Núcleo interfásico e em divisão

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Núcleo interfásico
e em divisão
Universidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Ciências Biológicas
Departamento de Morfologia
Prof. Greg Kitten
Núcleo da célula
A. Características gerais do núcleo interfásico
I - nucleoplasma
II - envoltório nuclear e transporte núcleo/citoplasma
III - cromatina
IV - nucléolo
B. O núcleo em divisão
- é geralmente único e localiza-se no centro da célula, 
mas... algumas exceções: ex
> Células c/ dois ou mais núcleos: células hepáticas e 
células musculares esqueléticas.
> Células que armazenam material a ser secretado 
células acinosas do pâncreas e células caliciformes do intestino, 
cuja posição do núcleo é basal.
- geralmente acompanha a forma da célula.
- células com metabolismo intenso apresentam núcleos volumosos;
- quantidade de DNA depende da especie (46 cromossomos na célula 
humana) e estrutura (empacotamento do DNA) depende do ciclo celular
O núcleo da célula
Basófilo
Células epitélias
Observem os formatos dos núcleos
Núcleo interfásico
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/nucleus/nucleus.html
Constituintes do 
Núcleo Interfásico
Constituintes do Núcleo interfásico
Nucleoplasma
Nucléolo
Cromatina
I. Nucleoplasma
Solução aquosa de moléculas contidas dentro do núcleo: proteínas (DNA e RNA
polimerases, topoisomerases, helicases), RNAs, nucleosídeos, nucleotídeos e
íons onde estão mergulhados os nucléolos e a cromatina.
Controvérsia: existência de uma MATRIZ NUCLEAR que seria uma estrutura
fibrilar formando um endoesqueleto nuclear semelhante ao citoesqueleto celular.
Qual seria a função da Matriz Nuclear ?
- ancorar a cromatina e enzimas envolvidas na replicação e transcrição do DNA, e
de proteínas envolvidas no transporte dos RNAs.
- É constituído por:
- duas unidades de membrana (membrana interna e membrana externa) que
delimitam uma cavidade conhecida como cisterna perinuclear.
- lâmina nuclear;
- complexo do poro;
II. Envoltório Nuclear (EN)
Membrana interna:
lâmina nuclear (LN): rede fibrosa
(espessamento) na face 
nucleoplasmática constituída por
proteínas estruturais (as lamínas = 
filamentos intermediários) que 
conferem forma e suporte estrutural 
ao envoltório nuclear. 
OBS.: destruição da LN leva à perda 
do EN e liberação do DNA.
Membrana externa:
- continuidade com o Retículo 
Endoplasmático Rugoso.
Lâmina Nuclear
Cisterna perinuclear ao MET
Poros e complexo do poro nuclear
Aspectos morfológicos:
locais de fusão da Membrana Nuclear Interna com a Membrana Nuclear Externa.
Aspectos funcionais
Transporte seletivo
- moléculas até 9 nm (50 KD): atravessam livremente;
- moléculas maiores (>50 KD): transporte ativo seletivo, abertura dos canais do poro;
- a quantidade varia com o tipo celular e estado funcional.
Complexos do poro  constituídos por 2 anéis distribuidos em arranjo octogonal que delimitam o 
perímetro do poro.
• NUCLEOPORINAS: estruturas filamentosas protéicas (fibrilas) que se estendem dos anéis;
Poros/complexos de poro ao MET
Núcleo
(As setas indicam os poros)
Corte oblíquo de calota 
nuclear (célula renal). 
Observar que a cromatina 
condensada (região
mais eletrondensa da 
eletromicrografia) se interrompe 
nas regiões correspondentes aos 
poros.
Em alguns poros é visível uma 
estrutura eletrondensa que 
constitui os complexos de poro 
(nucleoporinas).
Criofratura mostrando poros nucleares ao ME
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/nucleus/nuclearpores.html
Importação
- proteínas como DNA e RNA polimerases possuem um Sinal de Localização 
Nuclear (SLN).
- Sinal de Localização Nuclear (SLN)  reconhecido pela proteína Importina no 
citoplasma  Importina liga-se ao complexo do poro  translocação para o 
núcleo.
