Estrutura do Núcleo Celular

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Morfologia – BCM Valdir Med20 
O Núcleo 
O núcleo é delimitado pela carioteca ou envoltório nuclear que é composta por duas membranas 
concêntricas que continuam com a membrana do RE. 
O envoltório nuclear apresenta inúmeras perfurações – chamadas de poros – que comunicam o 
interior do núcleo com o citosol. Além disso, encontra-se reforçado por duas malhas de filamentos 
intermediários, uma que se apoia sobre a superfície interna do envoltório – a lâmina nuclear – e a 
outra que o faz sobre a superfície externa. 
No compartimento nuclear estão localizados: quarenta e seis cromossomos; várias classes de RNA; 
o nucléolo; diversas proteínas . Estes elementos se encontram dispersos na matriz nuclear ou 
nucleoplasma cuja composição é escassamente desconhecida 
 Envoltório Nuclear – Carioteca 
É composto por duas membranas concêntricas. Estas se unem ao nível dos poros que se acham 
distribuídos mais ou menos regularmente por todo o envoltório. O espaço entre as membranas 
“espaço perinuclear” comunica-se com a cavidade do RE. A membrana externa continua com a 
membrana do RE. A membrana interna é sustentada pela lâmina nuclear que é uma malha delgada 
de filamentos laminares (laminofilamentos) entrecruzados. A lâmina nuclear confere resistência ao 
envoltório nuclear e estabelece sua forma , geralmente, esférica. 
Os poros do envoltório nuclear são estruturas complexas. Neles existe um conjunto de proteínas 
chamadas nucleoporinas que compõem um estrutura denominada de complexo do poro e que 
consta dos seguintes elementos : oito colunas proteicas que formam um parede cilíndrica em torno 
da qual a membrana externa do envoltório nuclear continua com a membrana interna; proteínas 
de ancoragem que amarram as colunas proteicas ao envoltório nuclear; proteínas radiais que 
surgem das colunas e se orientam para o centro do poro, como se encurtam e se alongam, 
convertem o complexo do poro em um diafragma; fibrilas proteicas que nascem nas aberturas 
interna e externa do complexo e se projetam para o nucleoplasma e citosol respectivamente. 
A passagem de macromoléculas através do complexo do poro é regulada. As macromoléculas que 
ingressam no núcleo são as proteínas e certos RNA pequenos, já as que saem , são proteínas 
envelhecidas ou que deixaram de funcionar e diversos tipos de RNA combinados com proteínas. As 
proteínas destinadas ao núcleo ingressam estando pregueadas, já que adquirem suas estruturas 
terciárias e quaternárias no citosol após o término de sua síntese. A entrada de proteínas no núcleo 
se realiza mediante um mecanismo seletivo que permite o ingresso somente das proteínas 
apropriadas que tem o peptídeo sinalizador “os mais estudados são o NSL que não interagem 
diretamente com o complexo do poro e sim com um proteína denominada importina”. 
A passagem de um proteína do citosol para o núcleo através do complexo do poro ocorre em 
várias etapas. Inicialmente, a proteína se liga a importina por meio da NSL, e ambas são colocadas 
próximo ao complexo do poro. A passagem exige que a importina seja guiada pelas fibrilas 
proteicas externas e internas do poro. Durante a passagem é gasto um GTP, cuja a hidrólise é feita 
pela proteína RAN, um grupo de GTPases associadas a prote´´inas reguladoras GEF e GAP. Quando 
o complexo importina – proteína ingressa no núcleo também o faz a Ran – GDP. Já no núcleo, a GEF 
substitui o GDP por GTP, produzindo Ran – GTP que liga ao complexo importina – proteína. Após 
essa ligação a importina se torna independente da proteína que fica retida no núcleo; e a importina 
e a Ran – GTP permanecem unidas, atravessam o complexo do poro e retornam ao citosol. Nele, a 
GAP induz a Ran a hidrolisar o GTP a GDP e P. Finalmente, a Ran – GDP e a importina livres podem 
ser reutilizados para fazer ingressar novas proteínas no núcleo. 
