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Núcleo Celular Estrutura do núcleo celular O núcleo é uma organela que mede entre 5 e 10µm de diâmetro, conforme a intensidade do metabolismo celular, ou seja, células com alto metabolismo possuem núcleo maior em relação às células com baixo metabolismo. O formato do núcleo, em geral, é compatível com a morfologia da célula, por exemplo, células de formato prismático possuem núcleo alongado. Nas células animais, é comum que o núcleo ocupe posição central no citoplasma, enquanto nas células vegetais localiza-se na periferia. Em geral, as células eucarióticas possuem somente um núcleo, que delimita o espaço onde está abrigado o genoma (o material genético); com exceção dos eritrócitos de mamíferos, células vermelhas do sangue que perdem o seu núcleo durante a etapa de diferenciação celular. Por outro lado, algumas células, como as do fígado e das fibras musculares estriadas, caracterizam-se por serem polinucleadas, ou seja, apresentarem mais de um núcleo. A delimitação do genoma pelo núcleo faz dele o centro de controle da célula. Uma de suas principais vantagens é o maior controle da expressão gênica, com a replicação do DNA e a transcrição do DNA em RNA ocorrendo dentro do núcleo, enquanto a tradução ou síntese de proteínas, etapa final da expressão gênica, ocorrendo no citoplasma. O núcleo celular terá características distintas, dependendo da etapa do ciclo em que se encontra a célula. Etapas do ciclo celular Intérfase: período entre divisões celulares, em que é observado o núcleo interfásico. Nesta etapa, a célula se prepara para se dividir em duas células-filhas, e há a replicação (autoduplicação) do DNA e a transcrição do DNA em RNA. Mitose: período em que a célula começa e termina a divisão, dando origem a duas células-filhas, quando observamos o núcleo mitótico. A estrutura do núcleo interfásico, em que estão presentes os seguintes componentes: envelope nuclear, cromatina, nucleoplasma e nucléolo. Envelope nuclear Também chamado envoltório nuclear, separa o conteúdo nuclear do citoplasma. É formado por dupla membrana lipoproteica, constituída de 30% de lipídeos e 70% de proteínas, onde estão presentes poros. A membrana nuclear externa caracteriza-se por ser contínua com o retículo endoplasmático rugoso e pode apresentar ribossomos aderidos à face voltada para o citoplasma. A membrana nuclear interna caracteriza-se por possuir, na face interna, voltada para o nucleoplasma, uma rede fibrosa proteica de filamentos intermediários denominada lâmina nuclear, descontínua na região dos poros. Essa lâmina nuclear mantém a forma e a estrutura do envelope. É responsável pela ligação da cromatina ao envelope. Durante a mitose, ocorre redução na interação entre os componentes da lâmina nuclear, fazendo com que se desfaça e, consequentemente, também o envelope nuclear. Por isso, é possível que o material genético migre para os polos da célula. Os poros nucleares, também denominados complexo dos poros nucleares, são estruturas constituídas por cerca de 100 proteínas, responsáveis pelo movimento de entrada e saída de íons e moléculas entre o nucleoplasma e o citoplasma. O número de poros no envelope varia de 3.000 a 4.000, mas pode ser maior ou menor, de acordo com o volume na atividade de transcrição. Cromatina É o DNA associado a proteínas chamadas histonas, formando uma estrutura denominada nucleossomo. As histonas são responsáveis pela compactação ordenada da cromatina e podem ser de cinco tipos distintos: H1, H2A, H2B, H3 e H4, muito similares entre as espécies eucarióticas. Podemos observar a cromatina em duas formas: Eucromatina: descompactada ou descondensada – durante a intérfase, no núcleo interfásico. Heterocromatina: compactada ou condensada – durante a divisão celular, no núcleo mitótico. A condensação ocorre pela ação da proteína condensina. A cromatina compactada forma o cromossomo. Essas regiões compactadas e descompactadas da molécula de DNA representam dois estados funcionais distintos da cromatina. Entenda: Eucromatina: é a forma ativa da cromatina, correspondendo apenas a 10% da extensão da cromatina, que transcreve RNA somente durante a intérfase. Heterocromatina: é a forma inativa e mais condensada da cromatina, em que não ocorre transcrição do RNA. Podemos distinguir dois tipos: Heterocromatina constitutiva – possui sequências gênicas altamente repetitivas, que nunca são transcritas. Heterocromatina facultativa – em um mesmo organismo, pode se apresentar compactada em algumas células e descompactada em outras. Ainda que contenham sequências gênicas únicas ou repetitivas que possam ser transcritas, são inativadas. Exemplo de heterocromatina facultativa é o cromossomo X das fêmeas de mamíferos, quando uma inativação aleatória ocorre em um dos cromossomos X das fêmeas ainda na vida uterina. Veja como a cromatina está organizada: Agora veja as diferenças entre a eucromatina e heterocromatina: Nucleoplasma É uma solução de natureza aquosa, delimitada pelo envelope nuclear, constituída de proteínas, RNA, nucleotídeos e íons. No nucleoplasma, estão mergulhados o nucléolo e a cromatina. Encontramos, ainda, a matriz nuclear de natureza fibrilar formando um endoesqueleto, semelhante ao citoesqueleto citoplasmático. Atribui-se à matriz nuclear a função de prender as alças da cromatina, as proteínas envolvidas no transporte de RNA e as enzimas que participam na replicação do DNA e transcrição do DNA em RNA. Nucléolo Região do nucleoplasma não delimitada por membrana, onde se agrupam os genes codificadores do RNA ribossômico (RNAr). É, portanto, a região que tem função de síntese do RNAr, sendo constituída principalmente por proteínas e RNAr. Sob a ação da enzima RNA polimerase I, ocorre a transcrição dos genes, levando ao processamento do RNAr e produção das subunidades do ribossomo, montadas no próprio nucléolo. Os ribossomos das células eucarióticas apresentam uma subunidade maior (60S) e outra menor (40S). O nucléolo apresenta três regiões distintas entre si, do ponto de vista estrutural e funcional: Centros fibrilares: locais onde estão concentrados os genes e a RNA polimerase I. Componente fibrilar denso: local onde ocorre a síntese de RNAr. Componente granular: local onde são montadas as subunidades de ribossomo, é conhecido como nucleolema.
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