Exportação
- proteínas e RNAs (mRNA, tRNA e rRNA).
- Sinal de exportação nuclear:
> podem estar presentes nos próprios RNAs ou proteínas específicas.
> hnRNPs (RiboNucleoProteínas nucleares heterogêneas): estão associadas 
aos RNAs
-Tipos de RNAs exportados para o citoplasma: Os RNAs são transportados juntos
com proteínas - hnRNPs (estas possuem o sinal para exportação).
Transporte de macromoléculas
entre o citoplasma e núcleo
Transporte de macromoléculas entre o citoplasma e núcleo
04 SnapShot - Nuclear Transport.pdf (http://www.cell.com/enhanced/tran)
Transporte de mRNA e ribossomos
do núcleo para o citoplasma 
III. Cromatina
Cromatina: associação de DNA + proteínas específicas presente no núcleo.
- Corresponde a toda porção do núcleo (exceto nucléolo) que se cora e é visível ao MO;
- Há dois tipos de cromatina (qdo. observada ao MET):
- Heterocromatina
- Eucromatina
HeteroCromatina (HC):
- eletrondensa;
-aparece como grânulos grosseiros (devido ao 
DNA condensado) 
- transcricionalmente INATIVA.
- visível ao Microscópio Óptico.
EuCromatina (EC): Cromatina ativa
- aparece granulosa e clara entre os grumos de 
HC;
- filamento de DNA não está condensado e tem 
condições de transcrever os genes = ATIVA.
- abundante em células que estão produzindo 
muita proteína.
- Proporção HC:EC é responsável pelo aspecto
mais claro ou mais escuro dos núcleos quando
são observados ao MO ou ME.
Cromatina
Núcleo Vesiculoso
Eucromatina
Núcleo Denso
Heterocromatina
Estados Funcionais do Núcleo Interfásico
CONSTITUTIVA
- formada por sequências nucleotídicas altamente repetitivas que nunca são transcritas;
- localizadas em regiões específicas do cromossomo (telômero, centrômero, constrições secundárias).
FACULTATIVA
- parte da HC que, em um mesmo organismo, aparece condensada em algumas células e não-condensada 
em outras.
- pode conter sequências gênicas em cópia única ou medianamente repetitivas (passíveis de transcrição) 
mas que são inativas.
- EXEMPLO: cromossomo X nas femêas de mamíferos: apenas um cromossomo é ativo.
Heterocromatina
A presença ou não da cromatina sexual
permite o diagnóstico citológico do sexo
(Barr body)
Histonas: Proteínas específicas da cromatina
As proteínas que se associam ao DNA para formar a cromatina são classificadas em:
- Histonas
- Não-histônicas
Histonas
- participam da arquitetura molecular das fibras cromatínicas, sendo assim os principais 
componentes da cromatina.
- Cinco tipos: H1, H2A, H2B, H3 e H4.
ESTRUTURA MOLECULAR DA CROMATINA
- A unidade estrutural básica da cromatina é o 
nucleossomo: 200 pares de bases (pb) de DNA 
associados a um octâmero de histonas e à uma 
molécula de histona H1.
-A histona H1 prende os 200 pares - “clip”
- Os aa das histonas podem ser acetilados ou 
fosforilados  muda interação c/ DNA e influi na forma 
da cromatina.
- Espermatozóides (de peixes): protaminas substituem 
histonas.
Histonas: Proteínas específicas da cromatina
DNA
dupla-hélice
nucleossomos
cromatina
não condensada
cromatina
condensada
cromossomos
- NUCLEOFILAMENTOS (10 nm):
- 1° nível de compactação;
- interação de histonas H1 de nucleossomos 
vizinhos.
- SOLENÓIDE (30 nm):
- 2° nível de compactação;
- enovelamento da fibra de 10 nm em uma estrutura 
helicoidal.
Dois tipos de fibra cromatínica são encontradas
no núcleo interfásico:
Fibras cromatínicas
Nucleofilamento (10nm)
Solenóide (30nm)
Proteínas não-histônicas:
- constituem um grupo heterogêneo de proteínas que 
podem encontrar-se ligadas ao DNA ou dispersas no 
nucleoplasma.
