Núcleo e DNA

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Universidade Nove de Julho – MEDICINA OZ
Ana Paula Cuchera 
1221100136
Núcleo - Células eucariontes11/08/2021
Núcleo e DNA
Prof. Arthur
· Núcleo – nele contém ácidos nucleicos (DNA ou RNA), portanto ele tem um pH acidificado.
- Por seu pH ácido, o núcleo cora com corantes básicos.
- Em corante de hematoxilina e eosina, o núcleo por ser ácido cora com a hematoxilina que tem atração por substâncias ácidas (basófilas).
- O DNA por ser ácido, além do corante básico, ele atrai também proteínas básicas.
· Hemácias – células do corpo que perderam seu núcleo.
Núcleo - Origem
· Hipótese autogênica - os seres eucariontes são o resultado de uma evolução gradual dos seres procariontes. 
- Numa fase inicial, as células desenvolveram sistemas endomembranares através de invaginações progressivas da membrana plasmática.
- O núcleo teria se formado por porções da membrana que envolveram o material nuclear. 
- A membrana sofreu invaginação, pois os lipídios se juntam, formando assim dobras.
- A membrana nuclear é a mesma da plasmática.
Estrutura do núcleo
· O núcleo é circundado por um envelope nuclear, formado por duas membranas concêntricas.
· Envelope nuclear – membrana nuclear interna + membrana nuclear externa.
- Ele é uma dupla bicamada lipídica.
- O envelope nuclear é perfurado em intervalos por poros nucleares.
- O espaço interno desse envelope nuclear não tem função, diferente do retículo endoplasmático. 
OBS! A parte mais escura é a heterocromatina (condensada) e a parte mais clara é a eucromatina (descondensada)
- Na leitura do DNA, é possível apena ler a eucromatina, que está descondensada.
· Nucléolos - formações arredondadas, densas e formadas por RNA ribossômico e proteínas.
- Sua função principal é garantir a produção adequada de ribossomos.
Poro nuclear
· O envelope nuclear é perfurado em intervalos por poros nucleares.
· Complexos do poro nuclear (NPCs, de nuclear pore complexes)
- Os complexos perfuram o envelope nuclear em todas as células eucarióticas.
- Cada NPC é composto de um conjunto de cerca de 30 diferentes proteínas, ou nucleoporinas.
OBS! União de nucleoporinas = poro nuclear.
· Fibrilas – são proteínas (nucleoporinas) primárias.
- Quando elas estão dobradas, na forma secundária, elas formam o poro que está no meio da membrana nuclear.
· Fibrilas citosólicas – são as fibrilas que estão voltadas para o citoplasma e são ela que fazem o reconhecimento de substâncias.
· Fibrilas nucleares – são fibrilas que estão voltadas para a parte interna do núcleo.
- Elas estão arranjadas no formato de uma cesta de basquete.
· Muitas das proteínas que revestem o poro nuclear contêm regiões extensivas sem estrutura, as quais se acredita que formem uma trança desordenada.
Lâmina e nucleoplasma
· Lâmina nuclear - é uma rede de filamentos intermediários (proteicos), situados na periferia do nucleoplasma.
- Ela confere estabilidade mecânica (sustentação) ao envelope nuclear e ancoram o DNA, pois tem muitas heterocromatinas localizadas lá.
- Ao interagir com a cromatina, participa da determinação da organização tridimensional do núcleo interfásico.
· Lâmina – nome da proteína que compõe os filamentos.
· Lâmina nuclear – conjunto de lâminas.
· Progéria - caracteriza pelo envelhecimento rápido da criança, começando nos primeiros dois anos de vida, ou até mesmo ao nascimento.
- A progéria é causada por uma mutação no gene LMNA, gene que dá instruções para a produção da proteína chamada Lâmina A.
- As mutações que causam a progéria resultam na produção de uma versão anormal da proteína lamina A.
- Uma vez alterada, ela faz com que o envelope nuclear fique instável e provoca danos progressivos ao núcleo, fazendo com que as células possam morrer prematuramente.
- Essa constante morte faz com que as células envelheçam mais rápido.
 Sequência sinal
· Sequência de importação nuclear:
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
· Sequência de exportação nuclear:
-Met-Glu-Glu-Leu-Ser-Gln-Ala-Leu-Ala-Ser-Ser-Phe-
 Importinas
· Receptores de importação nuclear (importinas) - se ligam a substâncias e fazem o transporte através da membrana nuclear, para dentro.
- Elas são proteínas citosólicas solúveis que se ligam tanto no sinal de localização nuclear da proteína-carga (que ela vai transportar) quanto nos domínios do poro (interação com as fibrilas e com o canal).
- Essa ligação na substância e no poro, possibilita o transporte para dentro do núcleo.
- Dentro do núcleo, a importina se desprende da proteína-carga e sai do núcleo para reiniciar o processo.
