04. Núcleo

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O NÚCLEO 
 
 Vamos agora estudar o núcleo, a estrutura mais importante da célula, pois é dentro dele que está o 
material genético que possui o código para a síntese de todas as proteínas que a célula precisa. 
 A maior parte das células corporais só tem um núcleo, embora algumas células como os glóbulos 
vermelhos não o tenham. Ao contrário, as células musculares esqueléticas têm vários núcleos. Uma dupla 
membrana chamada envelope nuclear separa o núcleo do citoplasma. As duas camadas do envelope 
nuclear são bicamadas lipídicas semelhantes à membrana plasmática. A camada externa do envelope 
nuclear é contínua com o RE rugoso e se assemelha a ele. O envelope nuclear é perfurado por muitos 
canais chamados poros nucleares. Cada poro consiste de proteínas que formam um grande canal que é 
cerca de 10 vezes maior em diâmetro do que os canais iônicos da membrana plasmática (observe a figura 
abaixo). 
 
 
 
 Os grandes poros nucleares permitem a passagem de grandes moléculas em direção ao 
citoplasma, principalmente moléculas de RNA que são sintetizadas no interior do núcleo e que devem atingir 
o citoplasma para participarem da síntese de proteínas. 
 Um ou mais corpos esféricos de coloração mais escura e não revestidos por membrana chamados 
nucléolos estão presentes no interior do núcleo. Os nucléolos são formados por vários segmentos de DNA 
localizados próximos entre si destinados a formar um tipo especial de RNA chamado RNA ribossômico 
(RNAr), matéria prima essencial para a montagem dos ribossomas, organela responsável pela síntese de 
proteínas. Portanto, o nucléolo é uma região do núcleo onde ocorre a síntese de RNAr. Os nucléolos são 
bastante proeminentes nas células que sintetizam grandes quantidades de proteínas, como as células 
musculares e hepáticas. Os nucléolos se dispersam e desaparecem durante a divisão celular, e se 
reorganizam, uma vez formadas as novas células. A figura abaixo mostra a imagem do núcleo observado na 
microscopia eletrônica. 
 
 
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No interior do núcleo encontra-se também a maior parte das unidades hereditárias da célula 
chamadas genes, que contêm os códigos para a síntese de proteínas. Os genes ocorrem em fileiras nos 
cromossomas. As células somáticas humanas contêm 46 cromossomos, 23 herdados de cada genitor. Cada 
cromossomo é uma longa molécula de DNA que se enrola em torno de várias proteínas. Em célula que não 
esteja se dividindo, fase denominada intérfase, os 46 cromossomos não podem ser vistos mas se mantêm 
íntegros e aparecem como massa difusa, que é designada cromatina. As imagens da microscopia eletrônica 
mostram que a cromatina é formada por uma sequência de nucleossomo. Cada nucleossomo consiste de 
um segmento de DNA enrolado duas vezes em torno de uma estrutura formada por oito proteínas 
chamadas histonas. Durante o processo de divisão celular, o DNA começa a se condensar, ou seja, a 
aumentar o seu grau de enrolamento em torno das histonas tornando-se, inicialmente, uma fibra de 
cromatina e conforme aumenta esse grau de condensação, a fibra de cromatina se transforma em 
cromátide quando os cromossomos podem ser reconhecidos e individualizados na microscopia. Observe na 
figura abaixo, a molécula de DNA nos seus diferentes graus de condensação, descritos acima. 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE PROTÉICA 
 As diferentes proteínas sintetizadas por uma célula determinam suas características físicas e 
químicas e, por consequência, dos organismos. Algumas proteínas são usadas na montagem das estruturas 
celulares, como a membrana plasmática, o citoesqueleto e outras organelas. Outras proteínas atuam como 
hormônios e anticorpos. Ainda outras são enzimas que regulam as velocidades de numerosas reações 
químicas que ocorrem nas células. 
 As instruções para a formação das proteínas são encontradas nos genes, ou seja, em segmentos 
de DNA onde existe uma longa sequência das bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) e 
guanina (G). Para sintetizar proteínas, inicialmente a sequência de bases de um segmento de DNA é 
copiada em uma molécula específica de RNA de acordo com o seguinte critério: A (adenina) no DNA leva à 
formação U (uracila) no RNA, T (timina) no DNA leva à formação de A (adenina) no RNA, C (citosina) no 
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DNA leva à formação de G (guanina) no RNA e G (guanina) no DNA leva à formação de C (citosina) no 
RNA. 
 Existem diferentes genes, cada um com o potencial de codificar a produção de diferentes proteínas. 
Para que as células sintetizem proteínas, os ribossomos devem unir os aminoácidos em sequência 
especificada pela sequência de bases de um segmento de RNA, que foi produzido segundo uma sequência 
de bases de um segmento de DNA. 
 A informação armazenada no DNA responsável pela colocação de cada aminoácido é determinada 
por um conjunto de três bases nitrogenadas chamado trinca de bases. Cada trinca de bases do DNA é 
transcrita como sequência de três bases chamada códon, para um tipo de RNA denominado RNA 
mensageiro (RNAm). Cada códon do RNAm determina a colocação de um aminoácido específico na 
proteína. O código genético é o conjunto de regras que relacionam os códons do RNAm e os aminoácidos 
que especificam. Observe o quadro abaixo. 
 
