O Núcleo Celular e suas Organelas

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Núcleo
O núcleo é uma das principais organelas de uma célula, visto que, ele é uma das principais características entre as células eucariontes e procariontes. Graças a presença do genoma no núcleo, ele é considerado uma organela de armazenamento do material genético e por isso o controle do ciclo celular é realizado pelo núcleo. As primeiras etapas da expressão gênica ocorrem no ambiente nuclear (duplicação, transcrição e processamento do RNA) com exceção da tradução ou síntese proteica que ocorre no citoplasma. O núcleo é envolvido por uma bicamada lipídica chamada Envoltório Nuclear, mas com outras denominações como carioteca, envólocro nuclear, membranas nucleares; esse envoltório nuclear é muito importante, pois ele compartimentaliza o núcleo, separando os componentes do citoplasma e do nucleoplasma. Graças a essa compartimentalização, a expressão gênica dos eucariotos é controlada por componentes que são específicos das células eucariontes, somente depois do advento da microscopia eletrônica é que foi possível conhecer os componentes do envoltório nuclear. Então, o envoltório nuclear só é visualizado por microscopia eletrônica e quando é visto, podemos notar que ele é formado por duas membranas, uma membrana chamada de membrana externa e outra interna. A membrana externa é contínua com a membrana do retículo endoplasmático, isso é um dos motivos pelo qual o retículo endoplasmático está junto à membrana do núcleo. Por isso, o espaço entre a membrana externa e interna chama-se espaço perinuclear que apresenta a mesma composição do Lúmem do RE. Aderidos a membrana externa do núcleo, existem ribossomos que também estão aderidos a membrana do RE. A membrana realiza a função de uma barreira seletiva, permitindo a passagem de proteína e substâncias essenciais às funções do núcleo. Ambas as membranas são formadas por uma bicamada lipídica, isso permite uma maior seleção da membrana (moléculas de baixo peso molecular, lipossolúveis e apolares). Selando uma membrana a outra existe um componente no envoltório nuclear chamado complexo de poros, sua principal função é a passagem de moléculas hidrossolúveis e macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma, isso significa que o que não consegue passar por difusão passiva ou por transportadores passa pelo complexo de poros. O núcleo é formado, também, pela lamina nuclear que está aderida a membrana interna do envoltório nuclear e tem como principal função dar sustentação ao núcleo.
Lamina nuclear
A lamina nuclear é formada por um conjunto de proteínas fibrosas chamadas laminas. Os seres humanos possuem 4 tipos de laminas (tipo A, B1, B2, C), essas laminas se associam entre si, para formar dímeros de laminas e esses dímeros se associam entre si para formar filamentos de laminas. Esses filamentos são responsáveis por estabilizar o envoltório nuclear e à medida que a lamina nuclear vai se interiorizando para o núcleo ela vai se tornando mais frouxa e a outra função dela é ancorar a cromatina presente no núcleo. As laminas do tipo B, depois de serem traduzidas, sofrem modificação pós-traducional e sofrem o processo chamado de isoprelinação, elas ganham um lipídeo do tipo isoprenil que é importante para que ela consiga se ancorar na membrana interna do envoltório nuclear. Existem dois fatores que favorecem essa ancoragem: a lamina B está associada ao receptor p58 que é um receptor específico para a lamina B, ele já está ancorado na membrana interna, logo a lamina B também se ficha, isso é importante porque as laminas do tipo A devem se associar entre si para se associar à lamina B que já está ficha, para então se ficharem. Essa formação da membrana nuclear é imprescindível para a formação do envoltório nuclear, qualquer alteração ocasiona patologia.
Obs.: Mutações no gene LMNA, que sintetiza a lamina B, impede a formação de lamina B o que ocasiona a Progeria Clássica. O paciente apresenta envelhecimento precoce. A doença é caracterizada por atraso de crescimento e alterações degenerativas nos sistemas esquelético-muscular, cardiovascular. O diagnóstico é realizado por relações Clínicas baseadas na evolução da doença, ou seja, o paciente passa a apresentar uma baixa estatura, baixo peso, pouca gordura subcutânea o que deixa a pele fina, desproporcionalidade craniofacial com desenvolvimento psicomotor normal, ossos longos, reabsorção da clavícula (o ácido Hialurônico pode estar em concentrações anormais). O tratamento é para a melhoria dos problemas cardiovasculares e pulmonares posteriormente.
