 Interfase: pode estar descompactada (eucromatina) ou 
compactada (heterocromatina) 
 Mitose: muito compactada (passa a se chamar cromossomo) Assim, cromatina e cromossomo representam dois aspectos 
morfológicos e fisiológicos da mesma estrutura 
• Quando a cromatina encontra-se mais descompactada se faz possível a 
transcrição – gem ativo 
• Quando a cromatina encontra-se mais compactada – gens quiescentes 
• Proteínas da cromatina: 
 
 
 
 Histonas (básicas) – estabilidade e organização do DNA 
(proporção DNA:histona é 1:1); constituída de aa básicos (arginina 
e lisina); Liga-se ao grupo fosfato da dupla hélice de DNA 
a) Tipos: H1, H2a, H2b, H3, H4 
b) Muito conservadas nas populações – as histonas são 
proteínas bastante estáveis, não sendo renovadas 
constantemente; de difícil falha, grande produção garantida, 
iguais nas espécies animais e vegetais 
c) Auxiliam na organização e compactação do DNA 
 Proteínas não histônicas (acídicas) 
a) De compactação (formação do cromosso): por exemplo, 
condensina e topoisomerase II 
b) De replicação e reparo do DNA: por ex. DNA polimerases, 
topoisomerases e helicases 
c) Regulatórias, proteínas ativadoras e repressoras de gens, 
controlam a expressão de determinados gens em diferentes 
tecidos 
 
 
Níveis de organização da cromatina: 
• Tetrâmero: H3 e H4 (quatro moléculas organizadas centralmente) 
• Dímero: H2a e H2b (duas moléculas organizadas perifericamente, em 
cada lado do tetrâmero) 
• Octâmero de histona: tetrâmero + dímero 
• Nucleossomo: dupla fita de DNA enrolada em um octâmero, primeiro 
nível de compactação do DNA, fibra de 10nm – unidade básica da 
cromatina 
• DNA nucleossomal: trecho de DNA enrolado nos octâmeros 
• DNA de ligação: trecho de DNA livre entre os octâmeros 
 
 
 
 
 
 
 
• Fibra de solenoide: 2ª forma de compactação, possui histona H1 
(responsável por manter a fibra dobrada sobre si mesma na forma de 
solenoide), os nucleossomos estão nas extremidades das curvaturas - 
fibra de 30nm 
 
• 3º nível: fibras solenoide associadas à proteínas não histônicas, forma 
alças de cromatina que irão se fixar nos laminofilamentos; Nesse nível se 
é considerado heterocromatina, fibra de 300nm 
• 4º nível: fibras do 3º nível dobradas sobre si mesma, fibra de 700nm 
• 5º nível: presente apenas na mitose, origina o cromossomo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura do cromossomo: 
 
 
 
 
Histonas e transcrição (RNA): 
• A transcrição ocorre na interfase 
• Ocorre em fibras de 10 a 30 nm 
• O gem (trecho de DNA) que será transcrito deve ser descompactada 
das histonas (acetiladas, fosforiladas, ubiquitinadas) 
• Quando as histonas se alteram o DNA se “livra” do octâmero, e pode 
sofrer ação da RNA polimerase 
• Apenas o trecho de gen do DNA será desenrolado para ocorrer a 
transcrição 
 
 
 
 
Eucromatina e Heterocromatina: 
• Eucromatina – DNA que será transcrito, porção ativa (10%) [mais frouxo], 
possui uma porção inativa (90%) [mais condensada], mais eletrolúcida 
• Heterocromatina – DNA não transcrito, muito compactado, totalmente 
inativo, mais eletrodenso 
 Heterocromatina constitutiva: nunca transcrita, encontrada nos 
centrômero, nos telômeros, nas constrições secundárias, 
apresentam sequência de DNA altamente repetitiva 
 Heterocromatina facultativa: parte da heterocromatina que, em um 
mesmo organismo, se apresenta condensada em algumas células 
e descondensada em outras. Pode ser transcrita ou não, presente 
no cromossomo X das mulheres (um dos X’s vai ser inativado e 
vira heterocromatina facultativa e o outro será funcional – processo 
aleatório) 
• A mesma fibra cromatínica pode apresentar regiões eucromatínicas 
contínuas com regiões heterocromatínicas, possibilitando a ocorrência de 
alterações cíclicas no nível de compactação da cromatina entre a intérfase 
e a divisão e entre as diferentes fases da vida celular 
 