 
Códons do RNA mensageiro Aminoácidos 
GCA - GCC - GCG – GCU Alanina (Ala) 
UGC – UGU Cisteína (Cys) 
GAC – GAU Ácido aspártico (Asp) 
GAA – GAG Ácido glutâmico (Glu) 
UUC – UUU Fenilalanina (Phe) 
GGA - GGC - GGG – GGU Glicina (Gly) 
CAC – CAU Histidina (His) 
AUA - AUC – AUU Isoleucina (Ile) 
AAA – AAG Lisina (Lys) 
UUA - UUG - CUA - CUC Leucina (Leu) 
AUG Metionina (Met) 
AAC – AAU Aspargina (Asn) 
CCA - CCC - CCG – CCU Prolina (Pro) 
CAA – CAG Glutamina (Gln) 
AGA - AGG - CGA - CGC Arginina (Arg) 
AGC - AGU - UCA - UCC Serina (Ser) 
ACA - ACC - ACG – ACU Treonina (Thr) 
GUA - GUC - GUG – GUU Valina (Val) 
UGG Triptofano (Trp) 
UAC – UAU Tirosina (Tyr) 
 
 
 Observe na sequência a seguir um segmento de DNA com suas trincas de bases produzindo uma 
molécula de RNAm (a cadeia do DNA usada como molde para a síntese do RNAm foi a cadeia da 
esquerda). A sequência de códons do RNAm leva, por sua vez, a formação de uma sequência específica de 
aminoácidos. Observe o esquema abaixo e avalie se há correspondência com o quadro mostrado acima. 
 
 
 
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 O processo de síntese de RNAm a partir de um segmento de DNA é denominado transcrição e 
ocorre no núcleo. Em seguida, a informação contida no RNAm é traduzida para uma sequência 
correspondente de aminoácidos, que forma uma molécula de proteína. Este processo é chamado tradução 
e ocorre no citoplasma. A figura a seguir ilustra estes dois processos envolvidos na síntese proteica. Assista 
também ao vídeo sobre os processos de transcrição e tradução no link: 
http://www.youtube.com/watch?v=Nmm6Pgh6Kl4&feature=related 
 
 
 
 
 