- Do ponto de vista funcional podem ser divididas em:
a) proteínas que participam da estrutura dos cromossomos.
b) proteínas do processo de replicação e reparo do DNA
(DNA polimerases, topoisomerases, Helicases).
c) proteínas que participam do processo de ativação ou 
repressão de genes: fatores de transcrição.
Proteínas não-histônicas da cromatina
IV. Nucléolo
- esférico, sem membrana, normalmente única, mas… (1-10)
- tamanho relacionado com intensidade de síntese protéica pela célula.
- local de síntese e processamento do RNA ribossômico.
Constituição
60% proteínas e rRNAs
Parte do genoma contendo os genes codificadoresde rRNAs
Ultra-estrutura do nucléolo ao MET
1 . Centro Fibrilar (pars fibrosa): constituído por fibrilas finas (4-8 nm dia.) e por RNA, moléculas de RNA-
polimerase, topoisomerases, fatores de transcrição. Contém os genes para rRNA.
2 . Componente fibrilar denso: envolve o centro fibrilar, fibrilas mais finas (3-5 nm dia.), onde são 
encontradas as moléculas de rRNAs + enzimas envolvidas em sua montagem. Também contém os genes 
para rRNA.
3 . Componente granular (pars granulosa): formado por grânulos de RNA (10-15 nm dia.); É o local onde 
ocorre o processamento final dos rRNAs, de onde serão exportados para o citoplasma.
1
2
3
1. Centro fibrilar
(pars fibrosa)
2. Componente
fibrilar denso
3 . Componente
granular
(pars granulosa)
Nucléolo
Biogênese 
dos 
Ribossomos
B. Núcleo em divisão
Videos - Cell Division/Mitosis
2 videos -show in this order
GK file: 04 video mitosis e.flv (source = ??)
GK file: 04 video mitosis - Hamamatsu Learning Center.flv
http://learn.hamamatsu.com/galleries/digitalvideo/orcaflash/index.html
Extra videos: 
http://www.youtube.com/watch?v=VlN7K1-9QB0 = GK file: 04 video mitosis c.flv 
http://www.johnkyrk.com/mitosis.html = GK file: 04 video d - animation mitosis JohnKyrkcom.swf
http://www.youtube.com/watch?v=aDAw2Zg4IgE = GK file: 04 video mitosis a.flv
http://www.youtube.com/watch?v=s1ylUTbXyWU = GK file: 04 video mitosis b.flv
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/fluorescencemitosis/index.html
Mitosis: Interactive Java Tutorial http://micro.magnet.fsu.edu/cells/mitosisjava/mitosisjava.html
04 SnapShot: Cell-Cycle Regulators I
04 SnapShot -Motor Proteins in Spindle Assembly.pdf 
Núcleo
interfásico
Núcleo em 
divisão
a) envoltório nuclear
b) nucleoplasma
c) cromatina
d) nucléolo
O ciclo de vida da célula
Ciclo de vida da célula
O ciclo de vida da célula é dividido em duas fases principais:
- a intérfase;
- a mitose.
O ciclo celular: interfase e mitose
As quatro fases
da mitose:
A divisão celular é o período em que a célula reparte igualmente o seu
conteúdo, já duplicado na intérfase, para as duas células-filhas.
Mitose ou cariocinese: divisão do material nuclear.
Citocinese: divisão do citoplasma.
Ciclo Celular:
a) Intérfase
b) Prófase
c) Metáfase
d) Anáfase
e) Telófase
Mitose: núcleo em divisão
Mitose: núcleo em divisão
núcleo interfásico
Fases
- G1: síntese protéica, crescimento celular, 
início da duplicação do centríolo.
- S: duplicação de DNA.
- G2: síntese protéica, crescimento celular.
- M: mitose e citocinese.
MPF (Fator Promotor de fase M)
É um complexo protéico dimérico composto 
por: ciclina B1 e proteína quinase cdc2.
- acumula-se durante a fase G2.
- fosforila a lâmina nuclear  desmontagem.
- fosforila histona H1  empacotamento do DNA.
- fosforila outras proteínas  formação do fuso.
- Importante para a transição G2 - M.