Gens: 
• Trechos de DNA 
• Possuem sequências codificadoras de proteínas (éxons) e uma 
sequência não codificadora (íntrons, por ex. telômero) 
• O DNA das células eucariontes pode apresentar três diferentes graus de 
repetição de suas sequências nucleotídicas: 
 Cópia única: maioria; cada sequência de nucleotídeo está 
presenta apenas uma vez por genoma aploide 
 Repetição moderada: possui nucleotídeos que se repetem um 
moderado número de vezes, sua molécula produzida será 
produzida em abundancia (se falha uma, tem outra), gens 
altamente preservados na população, entre 100 e 10.000 cópias, 
ex. gens que codificam histonas e proteínas ribossomais, 
transposons (sequências de DNA que se movem de um local para 
outro em um cromossomo ou mesmo em cromossomos diferentes) 
 Alta repetição: são altamente repetitivos, mas de 10.000 por 
genoma, presente em, por ex., em DNA satélite (região de 
telômero) 
 
Transcrição: 
• DNA dando origem a RNA 
• Apenas uma das fitas de DNA é usada como molde, assim, a molécula de 
RNA transcrita é complementar à fita de DNA que lhe deu origem e 
idêntica à outra fita de DNA, sendo os nucleotídeos de timina substituídos 
por uracila 
• O crescimento da cadeia de RNA ocorre sempre no sentido 5’ – 3’ 
• Depende da RNA polimerase (polimeriza RNA nucleotídeos): 
 Se liga no sítio promotor de DNA 
 Abre a alfa-hélice 
 Expõe os nucleotídeos de DNA 
 Move-se ao longo do DNA 
 Acrescenta os nucleotídeos a medida que move-se 
 Termina quando identifica um sinal de término 
 Termina a transcrição 
 RNA polimerase é liberada e a dupla hélice se refaz 
 Fator de transcrição age liberando o sítio promotor 
 Tipos de RNA polimerase: 
1. Tipo I: especifico para RNA r 
2. Tipo II: transcreve RNAm e alguns tipos de RNAsn 
3. Tipo III: transcreve RNAt e alguns tipos de RNAsn 
 
Nucléolo: 
• São estruturas não envolvidas por membrana 
• Responsável pela produção de ribossomos 
• O tamanho do nucléolo está relacionado com a intensidade da síntese 
proteica, quanto maior a síntese, maior o tamanho e complexidade do 
nucléolo 
• Apesar da existiram células com dois ou mais nucléolos, geralmente o 
nucléolo é único 
 
Composição química e ultraestrutura de nucléolo: 
• São estruturas densas, compostas principalmente por proteínas e RNA 
ribossômicos 
• Essas proteínas serão responsáveis por compor as subunidades 
ribossômicas 
• Em células neoplásicas há um aumento no número de nucléolos por 
células, sendo isso um fator de identificação desse tipo de célula 
• É composto por três estruturas morfologicamente distintas: 
 Centro fibrilar: elétron-lúcido e frequentemente em forma circular, 
região de eucromatina onde há o DNA para a codificação do RNA 
ribossômico 
 Componente fibrilar denso do nucléolo (NOR): contém fibrilas 
muito finas, splicing 
 Componente granular: responsável pelas subunidades 40s e 60s 
 
Ciclo celular: 
• Ciclo contínuo entre interfase e mitose 
• A mitose tem importância no crescimento, regeneração e na reposição 
celular 
• Composto por etapas muito coordenadas, que são reguladas por ciclinas 
• Durante o ciclo celular, as características celulares devem ser mantidas 
(por ex. número de cromossomos) 
• Existe um mecanismo de controle químico, realizado por proteínas, 
nutrientes e fatores de crescimento 
• Em células somáticas esse processo é cíclico, já em células gaméticas, 
ocorre algumas alterações, por ex. diminuição do número de 
cromossomos (2n para n), sendo assim, uma processo acíclico 
CF – Centro fibrilar 
CFD – componente fibrilar denso 
CG – componente granular 
 