- Cada importina carrega 1 proteína-carga por vez.
- Ela NÃO depende de energia.
- O sistema de transporte se baseia na sequência de importação nuclear.
OBS! Importinas são como “uber nuclear”
Exportinas
· A exportação nuclear funciona como a importação nuclear, mas de modo inverso.
· Receptores de exportação nuclear (exportinas) - se ligam a substâncias e fazem o transporte através da membrana nuclear, para fora.
- O transporte é dependente de energia (Ran-GTP)
- A Ran-GTP é uma molécula de energia que se liga à exportina, assim como a proteína carga (com sinal de exportação nuclear).
- Essa são transportadas para fora do poro nuclear e uma vez no citosol libera o proteína-carga e a molécula de energia hidrolisa (Ran-GTP vira Ran-GDP + P).
- A forma GTP e GDP são controladas por enzimas
- O sistema de transporte se baseia na sequência de exportação nuclear.
Componentes do núcleo
Cromossomos/Nucléolos
· “O nucléolo é uma fábrica produtora de ribossomos”
· Nucléolo - é uma região onde partes de diferentes cromossomos portando genes para o RNA ribossomal se agrupam.
- Nesta região, os RNAs ribossomais são sintetizados e combinados com proteínas para formar os ribossomos, a maquinaria de síntese proteica das células.
- A parte que é lida no DNA é a parte descondensada, ou seja, a eucromatina (parte clara da figura).
OBS! O núcleo celular tem somente 5-8 μm de diâmetro.
DNA - descoberta
· A vida depende da capacidade das células em armazenar, recuperar e traduzir as instruções genéticas necessárias para produzir e manter o organismo vivo.
· Friedrich Miescher (1844-1895) - em 1869, o bioquímico suíço Friedrich isolou, do núcleos de células, um ácido que continha fósforo e nitrogênio, que denominou nucleína.
- Nucleína, primeiro nome do DNA.
· Richard Altmann (1852 – 1900) - que era aluno de Miescher, obteve a nucleína com alto grau de pureza, comprovando sua natureza ácida e dando-lhe, então, o nome de ácido nucléico.
OBS! Por sua característica ácida, o DNA atrai proteínas básica e cora com corante básico.
· Fred Griffith – Médico britânico que no final da
 década de 1920 fez uma descoberta fantástica. 
- Fez estudos para ver a capacidade de virulência desse material.
1- Acrescentou a cepa com o composto patogênico (rato morreu).
2- Colocou sem esse composto patogênico (rato sobreviveu).
3- Ferveu a cepa e colocou no rato (rato sobreviveu).
4- Colocou cepa viva e fervida junto (rato morreu)
· Oswald Avery, MacLeod e McCarty - demonstraram que o DNA é o material genético. 
- Depois desse testes de Fred eles fizeram estudos e descobriram que essa degradação era só era significativa no DNA.
- Antes não sabia se era no DNA, lipídios, proteínas.
- Portanto, eles associaram a presença de fatores patogênicos ao DNA.
- Esses pesquisadores prepararam um extrato da cepa S causadora de doença.
- Depois de vários testes eles mostraram que o “princípio transformante” que iria mudar permanentemente a cepa de pneumococo R inofensiva na cepa S patogênica era o DNA. 
- Essa foi a primeira evidência de que o DNA poderia servir como material genético.
· Alfred Hershey e Martha Chase (1952) - realizaram uma série de experiências para confirmar a composição da base do material genético, os genes.
- Por meio de estudos e análises, foi possível concluir que o ácido desoxirribonucleico, DNA, era a verdadeira composição do material genético (e não as proteínas).
DNA – dupla hélice
· Em 1953, James D. Watson e Francis Crick publicaram que a estruturado DNA é de uma dupla hélice pela primeira vez, baseando-se no trabalho de Rosalind Franklin.
- A imagem é de Rosalind.
DNA – Nucleotídeos
· DNA = repetição de nucleotídeos
· Nucleotídeo – composto por:
- 1-3 grupo(s) fosfato(s)
- 1 pentose (açúcar)
- 1 base nitrogenada
DNA – duas cadeias nucleotidicas complementares
OBS! A conexão de C com G é feita por 3 ligações de hidrogênio.
Já a conexão de A com T/U é feita por 2 ligações de hidrogênio.
· Estabilização – o DNA faz 3 interações para estabilização de sua estrutura.
1 – Ligação de hidrogênio
2 - Ligações fosfodiester
3 – Ligações N-glicosídica
· Ligação de hidrogênio – entre as bases nitrogenadas.
· Ligação fosfodiester – entre um nucleotídeo e outro. 
- A ligação se dá entre um grupo fosfato de um e o açúcar do outro nucleotídeo.
· Ligação N-glicosídicas – é a ligação entre o açúcar (pentose) e a base nitrogenada.
DNA – Dupla hélice
· Dupla Hélice de DNA – é uma molécula de cadeia dupla torcida como uma escada/hélice em espiral. 
