Aula 01 Nucleo

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Prof. Elizangela Leite Vargas 
 
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL 
CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
DISCIPLINA: BIOLOGIA MOLECULAR 
 
NÚCLEO 
O que vocês sabem sobre o 
NÚCLEO? 
NÚCLEO 
 
 É a principal característica da célula eucarionte. 
 
 Ocupa 10% do volume celular total. 
 
 Contém a maior parte da informação genética da 
célula, acumulada no DNA. 
 
Funções: 
- Armazenar informação genética da célula; 
- Controlar o metabolismo celular pela transcrição do 
DNA nos diferentes tipos de RNA. 
 
Os RNAs são traduzidos em proteínas, os efetores finais 
da informação genética. 
 46 cromossomos, formados por uma única molécula 
 de DNA combinado a proteínas; 
 Várias classes de RNA; 
 nucléolo – proteínas, genes codificadores de rRNA e 
rRNA recém sintetizados; 
 No envoltório encontra-se os poros – comunicam o 
interior do núcleo com o citosol; 
 Diversas proteínas 
 
 
DENTRO DO NÚCLEO 
O ciclo de vida da célula é dividido em duas fases 
principais: a mitose e a interfáse. 
Na mitose ocorre a divisão da célula. 
A interfase é o período entre duas divisões. 
 
De acordo com a fase, distingue-se o núcleo 
interfásico e o núcleo mitótico. 
 
Na Interfáse o DNA, pode estar: 
- autoduplicando-se, por meio da replicação; 
- transcrevendo-se em moléculas de RNA, que serão 
traduzidas em proteínas. 
Em geral, o núcleo é único e localiza-se no centro da 
célula. Na célula vegetal, entretanto o núcleo é periférico 
devido à presença do grande vacúolo. 
 
A forma do núcleo tende acompanhar a forma da célula. 
 
O tamanho do núcleo pode variar. 
 
No núcleo interfásico podem-se distinguir os 
seguintes componentes: 
- Envoltório nuclear; 
- Cromatina; 
- Nucleoplasma; 
- Nucléolo. 
Organização Estrutural do Núcleo 
Organização Estrutural do Núcleo 
Envoltório Nuclear 
 
Separa o conteúdo do núcleo do citoplasma; 
 
Tem estrutura complexa, constituída por duas 
unidades de membrana, limitando uma cavidade, a 
cisterna perinuclear. 
 
A membrana interna tem na face nucleoplasmática, um 
espessamento chamado lâmina nuclear. 
 
A membrana externa tem na face citoplasmática 
ribossomos ligados e apresenta continuidade com o 
RER. 
 
 
O envoltório nuclear é uma porção especializada do RE. 
 
As membranas tem 30% de lipídios e 70% de proteínas. 
 
O envoltório nuclear não é contínuo, como as demais 
membranas biológicas. 
 
É interrompido por poros, que se formam pela fusão da 
membrana nuclear interna e externa – permitindo o 
trânsito de macromoléculas. 
 
Esses poros são uniformemente espaçados. 
 
Envoltório Nuclear 
 
O intercâmbio núcleo-citoplasma é seletivamente 
regulado. Existem estruturas que constituem no 
conjunto o complexo poro. 
 
Moléculas com até 9 nm de diâmetro atravessam 
rapidamente o complexo de poro nos dois sentidos, pois 
se difudem passivamente através do complexo poro. 
 
Macromoléculas atravessam o complexo poro por um 
processo que consome energia. Ex. proteínas e RNAs. 
Envoltório Nuclear 
O núcleo importa do citoplasma, normalmente, proteínas 
de peso molecular elevado. 
 
 As proteínas do núcleo são sintetizadas no citoplasma 
com um sinal de localização nuclear (4-8 aminoácidos) – 
transporte ativo. 
 
A exportação de RNAs do núcleo para o citoplasma 
ocorre também por um processo ativo (que gasta 
energia), mediado por receptores específicos. 
 
LÂMINA NUCLEAR 
Está associada a superfície interna do envoltório nuclear, 
 
É uma rede fibrosa de proteínas. 
 
A lâmina nuclear se interrompe no poros nucleares. 
 
Funções da lâmina nuclear 
1) Manter a forma do núcleo; 
2) Dar suporte estrutural ao envoltório nuclear; 
3) É responsável pela ligação da fibras cromatínicas ao 
envoltório. 
 
Durante a mitose, a lâmina nuclear se desorganiza. 
Ao final da mitose, a lâmina nuclear se refaz levando a 
reconstituição do envoltório nuclear. 
Nucleoplasma 
 
Constituído por solução aquosa de proteínas, RNAs, 
nucleosídeos, nucleotídeos e íons, onde estão 
mergulhados os nucléolos e a cromatina. 
 
A maioria da proteínas presentes no nucleoplasma são 
enzimas envolvidas com a transcrição e duplicação do 
DNA. 
 