 Embora os códons do RNAm determinem a sequência de aminoácidos da proteína, existem outros 
dois tipos de RNA que também se originam de segmentos de DNA por transcrição e também participam do 
processo de tradução: o RNA ribossômico (RNAr) sintetizado no nucléolo e responsável por formar os 
ribossomas e o RNA transportador (RNAt) que se fixa a um aminoácido transportando-o para os ribossomos 
para que ele seja incorporado à proteína em formação. 
 A subunidade menor de um ribossoma tem um sítio de ligação para o RNAm. A subunidade maior 
tem dois sítios de fixação para o RNAt. O primeiro sítio é o sítio P, onde a primeira molécula de RNAt, 
trazendo o seu aminoácido específico prende-se ao RNAm. O segundo é o sítio A, que também fixa o RNAt 
trazendo seu aminoácido. 
 Uma extremidade de um RNAt carrega um aminoácido específico e a extremidade oposta consiste 
em uma trinca de nucleotídeos chamada anti-códon. Pelo pareamento das bases, o anticódon do RNAt se 
prende ao códon do RNAm. Por exemplo,se o primeiro códon do RNAm for AUG, então um RNAt com o 
anti-códon UAC carregando um aminoácido específico, nesse caso a metionina, se prende ao RNAm. Esse 
processo é denominado tradução do código genético e ocorre da seguinte maneira: (acompanhe a 
sequência do processo pela figura mostrada a seguir e assista ao vídeo sobre a síntese proteica no 
endereço eletrônico): 
http://www.youtube.com/watch?v=983lhh20rGY 
1. Uma molécula de RNAm se prende à pequena subunidade ribossômica, no sítio de ligação do RNAm. 
Um RNAt fixa-se ao primeiro códon do RNAm no sítio P do ribossoma, onde começa a tradução. 
2. O anticódon de outro RNAt, com seu aminoácido, fixa-se ao códon do RNAm no sítio A do ribossomo. 
3. O aminoácido do RNAt ligado ao sítio P se desprende dele e se liga, por ligação peptídica, ao aminoácido 
do RNAt ligado ao sítio A. Uma enzima da subunidade maior do ribossoma catalisa esta ligação peptídica. 
4. Após a formação da ligação peptídica, o RNAt do sítio P se destaca do ribossoma e este ribossoma se 
desloca ao longo do RNAm por um códon. O RNAt do sítio A, carregando o polipeptídeo em formação, pula 
para o sítio P, permitindo que outro RNAt, com seu aminoácido, se fixe no novo códon exposto no sítio A. 
As etapas 3 e 4 se repetem várias vezes e a proteína vai, então se alongando progressivamente. 
5. A síntese da proteína termina quando o ribossoma atinge um códon de término no sítio A e a proteína se 
separa do RNAt final. 
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 A síntese proteica progride na velocidade de 15 aminoácidos por segundo, ou seja, a cada segundo 
15 aminoácidos são incorporados na proteína durante sua síntese. Porém, essa velocidade não é suficiente 
para explicar como, por exemplo, um linfócito B, célula especializada na síntese de proteínas denominadas 
anticorpos, pode produzir cerca de 2.000 moléculas de anticorpos por segundo. Essa grande velocidade só 
pode ser explicada, pois conforme o ribossoma se move ao longo de RNAm e antes que complete a síntese 
de toda a proteína, outro ribossoma pode prender-se atrás dele e começar a tradução do mesmo filamento 
de RNAm. Deste modo, vários ribossomas formam um polirribossoma que podem estar ligados ao mesmo 
RNAm. O movimento simultâneo de diversos ribossomas, ao longo do mesmo RNAm, permite a tradução de 
um RNAm em diversas proteínas idênticas, em pouco tempo. Outro fator que também aumenta a velocidade 
de síntese de proteína ocorre durante o processo de transcrição em que vários RNAm podem ser 
sintetizados a partir de um único segmento de DNA. 
 
CICLO CELULAR 
 As células do corpo são divididas em células somáticas e células germinativas. As somáticas são as 
células que não estão envolvidas com o processo de formação de gametas e as células germinativas, ao 
contrário, são aquelas diretamente relacionadas com a formação de espermatozoides e óvulos. Embora 
algumas células somáticas não possam mais se dividir por mitose, como por exemplo, as células do 
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músculo cardíaco e os neurônios, outras, como as células epiteliais, se dividem intensamente para substituir 
as células que são naturalmente perdidas. A mitose também é intensa durante o desenvolvimento 
embrionário, é importante para o crescimento do organismo e para a reparação de tecidos lesionados. 
 As células somáticas humanas contêm 23 pares de cromossomos (46 cromossomos no total). Os 
dois cromossomos que formam cada par, um fornecido pela mãe e outro pelo pai, são chamados 
cromossomos homólogos. Quando uma célula humana sofre mitose ela produz duas células idênticas a ela, 
ou seja, com os mesmos 46 cromossomos. Isso só é possível, pois antes da mitose ela duplica todos os 
seus cromossomos através da duplicação do DNA. O ciclo de vida de uma célula que se divide por mitose é 
formado por duas fases principais: a intérfase (fase em que a célula não está se dividindo) e a mitose (fase 
em que a célula está se dividindo). 
 