- Cada cadeia é composta de uma estrutura de açúcar-fosfato e inúmeros produtos químicos de base agrupados em pares.
- As ligações que dão estabilidade a essa dupla hélice são: 
1 – Ligação de hidrogênio
2 - Ligações fosfodiester
3 – Ligações N-glicosídica
· Fendas - ângulo no qual os dois açucares se projetam dos pares de base (ângulo entre as ligações glicosídicas).
- Essa fendas são formadas pela própria conformação em dupla hélice.
· Fenda menor – tem um ângulo de cerca de 120º e tamanho de 1,2nm.
· Fenda maior – tem ângulo de cerca de 240º e tamanho de 2,2 nm.
OBS! Na hora da leitura do DNA é mais fácil ler pela fenda maior, pois tem mais espaço para que as proteínas de leitura possam entrar.
DNA – Compactação
· Heterocromatina – parte condensada do DNA.
- Na divisão celular o DNA fica inteiro compacto para facilitar o processo.
- Quando o DNA está em interfase, existem partes dele que continuam compactas e sempre ficam nesse estado.
· Eucromatina – parte descondensada do DNA.
- É nele que é feita a leitura do DNA.
OBS! Na imagem A mostra o DNA em heterocromatina e na imagem B mostra o DNA em eucromatina, enrolado nas proteínas histonas.
Histonas
· Histonas - em cada nucleossomo, 142 ligações de hidrogênio são formadas entre o DNA e o cerne de histonas.
- Quase metade dessas ligações forma-se entre os aminoácidos da estrutura das histonas e a cadeia principal açúcar-fosfato do DNA.
- Essas ligações entre os aminoácidos e a histonas são feitas para a compactação do DNA.
- Se a histona se afrouxa ele abre, se ela tem uma ligação mais forte ele fica mais compacto.
- Ou seja, ela é básica para agir com o ácido do DNA e interage com o DNA pela ligação de hidrogênio.
OBS! As histonas têm aminoácidos básicos (Lys e Arg), pois são eles que interagem com o DNA.
- DNA ácido interage em proteína básica.
- Mais de um quinto dos aminoácidos em cada cerne de histonas são lisina ou arginina (dois aminoácidos com cadeias laterais básicas).
· Na imagem tem 3 regiões comuns tridimensionalmente.
- Região N-terminal (amina) região que não se enovela.
- Região C-terminal (grupo carboxila).
· Heterodimerização das histonas – é a junção de histonas dos tipos H2A, H2B, H3 e H4 para a formação de um octâmero de histonas.
- Junta-se 2 histonas de cada tipo citado acima e forma o octâmero.
- Esse octâmero é responsável por enovelar um trecho de DNA.
· Nucleossomo - é composto por um cerne octamérico de proteínas histonas ao redor das quais se enrola a dupla-hélice de DNA.
- O DNA dá 1,7 voltas ao redor do octâmero.
- O nucleossomo é o DNA + octâmero.
- Quase metade dessas ligações são formadas entre os aminoácidos da estrutura das histonas e a cadeia principal açúcar-fosfato do DNA.
- Existe uma parte dessa estrutura que não fica compacta, na imagem abaixo é visível na vista lateral, chamada calda das histonas.
· Histonas H1 – elas estabilizam a interação entre o octâmero e o DNA.
- Ela atua como uma presilha para prender o DNA a histona, compactando esses.
- Quanto mais apertada, mais compacto o DNA e se ela frouxa o DNA se descondensa.
- Ela não faz parte do octâmero.
- Se há falha na H1 o DNA fica menos compacto, sendo possível ler maior quantidade de genes.
- Se essa menor compactação for em uma região que permite maior ciclo celular, ocorre maior proliferação celular, podendo ocasionar o câncer.
· Fendas – no DNA há formação de fendas, que podem ser do tipo:
- Fenda maior – voltada para o lado externo. É nela ocorre uma melhor leitura do DNA, pois é mais fácil entrar proteínas e substâncias para ler.
- Fenda menor – voltada para o lado interno. Ela é menor devido a interação com as histonas, que ajuda na diminuição da fenda.
OBS! A imagem está errada, o lado externo é a fenda maior.
Mecanismo de afrouxamento do DNA
· Para afrouxar o DNA são usados dois mecanismos:
· Complexo de remodelagem da cromatina dependente de ATP* – é um complexo proteico que afrouxa o DNA da histona para possibilitar a leitura.
- Esse processo é feito quando precisa ler o DNA.
- Com esse afrouxamento ele possibilita uma maior leitura do DNA.
- Ele utiliza energia, por isso o nome dependente de ATP.
· Modificação das histonas – são interações químicas que acontecem no DNA, mais especificamente na cauda das histonas.
- A cauda sofre alterações químicas e essas mudam a compactação dos octâmeros (afrouxa ou compacta).
- Podem ser: Metilação, Fosforilação ou Acetilação.
· Metilação – deixa o DNA mais compacto, ou seja, ele não vai ser lido.
- Fornece a histona uma carga mais positiva e pelo fato de o DNA ser negativo, eles se atraem.
 