O núcleo durante a mitose tem que se desfragmentar, logo deve haver alterações na lamina nuclear para isso. À medida que a divisão celular se avança, deve acontecer alterações nessas laminas: deve ocorrer uma fosforilação das laminas do tipo A, pois a ligação entre elas e a ligação entre a lamina A e lamina B são enfraquecidas, consequentemente acontece uma deformação da membrana nuclear, ou seja, as laminas passam a se dissociar, em seguida a membrana nuclear passa a formar vesículas de envoltório nuclear que apresentam laminas do tipo B ancoradas nelas, todos os componentes do núcleo se mistura com os constituintes do citoplasma; no final da Anáfase é necessário que esse núcleo se reestabeleça (reestruturação do núcleo), logo é importante que a enzima que fosforilou as laminas (as quinases) sejam inativadas juntamente com a ativação das fosfatases que clivam os grupos fosfatos das laminas A, com a remoção do grupo fosfato, as laminas do tipo A se associam entre si e com as laminas B reformulando o Envoltório Nuclear. 
Complexos de poros
O transporte de moléculas que acontece no envoltório nuclear, depende da molécula a ser transportada, se houver a necessidade de transporte moléculas pequenas e lipossolúveis elas conseguem ultrapassar o envoltório nuclear por difusão passiva, as moléculas pequenas e hidrossolúveis utilizam canais de poros aquosos ou abertos presentes no envoltório nuclear (também ultrapassam por transporte passivo). Já macromoléculas como proteínas e RNA ultrapassam o envoltório nuclear por difusão passiva utilizando o complexo de poros para a sua passagem. O complexo de poros é constituído por 8 colunas de sustentação e o poro por onde a molécula passa (o grânulo intranular – complexos de RNA-proteínas) que permitem a importação e exportação de moléculas. Para a importação de proteínas do citoplasma para o núcleo (como histonas, dna polimerases, fatores splicing, fatores de transcrição) ela precisa ter um segmento ou um conjunto de aminoácidos chamados de sinal de localização nuclear (SLN). Desse modo, ela será reconhecida por um transportador chamado de Importina que está no citoplasma e está ligada a uma proteína chamada RAN e outra chamada de GDP que reconhece proteínas que apresentam a SLN da proteína a ser transportada. A importina é transportada junto com a proteína que está sendo carregada e será reconhecida pelos aminoácidos nos filamentos do complexo de poros. No núcleoplasma existe um trocador de GDP por GTP que provoca uma mudança conformacional na importina, com essa mudança a proteína transportada se dissocia da importina, a importina modificada volta para o citoplasma onde existe uma enzima que hidrolisa o GTP para que a importina volte a se ligar ao GDP podendo ser utilizada para outros transportes. Caso a proteína seja transportada do núcleo para o citoplasma, a proteína precisa ter um Sinal de exportação nuclear que será reconhecido por uma Exportina ligada ao GTP presente no nucleoplasma. O complexo Exportina-proteína será exportado pelo complexo de poros e no citoplasma o GTP é hidrolisado o que provoca uma alteração conformacional e a liberação da proteína no citoplasma. 
Durante a mitose, ocorre uma série de alterações intranucleares, é necessário a condensação dos cromossomos, o rompimento do envoltório nuclear e o nucléolo desaparece (tudo no início da mitose), no final da mitose, todo esse processo deve ser revertido para que ocorra a reformulação do núcleo. É importante lembrar que não são todas as células que necessitam
de desorganização do envoltório nuclear durante a mitose. Organismo unicelular como as leveduras realizam uma mitose fechada onde as células se dividem sem que haja alteração do envoltório nuclear. A dissolução do envoltório nuclear acontece em células eucariontes superiores que realizam mitose aberta. Para que um envoltório nuclear se dissocie é necessário que, além da lamina nuclear sofra despolimerização, os complexos de poros se dissociem do envoltório nuclear, para que sejam formadas as vesículas do envoltório nuclear. Para o complexo de poros se dissociar do envoltório nuclear também é necessário que ele sofra fosforilação, isso quer dizer que a fosforilação é necessária para despolimerizar a membrana nuclear, dissociar complexos de poros e acontecer a condensação cromossômica durante a mitose. A condensação cromossômica ocorre porque as histonas presentes nos nucleossomos são fosforiladas, principalmente as histonas H1 e H3 para acontecer a condensação cromossômica no início da mitose (a proteína quinase que faz todo esse processo no núcleo se chama Cdc2), no final da mitose quando o núcleo precisa se reformular é necessário inativar a Cdc2, elas são inativadas graças a degradação de uma subunidade chamada ciclina B (ela é uma subunidade regulatória da Cdc2) qualquer modificação nela provoca a perda de função da Cdc2. Com isso as fosfatases estarão em maior quantidade e com maior atividade, as vesículas que foram formadas no envoltório nuclear migram e se ligam na superfície dos cromossomos e se fundem entre si para formar o novo núcleo da nova célula. A mistura de substâncias entre o citoplasma e o núcleo são organizadas graças aos sinais de localização nuclear que permitem a entrada de substâncias que estão no citoplasma para o núcleo e substâncias do citoplasma presentes no núcleo são retiradas para o citoplasma.