Interfase 
• Fases = G1, S e G2 
• G1 – Período pós mitótico ou pré sintético (tempo variável) 
• S – Período de síntese de DNA (7 a 8 horas) 
• G2 – Período pós sintético ou pré mitótico (2 a 4 horas) 
• M – Mitose (1 hora) 
• A célula passa 95% do tempo em interfase 
• 5% do tempo em mitose 
• A idade das células (mais jovem, mais mitose), a disponibilidade de 
nutrientes (maior disponibilidade, mais mitose), temperatura, etc, alterama disposição do ciclo 
• Classificação em relação a capacidade de divisão: 
1. Células de divisão constante – replicação contínua de DNA, dessa 
forma, são as mais expostas à mutações. São as células mais 
lesadas em quimio/radioterapia. Ex: células embrionárias, células 
epiteliais (principalmente as células da camada basal), células da 
medula óssea, células tronco, etc 
2. Células quiescentes – são células que param o ciclo celular 
(entram em G0 – subfase de G1), se dividem mediantes estímulos 
(estimula à regeneração por ex.), com esse estímulo a células sai 
de G0 e retorna ao ciclo. Ex: células ósseas, fibroblastos, células 
renais e pancreáticas, célula de musculatura lisa (durante a 
gravidez, hiperplasia), células pulmonares, células endoteliais, 
células da glia 
3. Células terminantemente diferenciadas – já sofreram sua 
diferenciação final, entraram em uma fase de G0 em que não se 
pode retornar ao ciclo. Ex: neurônios, hemácias (anucleadas), 
espermatozoides, fibras musculares do músculo estriado 
esquelético e cardíaco 
Controle do ciclo celular 
• Ocorre em todas as fases, mas muito bem descrito em G1 
• Depende das proteínas ciclinas 
• As ciclinas acionam as fases do ciclo em uma ordem específica 
• Aumentam seu número até um nível crítico, dando um sinal para a célula 
entrar na fase subsequente 
• Devem ser degradadas por proteossomos nucleares 
• O avanço correto de uma célula pelo ciclo celular é controlado – somente 
DNA corretamente duplicado passa para a mitose 
• As ciclinas também atuam na mitose, por ex, a citocinese só ocorre após 
a correta divisão 
• Sistema autorregulado – acionado em ordem específica 
• Pontos de checagem – podem parar a progressão do ciclo em caso de 
erro, levando a célula para apoptose. São conhecidos: 
1. Interrompe o ciclo em G1: mecanismo p53 – após danos no DNA 
que causam mutações, aumenta-se os níveis da transcrição da 
proteína p53, que por sua vez ativa a transcrição do gem p21, que 
codifica uma proteína regulatória inibitória de ciclinas G1-S, 
mantendo a célula em fase G1. O gem p53 é o principal gem 
supressor de tumores. O gem p53 ou ativa os gens da apoptose, 
ou impede a entrada em S até que haja reparo. A maioria dos 
cânceres ocorrem quando há mutação no próprio gem p53. 
Durante a radioterapia, aumenta-se as mutações ainda mais para 
estimular o mecanismo de reparo da própria célula (efeito rebote) 
2. Interrompe o ciclo em G2 
3. Interrompe o ciclo na própria mitose 
 
Período G1 
• Imediatamente após a divisão 
• Reinícia tanto seu processo de transcrição de RNA, quanto seu processo 
de tradução de proteínas 
• Crescimento celular 
• Célula embrionária não apresenta G1 – “não dá tempo”, prova disso é que 
zigoto e mórula apresentam o mesmo tamanho, ou seja, não há 
crescimento celular 
• 80% do RNA produzida nessa fase é RNA ribossômico 
• Síntese de polimerases e de proteínas ativadoras de histonas 
 
Fase S 
• Síntese/replicação/duplicação do DNA 
• Célula diploide duplica sua quantidade de DNA de, por exemplo, 2C para 
4C – duplicação da cromatina 
• Intensa síntese de histonas 
• Início da duplicação de centríolos 
• A replicação possui determinadas características: 
 Semiconservativa – DNA filho possui uma cadeia parenteral e 
outra cadeia recém sintetizada, garante que a célula filha seja 
perfeitamente igual a célula parenteral 
 
 Assincrônica – nem o todo o DNA é duplicado ao mesmo tempo, 
a eucromatina (menos compactada) é replica antes do que 
heterocromatina. O DNA abre diversas forquilhas de replicação, 
ou seja, vários pontos de origem de duplicação, aumentando a 
velocidade de duplicação. Calcula-se que se um cromossomo 
humano fosse replicar apenas por um único início o processo 
demoraria mais de 1 mês para ocorrer, dessa forma, o mecanismo 
assincrônico garante que a replicação ocorra no curto espaço de 
tempo da fase S 
 
 Bidirecional – na forquilha de replicação ocorre adição de 
nucleotídeos em ambas as direções 
 
 
 Semidescontínua – as fitas de DNA são antiparalelas, no entanto, 
a DNA polimerase só age na direção 5’ – 3’, ou seja, age na fita 3’ 
– 5’, dando origem a fita contínua ou fita líder. A outra fita (5’ – 
3’) é polimerizado de forma descontínua, por meio da síntese de 
uma séria de fragmentos (fragmentos de Okazaki), que depois 
unidos, dão origem à fita retardatária ou descontínua. As duas 
cadeia novas são polimerizadas pela mesma DNA polimerase, o 
que obriga a cadeia parenteral 5’ – 3’ a enrolar-se, assumindo a 
chamada forma de trombone 
 
Processo de replicação 
1) A dupla hélice é desenrolada pela ação da helicase, auxiliada pela 
topoisomerase 
2) As cadeias simples são cobertas pelas proteínas SSP, que 
estabilizam essa configuração aberta 
3) A DNA polimerase pode atuar de maneira contínua na fita líder 
4) Na cadeia descontínua, ela atua após a síntese de pequenos 
segmentos iniciadores de RNA (primers de RNA) 
5) Posteriormente, os primers são removidos pela exonuclease 
6) O espaço é preenchido e a molécula é unida pela DNA ligase 
Obs: a DNA polimerase encadeia os nucleotídeos e realiza o 
proofreading (corrige seguimentos incorretos, confere)