Intérfase 
 Na intérfase, o material genético é embalado no núcleo na forma de cromatina onde se encontra o 
DNA. A cromatina é homogênea e embora os cromossomos não sejam visíveis nessa fase, eles se mantêm 
íntegros. A interfase consiste em três fases G1, S e G2. Durante G1, a célula está metabolicamente ativa, 
ou seja, fabricando proteínas e outras moléculas importantes para que a célula possa cumprir a sua função 
para o organismo. No final de G1 se inicia a duplicação do centrossomo que só terminará no início de G2. A 
duração da fase G1 é muito variável nas diferentes células, mas o valor típico é de aproximadamente 10 
horas. Na fase S (duração de 8 horas), ocorre a duplicação dos cromossomos (duplicação do DNA), 
assegurando que as duas células filhas formadas pela divisão celular, sejam idênticas e contenham o 
mesmo número cromossômico da célula original. Durante a fase S todo o DNA nuclear sofre duplicação 
diferentemente do processo de transcrição em que somente alguns segmentos são transcritos. Outra 
diferença é que a transcrição só ocorre em uma das cadeias do DNA e a duplicação ocorre nas duas. 
Durante a fase G2 (duração de 6 horas), outras proteínas são sintetizadas, principalmente proteínas que 
serão utilizadas na divisão celular que está preste a ocorrer. As células que permanecem na fase G1 
eternamente e, por isso, destinadas a nunca mais se dividirem, não entram na fase S, e são ditas estarem 
na fase G0 como, por exemplo, as células musculares cardíacas e os neurônios. Uma vez que a célula 
tenha entrado na fase S, ela fica comprometida a passar pela divisão celular. Abaixo, a figura mostra o ciclo 
celular e os principais eventos da interfase. 
 
 
 
 A visão microscópica de uma célula durante a interfase mostra um envelope nuclear, o nucléolo e a 
cromatina, claramente definidos. A ausência de cromossomos visíveis é outra característica física da 
interfase porque nessa fase o DNA está no seu grau mínimo de condensação e os filamentos 
cromossômicos são finos e longos não permitindo a visualização dos cromossomos. O baixo grau de 
condensação do DNA permite que a célula possa sintetizar proteínas e duplicar os cromossomos. Uma vez 
que a célula tenha completado suas atividades durante G1, S e G2 da interfase, a fase mitótica começa e 
então o grau de condensação do DNA aumenta. Com o aumento da condensação do DNA os finos e longos 
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filamentos cromossômicos se tornam mais curtos e mais grossos e, por isso, os cromossomos começam a 
ficar visíveis na microscopia. O aumento do grau de condensação do DNA durante a mitose tem uma 
explicação: evita que os finos e longos filamentos cromossomos se enrosquem e se quebrem durante a 
movimentação dos cromossomos. 
 
