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1 O Núcleo Celular e Suas Principais Características Beatriz Fraga, Daniela Guerin, Matheus Marques, Murilo Maciel. Departamento de Ciências Biológicas. Univ Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”- Campus de Assis. Av. Dom Antonio, 2100. Parque Universitário. CEP 19806-900, Assis, SP. Palavras-chave: Cromossomos, DNA, Divisão, Eucariontes, Procariontes. Existem células eucariontes e procariontes. (Figura 1). Os procariontes são organismos que não possuem núcleo celular nem outras estruturas organizadas. Já os eucariontes (desde fungos até animais e vegetais) possuem um núcleo celular, a maior organela encontrada no citoplasma, estrutura envolta por uma membrana, que protege o DNA. Essa membrana é chamada de carioteca, perfurada por milhares de poros para entrada e saída de substâncias, controlada por válvulas que controlam o que entra e sai do núcleo, tem composição semelhante à da membrana plasmática (dupla camada lipoproteica). Figura 1: Célula eucarionte e célula procarionte. Na maioria das células, o núcleo é único, esférico e tem posição central (Figura 2). Os glóbulos vermelhos dos mamíferos, células do sangue, são anucleados. As células musculares têm dezenas de núcleos que ocupam a periferia das células, junto da membrana plasmática. 2 Figura 2: Núcleo celular. A matriz no interior do núcleo é o nucleoplasma, que semelhante ao citoplasma, forma um gel proteico composto por íons, açúcares, nucleotídeos, ácidos nucleicos, fibras e água, onde todas as estruturas estão inseridas. Um núcleo pode ter um ou mais nucléolos. Esse é o local onde o RNA é fabricado e se une a proteínas que vêm do citoplasma e formam unidades precursoras dos ribossomos. As subunidades ficam no nucléolo até a divisão celular. A cromatina é um dos componentes do núcleo da célula. É um conjunto de fios onde cada um é formado por uma molécula de DNA que fica associado a um tipo de proteína. Os fios são os cromossomos. Há uma região mais densa que recebe o nome de heterocromatina, que não contêm genes e outra menos densa que recebe o nome de eucromatina. A eucromatina se refere a um local do DNA onde os genes estão ativos e auxiliam na síntese de RNA. Ela está desenrolada e o material genético consegue ter muito contato com as enzimas. Já a heterocromatina está ligada a genes inativos, pois o DNA não encontra uma quantidade necessária de superfície para manter contato com as substâncias. Núcleo interfásico é o núcleo da célula no intervalo entre duas divisões celulares. É constituído de envoltório nuclear (carioteca), cromatina e nucléolo. Apesar de sua aparente inatividade, importantes processos metabólicos acontecem nessa etapa da vida da célula; a duplicação do DNA e a produção de RNA são os mais significativos. Núcleos interfásicos isolados degradam glicose, sintetizam ATP e proteínas. No nível do DNA nuclear, depositário 3 de caracteres hereditários e controlador de atividade celular, estão as informações genéticas da célula. O núcleo tem atividade auto-sintética. Cada uma de suas moléculas de DNA pode originar uma cópia idêntica de si mesma, em um processo chamado replicação. As informações do DNA são passadas para o citoplasma por moléculas de RNA mensageiro, cuja produção é a transcrição, que emprega as moléculas de DNA como "molde". O RNA mensageiro dirige-se ao citoplasma, onde a sua leitura pelos ribossomos determina a produção de proteínas, na tradução. Quando uma célula vai entrar em divisão celular, os cromossomos duplicam-se ainda na intérfase. Cada unidade do cromossomo duplicado é denominada cromátide. As cromátides se acham unidas a altura do centrômero. Núcleo mitótico é o núcleo durante a mitose (processo de divisão celular pelo qual uma célula eucarionte origina duas células-filhas cromossômica e geneticamente idênticas) ou meiose (processo de divisão celular através do qual uma célula tem o seu número de cromossomos reduzido pela metade, 2N origina 4 células N), é formado pelos cromossomos e composto pelo envoltório nuclear (carioteca), nucleoplasma, cromatina e nucléolos. Para podermos entender a composição do genoma, que é conjunto de todos os genes de uma espécie de ser vivo, foram feitos experimentos que envolvem a perda da atividade biológica (desnaturação) do DNA e o seu inverso (renaturação). A desnaturação é a separação das duas hélices pelo rompimento das ligações de hidrogênio do DNA a partir do uso de ácidos ou bases e calor. Porém ao retorno da temperatura e/ou ph normal as fitas de DNA se encontram casualmente e formam novamente as ligações de hidrogênio. E a velocidade com 4 essas fitas se unem depende do quanto as sequências são repetidas. Dessa forma, foi possível perceber que em eucariontes a sequências de DNA únicas, repetidadas