3. Núcleo

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O NÚCLEO 
 
 Vamos agora estudar 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 
do que os canais 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. 
 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 que se unem para 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, os 46 cromossomos não 
podem ser vistos e aparecem como massa difusa, que é designada cromatina. As imagens da 
microscopia eletrônica mostram que a cromatina é formada por uma sequencia de 
nucleossomo. Cada nucleossomo consiste de um segmento de DNA enrolado duas vezes em 
torno de massa de 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 tornando-se, 
inicialmente, uma fibra de cromatina e conforme aumenta esse grau de condensação, a fibra 
de cromatina se transforma em cromátide podendo, nessa fase, observar claramente os 
cromossomos 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 principalmente no DNA do 
núcleo na forma de sequência das bases nitrogenadas: A (adenina), T (timina), C (citosina) e 
G (guanina). Para sintetizar proteínas, inicialmente a sequência de bases de um segmento de 
DNA é copiada em uma molécula específica de RNA segundo 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 DNA leva à formação de G (guanina) no RNA e G (guanina) no DNA 
leva à formação de C (citosina) no RNA. 
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 O DNA tem o potencial de codificar a produção de muitos milhares de proteínas 
diferentes. 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 
formar um tipo de RNA denominado RNA mensageiro (RNAm). Cada códon do RNAm 
especifica um aminoácido na proteína. O código genético é o conjunto de regras que 
relacionam as trincas de bases do DNA, os códons correspondentes do RNAm e os aminoácidos 
que especificam. Observe o quadro abaixo. 
 
Trincas de Base do DNA Códons do RNA mensageiro Aminoácidos 
CGT – CGG – CGC - CGA GCA - GCC - GCG – GCU Alanina (Ala) 
ACG – ACA UGC – UGU Cisteína (Cys) 
CTG – CTA GAC – GAU Ácido aspártico (Asp) 
CTT – CTC GAA – GAG Ácido glutâmico (Glu) 
AAG – AAA UUC – UUU Fenilalanina (Phe) 
CCT – CCG – CCC – CCA GGA - GGC - GGG – GGU Glicina (Gly) 
GTG – GTA CAC – CAU Histidina (His) 
TAT – TAG – TAA AUA - AUC – AUU Isoleucina (Ile) 
TTT - TTC AAA – AAG Lisina (Lys) 
AAT – AAC – GAT – GAG UUA - UUG - CUA - CUC Leucina (Leu) 
TAC AUG Metionina (Met) 
TTG - TTA AAC – AAU Aspargina (Asn) 
GGT – GGG – GGC - GGA CCA - CCC - CCG – CCU Prolina (Pro) 
GTT - GTC CAA – CAG Glutamina (Gln) 
TCT – TCC – GCT - GCG AGA - AGG - CGA - CGC Arginina (Arg) 
TCG – TCA – AGT - AGG AGC - AGU - UCA - UCC Serina (Ser) 
TGT – TGG – TGC - TGA ACA - ACC - ACG – ACU Treonina (Thr) 
CAT – CAG – CAC - CAA GUA - GUC - GUG – GUU Valina (Val) 
ACC UGG Triptofano (Trp) 
ATG - ATA UAC – UAU Tirosina (Tyr) 
 
 Observe na sequência a seguir um segmento de DNA com sua 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. 
 
DNA RNAm Proteína 
A − T U 
 
T − A A 
A − T U 
T − A A 
G − C C 
T − A Transcrição (núcleo) A Tradução (citoplasma) 
C − G G 
C − G G 
C − G G 
A − T U 
A − T U 
A − T U 
C − G G 
G − C C 
T − A A 
 
 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 
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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 protéica. 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 do molde do 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 
subunidademaior 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 um códon do 
RNAm for AUG, então um RNAt com o anti-códon UAC carregando um aminoácido específico se 
prende ao RNAm. Esse processo denominado de tradução do código genético ocorre da 
seguinte maneira: (acompanhe a sequência do processo pela figura mostrada a seguir e 
assista ao vídeo sobre a síntese protéica 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 
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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. 
 
 
 
 
 A síntese protéica progride na velocidade de 15 aminoácidos por segundo. 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 ligado 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 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. 
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DIVISÃO 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 espermatozóides e óvulos. Embora algumas células somáticas não possam mais se dividir 
por mitose, como por exemplo, as células do 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 
 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. A duração da fase G1 é muito variável nas diferentes células, mas o valor típico 
é aproximadamente de 10 horas. Na fase S, 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. A fase S dura em torno de 8 horas. Durante a 
fase G2, outras proteínas são sintetizadas como preparação para a divisão celular que vai 
ocorrer e a duplicação do centrossomo é completada. G2 dura em torno de 6 horas. As células 
que permanecem na fase G1 destinadas a nunca mais se dividirem e por isso nunca entram na 
fase S, 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 
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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 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 pólos 
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 ou 
região 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 ascromátides irmãs. 
Isto permite que as duas cromátides de cada cromossomo se separem e migrem para pólos 
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 pólos 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 links: 
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. 
 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 
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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 arrendodadas, ovais, 
achatadas, cubóides, 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 espermatozóide 
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 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.