· Acetilação – deixa o DNA menos compacto, ou seja, ele vai ser lido com mais facilidade.
- Fornece a histona uma carga mais negativa e pelo fato de o DNA ser também negativo, eles se repelem.
· Fosforilação – Ele é relativo, pode ajudar a compactar ou a afrouxar.
OBS! A acetilação, Metilação e fosforilação são feitas por enzimas.
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MEDICINA 
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Núcleo 
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Células eucariontes
 
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Núcleo
 
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nele contém ácidos nucleicos (DNA ou 
RNA), portanto ele tem um pH acidificado.
 
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Por seu pH ácido, o núcleo cora com corantes 
básicos.
 
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Em corante de 
hematoxilina e eosina, o núcleo por 
ser ácido cora com a hematoxilina que tem atração 
por substâncias ácidas (basófilas).
 
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O DNA por ser ácido, além do corante básico, ele 
atrai
 
também
 
proteínas básicas.
 
 
 
 
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Hemácias
 
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células do corpo que perderam seu 
núcleo.
 
 
 
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Origem
 
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Hipótese 
autogênica
 
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os seres eucariontes são o 
resultado de uma evolução gradual dos seres 
procariontes. 
 
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Numa fase inicial, as células desenvolveram 
sistemas endomembranares através de 
invaginações progressivas da 
membrana 
plasmática.
 
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O núcleo 
teria se
 
formado por porções da 
membrana que envolveram o material nuclear. 
 
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A membrana sofreu invaginação, pois os lipídios se 
juntam
, formando assim dobras
.
 
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A membrana nuclear é a mesma da plasmática.
 
 
 
Estrutura do 
núcleo
 
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O núcleo é circundado por um envelope nuclear, 
formado por duas membranas
 
concêntricas.
 
 
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Envelope nuclear
 
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membrana nuclear interna + 
membrana nuclear externa.
 
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Ele é uma dupla bicamada lipídica.
 
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O envelope nuclear é perfurado em intervalos por 
poros nucleares
.
 
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O espaço interno desse envelope nuclear não tem 
função, diferente do retículo endoplasmático.
 
 
OBS!
 
A parte mais escura é a heterocromatina 
(condensada) e a parte mais clara é a eucromatina 
(
descondensada)
 
Núcleo e 
DNA
 
 
 
 
Prof.
 
Arthur
 
 
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Universidade Nove de Julho – MEDICINA OZ 
Ana Paula Cuchera 
1221100136 
 
 
 
 
 
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Núcleo - Células eucariontes 
 Núcleo – nele contém ácidos nucleicos (DNA ou 
RNA), portanto ele tem um pH acidificado.- Por seu pH ácido, o núcleo cora com corantes 
básicos. 
- Em corante de hematoxilina e eosina, o núcleo por 
ser ácido cora com a hematoxilina que tem atração 
por substâncias ácidas (basófilas). 
- O DNA por ser ácido, além do corante básico, ele 
atrai também proteínas básicas. 
 
 
 
 Hemácias – células do corpo que perderam seu 
núcleo. 
 
 
Núcleo - Origem 
 Hipótese autogênica - os seres eucariontes são o 
resultado de uma evolução gradual dos seres 
procariontes. 
- Numa fase inicial, as células desenvolveram 
sistemas endomembranares através de 
invaginações progressivas da membrana 
plasmática. 
- O núcleo teria se formado por porções da 
membrana que envolveram o material nuclear. 
- A membrana sofreu invaginação, pois os lipídios se 
juntam, formando assim dobras. 
- A membrana nuclear é a mesma da plasmática. 
 
 
Estrutura do núcleo 
 O núcleo é circundado por um envelope nuclear, 
formado por duas membranas concêntricas. 
 
 Envelope nuclear – membrana nuclear interna + 
membrana nuclear externa. 
- Ele é uma dupla bicamada lipídica. 
- O envelope nuclear é perfurado em intervalos por 
poros nucleares. 
- O espaço interno desse envelope nuclear não tem 
função, diferente do retículo endoplasmático. 
OBS! A parte mais escura é a heterocromatina 
(condensada) e a parte mais clara é a eucromatina 
(descondensada) 
Núcleo e DNA 
 
 
 
Prof. Arthur 
 
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