e altamente repetidas. O DNA de cópia única possui as sequências gênicas codificadoras de proteínas, e justamente pelas sequências únicas, não repetidas, a reassoacição é lenta. Possui extensões curtas dispersas com famílias de DNA repetitivo. Já o DNA Medianamente Repetitivo, possui uma maior sequência repetitiva, logo possui mais nucleotídeos repetidos, estabelecendo assim uma reassociação intermediária. E além dos dois descritos acima a também o DNA altamente repetitivo, formado por sequências curtas e alta repetibilidade (poucos nucleotídeos repetidos milhões de vezes), responsável pela rápida reassociação, e conhecido como DNA satélite, podemos encontra-lo na heterocromatina. O genoma é toda a informação hereditária, ou seja, toda informação que passa para seus descendentes, de um organismo que está codificada em seu DNA. Incluindo tanto os genes como as sequências não codificadoras. O genoma humano possui cerca de 27.000 genes, que codificam todas as proteínas humanas com exceção daquelas codificadas pela mitocôndria. O mapeamento do genoma e a identificação dos nucleotídeos que o compõe foi feito pelo Projeto Genoma. O projeto foi fundado em 1990, nos Estados Unidos, mas teve grande cooperação da comunidade científica internacional, o projeto foi concluído em 2003, com o anuncio do sequenciamento de 99% do genoma humano. Estimou-se em torno de 25.000 genes foram sequenciados. E de todos os genes que tiveram sua sequencia determinada cerca de 50% codificam proteínas de função conhecida. As bactérias também possuem cromossomo, este é conhecido como Cromossomo Bacteriano, e podemos encontrá-lo no nucleóide procariótico, que é uma região onde encontramos a maior parte do material genético do organismo procarionte. Este cromossomo 5 é geralmente formado por DNA dupla hélice, circular e covalentemente fechado. A estrutura não depende de histonas, mas de RNA e proteínas. Estrutura de um cromossomo: Todo cromossomo possui um estrangulamento, através do qual é puxado para os polos na divisão celular, este estrangulamento recebe o nome de centrômero (constricção primária). Nele contém regiões altamente repetidas de DNA, geralmente não codificante, ou seja, a informação genética ali contida não será traduzida em proteínas e também é essa região que divide o cromossomo em braços. A constricção secundária é uma região de alta atividade gênica, onde os genes são transcritos (DNA formando RNA) constantemente. O satélite é uma região posterior à constricção secundária, que é responsável pela reorganização do nucléolo, ao final da divisão celular. Os telômeros são regiões de extrema importância para os cromossomos, essa região apresenta altas repetições de DNA não codificantes que servem para a proteção das extremidades do DNA, evitando perdas de material genético durante a divisão. A relação de tamanho entreos braços cromossômicos, determinada pela posição do centrômero, permite classificar os cromossomos em quatro tipos: METACÊNTRICO: Possuem o centrômero no meio, formando os dois braços do mesmo tamanho. SUBMATACÊNTRICO: Possuem o braço um pouco deslocado da região mediana, formando dois braços de tamanhos desiguais. SUBTELOCÊNTRICOS: Possuem o centrômero bem próximo a uma das extremidades, formando um braço bem longo e outro muito pequeno. 6 TELOCÊNTRICOS: Possuem o centrômero em uma das extremidades, tendo apenas um braço. A espécie humana possui 46 cromossomos, sendo 44 autossômicos (que determinam características gerais) e dois sexuais. Todos estes cromossomos encontram-se pareados, logo temos 22 pares autossômicos e um par de cromossomos sexuais. Os representantes de cada par desses cromossomos são chamados de cromossomos homólogos, a melhor fase para a visualização é a metáfase da mitose. O cariótipo é o conjunto de cromossomos de uma célula, organizados de acordo com a sua forma, sendo XX a representação do genótipo do cromossomo sexual feminino e XY para o masculino, podendo assim, representar o cariótipo humano masculino da forma 46, XY e feminino 46, XX. Quando ocorrem alterações nos cromossomos, em forma ou quantidade, podem ocasionar aberrações cromossômicas, as chamadas síndromes, como por exemplo, a síndrome de Down, Klinefeler, entre outras. Referência Bibliográfica http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/nucleo http://www.infoescola.com/genetica/estrutura-da-cromatina/ https://www.portaleducacao.com.br/biologia/artigos/23317/desnaturacao-e-renaturacao http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biogenoma.php http://citogeneticapravoce.blogspot.com.br/2012/06/voce-conhece-as-partes-de-um- cromossomo.html http://www.infoescola.com/biologia/cromossomos/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_(cromossomo)
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