 
NUCLÉOLO 
 
Estruturas nucleares esféricas e não envolvidos por 
membrana; 
 
Sítio de produção de subunidades ribossômicas; 
 
Composto por proteínas e rRNA, em processo de 
transcrição a partir de cópias dos genes rRNA. 
 
Tamanho está relacionado com a intensidade da 
síntese protéica que ocorre no citoplasma. 
 
Nucléolo 
CROMATINA 
 
 Corresponde aos cromossomos da célula que não está 
em divisão. 
 
 Em células eucariontes, o DNA está complexado com 
proteínas específicas, constituindo a cromatina. 
 
 Sua organização é dinâmica, pois se altera de acordo 
com a fase do ciclo celular e com seu grau de atividade. 
 
 No núcleo interfásico, a cromatina se apresenta 
compactada e/ou descompactada. 
 
 No núcleo em divisão, a cromatina está altamente 
compactada, constituindo os cromossomos. 
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS 
NUCLÉICOS E 
CROMOSSOMOS 
DNA e Cromossomos 
A vida depende da capacidade das células em 
armazenar, recuperar e traduzir as 
informações genéticas necessárias para 
produzir e manter o organismo vivo. 
 
A informação hereditária é passada de uma 
célula para a célula-filha durante a divisão 
celular e de geração em geração dos 
organismos por meio de suas células 
reprodutivas; 
 
As instruções são armazenadas dentro de 
cada célula viva em seus genes; 
 
Watson e Crick usaram um processo chamado de 
“construção de modelo”, no qual reuniram os 
resultados de experimentos anteriores para 
formar a estrutura tridimensional. 
“Queremos sugerir uma estrutura para o ácido nucléico com 
desoxirribose (DNA). Esta estrutura tem características novas que 
são de considerável interesse biológico” 
Ácidos desoxirribonucléico - DNA 
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - 
NUCLEOTÍDEOS 
Tanto o DNA como o RNA são formados pelo 
encadeamento de grande número de 
moléculas menores, os nucleotídeos, formados 
por três tipos de substâncias químicas: 
Base nitrogenada, composto por uma cadeia 
fechada de carbonos que contêm nitrogênio; 
Uma pentose; 
Um fosfato. 
 
A união da base nitrogenada com o açúcar é 
chamada nucleosídeo. 
Nucleosídeo 
NUCLEOTÍDEOS X NUCLEOSÍDEOS 
 
Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, 
Timina e Uracila. 
Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos 
de carbono (anéis aromáticos); chamadas 
de purinas ou bases púricas. 
Citosina, Timina e Uracila: Um anel de 
carbono; chamadas pirimidinas ou bases 
pirimídicas. 
 
 
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - 
NUCLEOTÍDEOS 
DNA: Adenina – Timina; Citosina – Guanina 
RNA: Adenina – Uracila; Citosina - Guanina 
PURINAS PIRIMIDINAS 
adenina citosina 
guanina timina  DNA 
uracila  RNA 
BASES NITROGENADAS 
 DNA: possui uma desoxirribose. 
 Ácido desoxirribonucléico 
 RNA: possui uma ribose. 
 Ácido ribonucléico 
 
 A ligação de um nucleotídeo com outro é entre o 
fosfato de uma unidade e a pentose da outra. 
PENTOSES 
PENTOSES 
LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS 
Através de seus grupamentos fosfatos 
 
 
Ligação Fosfodiéster 
 A ligação feita por pontes de hidrogênio: 
 
 Timina (T) liga-se à Adenina (A) - duas pontes de 
hidrogênio; 
 
 Citosina (C) liga-se à Guanina (G) - três pontes 
de hidrogênio. 
LIGAÇÃO ENTRE BASES 
NITROGENADAS 
 Pirimidina < Purina 
 
 Logo, AT e CG tem, aproximadamente, o mesmo 
tamanho; 
 
 Issoproporciona uma dimensão proporcional ao 
longo da molécula de DNA. 
LIGAÇÃO ENTRE BASES 
NITROGENADAS 
A proximidade das 
bases possibilita a 
formação de pontes 
de hidrogênio. A 
adenina com a timina 
formam de duas 
pontes de hidrogênio, 
a citosina com a 
guanina formam três 
pontes. 
A dupla hélice é mantida também por interações hidrofóbicas, 
que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice. 
N
N
O
O
H3C
H
PENTOSE
H
N
N
N
N
PENTOSE
NH
H
Adenina
Timina
N
N
O
N H
H
H
H
PENTOSE
N
N
N
N
O
H
NH
H
PENTOSE
Citidina
Guanina
Ácidos desoxirribonucléico - DNA 
Ácidos desoxirribonucléico - DNA 
 Duas cadeias de nucleotídeos dispostos 
 em hélice. 
Duas fitas se enrolam em torno de um eixo 
imaginário; 
Desoxirriboses ficam externas (expostas 
ao meio aquoso) e bases ficam internas 
(anéis são hidrofóbicos); 
Fitas em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = 
FITAS ANTIPARALELAS; 
As bases ficam pareadas entre as duas 
fitas, mantendo a estrutura da molécula. 
DUPLA HÉLICE DO DNA 
 Arranjo antiparalelos dos 
 nucleotídeos, a direção das 
ligações 3’ e 5’ fosfodiéster 
de uma cadeia é inversa em 
 relação a da outra cadeia. 
Desoxirribose 
2’-Desoxirribose 
-D-2-desoxirribofuranose 
H 
As fitas do DNA 
estão dispostas 
em direções 
opostas 
Antiparalelismo 
Ácidos desoxirribonucléico - DNA 
Devido ao pareamento das bases, as fitas de 
DNA são ditas COMPLEMENTARES; 
 Isso assegura uma replicação mais precisa; 
 