Ciclo celular
Prófase
- condensação gradual das fibras cromatínicas 
induzida pelo Fator Promotor de fase M (MPF): 
fosforila H1 e outras proteínas não-histônicas.
- início da formação do fuso mitótico.
- fragmentação do envoltório nuclear.
- Microtúbulos começam a se ligar aos 
cromossomos.
- Os cromossomos são visualmente individualizados 
e compostos por seus dois elementos longitudinais 
idênticos: as cromátides (material genético 
duplicado na intérfase).
- Formação do Áster: Centrossomos (são 
estruturas constituídas por um par de centríolos e 
material pericentriolar) mais fibras radiais de 
microtúbulos. 
Mitose: prófase
B
Metáfase
- cromatina atinge estado de 
condensação máxima (1000X a da 
intérfase), quando os cromossomos se 
tornam realmente visíveis ao MO.
- Microtúbulos estão completamente 
ligados aos cromossomos.
- Formação da placa metafásica: 
alinhamento dos cromossomos na região 
equatorial da célula.
- Constituição do fuso mitótico:
- Fibras polares
- Fibras cinetocóricas
- Fibras livres
Mitose: metáfase
Cromossomo metafásico
-Os cromossomos são resultantes da condensação 
máxima da cromatina e ocorrem na mitose e na 
meiose.
- O grau de condensação máxima ocorre na numa das 
fases da mitose, a METÁFASE.
- Cromossomo metafásico: é composto por duas 
moléculas-filhas de DNA, cada qual presente em uma 
das duas cromátides que constituem o cromossomo.
- Cada cromátide é resultante da compactação da fibra 
cromatínica de 30 nm (solenóide).
Formação do cromossomo metafásico
Anáfase
- separação dos centrômeros;
- migração das cromátides para os 
pólos opostos.
- os microtúbulos presos aos 
cromossomos encurtam-se.
Mitose: anáfase
- O deslocamento dos 
cromossomos depende dos 
microtúbulos.
Evidência experimental:
tratamento de células com 
colchicina ou vinblastina leva à 
parada do ciclo celular na 
metáfase.
Telófase
- descondensação da cromatina.
- reorganização dos nucléolos.
- reconstituição do envoltório 
nuclear.
- fuso mitótico se desmonta.
Mitose: telófase
Citocinese
Divisão do citoplasma, deve-se 
à interação dos filamentos de 
actina e miosina (formam um 
anel contrátil na zona 
equatorial da célula-mãe).
Mitose: citocinese
Fase G0: fase de repouso
Fase G0:
- As células entram em repouso.
- A partir de G0:
> as células podem re-entrar no 
ciclo ativo;
> permanecerem por um tempo 
longo;
> ou mesmo permanentemente.
Ponto de restrição (R): impede 
que células defeituosas entrem 
na fase S e continuem o ciclo.
Aula prática (cebola)
Aula prática
PRANCHA 34 - Núcleo vesiculoso em célula de alta atividade
metabólica: cromatina frouxa, nucléolo e envoltório nuclear com
poros.
PRANCHA 35 - Complexos dos poros.
Aula prática
Prancha 36 - Nucléolo - região granular e fibrilar
Prancha 37 
Lâmina fibrosa acoplada ao envoltório nuclear
Aula prática
Prancha 38 -
Núcleo denso em célula de
baixa atividade metabólica.
Prancha 39 - complexos de poro ao MEV.
Aula prática
Duplicação da molécula 
de DNA, ligação a 
histonas,
formação de filamentos 
de cromatina interfásica
Filamento de
cromatina interfásica :
A e B – filamento de 10 nm 
C – filamento de 25 nm
Aula prática
Cromossoma metafásico
sem histonas ao MET.
Esqueleto de proteínas não-histônicas
e alças de DNA
Cromossoma metafásico - MET
Aula prática
Metáfase - MET
Fases da mitose em
imuno-fluorescência para tubulina
Centríolo (9 tríades de MTs) e
região pericentriolar (setas)
Aula práticaCitocinese
Citocinese em célula animal mostrando restos de MTs
do fuso mitótico e microfilamentos abaixo da membrana
Núcleo interfásico e em divisão
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THE END
The End