Mitose 
 Por razões de conveniência, a mitose é dividida em quatro etapas: prófase, metáfase, anáfase e 
telófase. No entanto, a mitose é um processo contínuo, com cada fase se mesclando com a seguinte. 
 Durante a prófase inicial, as fibras de cromatina se condensam, ou seja, aumentam o grau de 
enrolamento do DNA nas proteínas histonas. Os filamentos cromossômicos ficam, então, mais curtos e 
grossos. Este processo de condensação impede o emaranhamento dos longos filamentos de DNA, 
conforme se movem durante a mitose, como já dito anteriormente. Como a replicação do DNA ocorreu 
durante a fase S da interfase, cada cromossomo da prófase contém dois filamentos idênticos denominados 
cromátides-irmãs. As cromátides-irmãs são mantidas unidas por uma região chamada centrômero. No final 
da prófase, o nucléolo desaparece e o envelope nuclear se rompe. Além disto, cada centrossoma se move 
para polos opostos da célula. Conforme os centrossomos se movimentam, formam as fibras do fuso 
mitótico, um conjunto de microtúbulos que podem se ligar ou não aos centrômeros de cada cromossomo. 
 Durante a metáfase, os microtúbulos alinham os centrômeros e os cromossomos se posicionam no 
centro exato do fuso mitótico. Este ponto médio é chamado placa metafásica ouregião equatorial. Na 
metáfase os cromossomos estão em condensação máxima e por isto é a fase ideal para visualizá-los no 
microscópio. 
 Durante a anáfase os centrômeros se dividem ao meio separando as cromátides irmãs. Isto permite 
que as duas cromátides de cada cromossomo se separem e migrem para polos opostos da célula. Uma vez 
separadas, as cromátides irmãs são chamadas de cromossomos filhos. 
 A telófase começa após o término do movimento dos cromossomos. Os conjuntos idênticos de 
cromossomos, agora em polos opostos da célula, se descondensam se transformando novamente em 
cromatina. O envelope nuclear se forma em torno de cada massa de cromatina e os nucléolos reaparecem 
nos núcleos filhos. Assista aos vídeos sobre a mitose nos endereços eletrônicos: 
http://www.youtube.com/watch?v=4b69FtB24f8 
http://www.youtube.com/watch?v=SYb8mndHsuo&NR=1 
 A divisão do citoplasma da célula é chamada citocinese. Este processo começa no fim da anáfase 
ou no começo da telófase, com a formação do sulco de clivagem, leve aprofundamento da membrana 
plasmática. Este sulco de clivagem é produzido pela ação dos microfilamentos do citoesqueleto, situados 
logo abaixo da membrana plasmática. Estes microfilamentos formam um anel contrátil que puxa a 
membrana plasmática progressivamente para dentro, constringindo o centro da célula como um cinto em 
torno da cintura e, por fim, dividindo a célula em duas. O plano do sulco de clivagem é sempre perpendicular 
ao fuso mitótico, assegurando que os dois conjuntos de cromossomos sejam separados nas células filhas. 
Quando termina a citocinese, recomeça a interfase. 
 
DIVERSIDADE CELULAR 
 O corpo de um humano adulto médio é composto por cerca de 100 trilhões de células, mas todas 
estas células podem ser classificadas em cerca de 200 tipos distintos. As diferentes células do corpo de um 
indivíduo são geneticamente idênticas, pois todas elas foram originadas de sucessivas mitoses do zigoto, a 
primeira célula formada após a fecundação. No entanto, as diferenças observadas entre estas células 
ocorrem, pois os genes que estão ativos em um tipo celular não estão ativos em outro tipo celular. Por 
exemplo, a célula da pele produz uma proteína chamada queratina, pois, nessa célula, existe um gene 
chamado gene da queratina responsável pela síntese dessa proteína. Já a célula β do pâncreas produz a 
proteína denominada insulina, pois nessa célula possui o gene da insulina. No entanto, sabemos que as 
células do corpo de um indivíduo são geneticamente iguais. Sendo assim, na célula da pele está presente o 
gene da insulina e na célula do pâncreas está presente o gene da queratina. Mas por que não encontramos 
célula da pele produzindo insulina e nem célula do pâncreas produzindo queratina? Porque o gene da 
queratina na célula do pâncreas está inativado e o gene da insulina na célula da pele também se encontra 
inativado. 
 As células variam muito de tamanho. Microscópios com alto poder são necessários para visualizar 
as menores células do corpo. A maior célula, o óvulo, é visível a olho nu. Os tamanhos das células são 
medidos em unidades chamadas micrômetros. Enquanto um glóbulo vermelho do sangue tem diâmetro de 8 
μm, o óvulo tem diâmetro de 140 μm. 
 As formas das células também variam muito. Elas podem ser arredondadas, ovais, achatadas, 
cuboides, colunares, alongadas, em forma de estrela ou em forma de disco. A forma de uma célula está 
relacionada à sua função no corpo. Por exemplo, um espermatozoide tem uma longa cauda, como um 
chicote, que usa para locomoção. A forma de disco do glóbulo vermelho lhe dá grande área de superfície 
que aumenta sua capacidade de captar oxigênio. As microvilosidades encontradas em algumas células 
aumentam muito a área de superfície. As microvilosidades são encontradas, por exemplo, nas células 
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epiteliais que revestem o intestino delgado, onde aumentam a absorção dos alimentos digeridos. As células 
nervosas têm grandes extensões que lhes permitem a transmissão de impulsos nervosos por grandes 
distâncias. As figuras abaixo ilustram algumas células do corpo humano que apresentam, entre si, grande 
diversidade.