Ligação glicosídica entre a pentose e a base 
não estão diretamente opostas na dupla-
hélice; 
Tal fato gera duas cavidades: maior e menor; 
Na cavidade maior, as bases ficam expostas 
ao solvente, interagindo com moléculas sem 
precisar romper a estrutura do DNA. 
DUPLA HÉLICE DO DNA 
CAVIDADES MAIOR E MENOR DO DNA 
 Ligações covalentes – unem os átomos; 
 Forças hidrofóbicas – forçam as bases a se esconderem 
dentro da dupla hélice; 
 Forças de Van der Walls – entre os anéis aromáticos de 
bases adjacentes (ao lado); 
 Pontes de hidrogênio – entre as bases adjacentes. 
FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLA-
HÉLICE 
 Qual a ligação mais difícil de ser quebrada? 
Adenina – Timina ou Guanina – Citosina? 
 
 Se uma sequência de uma fita de polinucleotídeos 
fosse AATCCATGT, qual seria o filamento 
complementar? 
REFLEXÃO 
 São processos importantíssimos para a replicação, 
recombinação e transcrição do material genético; 
 
 Desnaturação: pontes de hidrogênio entre as fitas 
complementares são rompidas; 
 
 Renaturação: inverso da desnaturação. 
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO 
 Pode ocorrer por aumento de temperatura, 
tratamento com ácidos ou bases, agentes 
desnaturantes e  concentração de sal; 
 
 Pareamento entre as bases não apresenta a 
mesma estabilidade – separação de GC exige 
temperaturas mais altas, ou  concentração de 
agentes desnaturantes, devido à diferenças do 
número de pontes de hidrogênio. 
DESNATURAÇÃO 
 Tm: Temperatura na qual 50% do DNA encontra-
se desnaturado; 
 
 A Tm depende da proporção de bases AT em 
relação à GC; 
 
 
 [ ] GC  Temperatura  Tm 
DESNATURAÇÃO 
 Ocorre através do resfriamento; 
 
 O anelamento ocorre a uma temperatura de 25ºC 
abaixo da Tm; 
 
 À medida que algumas bases se associam, a 
velocidade de renaturação aumenta; 
 
 Caso ocorra um resfriamento abrupto, as fitas de 
DNA podem colapsar e não renaturar. 
RENATURAÇÃO 
A velocidade de renaturação do genoma 
depende do seu tamanho e 
da sua complexidade 
RENATURAÇÃO 
TIPOS DE DNA 
Sintético 
 
 Oligonucleotídeos: sequências curtas e pré-
determinadas de DNA sintético; 
 
Fisiológicos (in vivo) 
 
 Tipo B, A e Z: Diferem quanto à conformação e 
podem facilitar ou dificultar a interação da 
molécula com proteínas. 
 Forma clássica descrita por Watson e Crick e 
mais abundante; 
 
 Dupla-hélice gira para a direita; 
 
 Conclui uma volta a cada 10pb (pares de base). 
 
 
Obs: Em solução, geralmente o DNA assume a conformação 
B. Quando há pouca água disponível para interagir com a 
dupla hélice, o DNA assume a conformação A. 
DNA TIPO B 
 
As duas fitas do DNA se torcem para formar 
uma dupla hélice (estrutura secundária do DNA) 
DNA TIPO B 
DNA TIPO A 
 Dupla-hélice gira para a direita; 
 
 Forma desidratada do tipo B; 
 
 Conclui uma volta a cada 11pb (pares de base); 
 
 Apresenta estrutura mais curta e larga; 
 
 
 
DNA TIPO Z 
 Dupla-hélice gira para a esquerda; 
 Cadeia aparece na forma de zigue-zague; 
 Apresenta estrutura mais longa e fina; 
 Conclui uma volta a cada 12pb (pares de base); 
 Forma menos estável. 
 
ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS 
 EUCARIÓTICOS 
NÚMERO DE CROMOSSOMOS 
 
As células somáticas possuem 46 cromossomos – 22 
pares de autossomos e um par de cromossomos 
sexuais. 
 
Células somáticas – diplóides 
Células sexuais – espermatozoide e ovócitos – 
haplóides 
 
O DNA estendido – espaço e manutenção da integridade 
durante replicação e transcrição. 
 
Solução: molécula de DNA se enrola sobre si mesma 
Enrolamento mínimo – intérfase 
Enrolamento máximo – pré divisão celular