As proteínas que saem do núcleo dependem também da Ran e de sinais específicos para atravessar 
os poros do envoltório nuclear. Os peptídeos sinalizadores são denominados NES e são 
reconhecidos por proteínas equivalente as importinas, chamadas de exportinas. A passagem de um 
proteína do núcleo para o citosol através do complexo do poro ocorre em várias etapas: a proteína 
se une a exportina por meio da NES; a Ran – GTP se une a proteína por meio da exportina. Unidas, 
elas se aproximam do poro nuclear, atravessando – o, durante a passagem, a exportina é guiada 
pela fibrilas proteicas do complexo do poro. Ao termino da passagem induzida pela GAP, a Ran – 
GTP hidrolisa o GTP a GDP e P do que resulta e Ran – GDP. Isso faz com que todos os componentes 
se tornem independentes. A proteína fica retida no citosol. E os outros retornam ao núcleo 
separadamente para que possam ser reutilizados para transferir novas proteínas para o citosol. 
Com relação às moléculas de RNA, saem do núcleo combinadas com proteínas, embora estejam 
impedidas de fazê – lo se não completarem seu processamento. 
CROMOSSOMOS 
Cada cromossomo é constituído por um molécula muito longa de DNA associada a diversas 
proteínas. Essas proteínas associadas são classificadas em dois grandes grupos: as histonas e as 
proteínas não – histônicas. O complexo formado pelo DNA e proteínas é chamado de cromatina. A 
cromatina é o material que compõe os cromossomos. 
No cromossomo existem duas estruturas que são imprescindíveis para a replicação. São elas: o 
centrômero ou constrição primária; os telômeros que correspondem asextremidades dos 
cromossomos cujo DNA se replica de uma maneira diferente do restante do DNA, o seu DNA 
contém uma sequencia especial de nucleotídeos que se repetem muitas vezes, devido a sua 
localização, ele está exposto a riscos: pode se fundir com o DNA de outros telômeros ou pode ser 
degradado por uma nucleasse, o seu DNA é protegido por um capuz de proteínas denominado TRF. 
O enorme comprimento do DNA exige que sua replicação tenha início em muitos pontos 
simultaneamente a fim de que a sua duração seja relativamente curta. Esses pontos são 
denominados origens de replicação, e neles tem uma sequencias de nucleotídeos especiais. 
Na molécula de DNA estão depositadas as informações genéticas da célula, e todas as células tem 
um conjunto virtualmente idêntico de moléculas de DNA. A totalidade da informação genética 
depositada no DNA leva o nome de genoma. 
A capacidade ou incapacidade funcional do DNA, ou seja, sua aptidão ou sua incompetência para 
gerar moléculas de RNA baseia – se na sequencia de seus nucleotídeos. O DNA exibe sequencias de 
nucleotídeos que se transcrevem “genes” e outros que apresentam sequencias aparentemente 
prescindíveis ao menos à luz do conhecimento atual. 
 O DNA se apresenta 75% por sequencias de nucleotídeos não repetidas “copias únicas” ou que se 
repetem muito pouco. O restante corresponde a sequencias de nucleotídeos que se repetem muitas 
vezes, chamados de DNA repetitivo. Existem dois tipos do DNA repetitivo: o disposto em turnos e o 
disperso. Ao DNA disposto em turnos pertencem o DNA satélite, microssatélite e os minissatélites 
A categoria dos minissatélites pertencem o DNA repetitivo dos telômeros e o DNA hipervariável. Já 
o DNA repetitivo disperso, existe dois tipos : o SINE e o LINE. 
As células somáticas humanas tem 46 cromossomos divididos em 22 pares de autossomos mais um 
par de cromossomos sexuais. Na mulher, os dois membros do par sexual são iguais, porem isto não 
ocorre no homem. 
Os DNA dos 46 cromossomos contêm em conjunto 3 x 10 a nona pares de nucleotídeos. Em média, 
uma molécula de DNA de um cromossomo humano. Se estivesse completamente estendida mediria 
cerca de 4 cm de comprimento. A célularesolveu isso fazendo com que a molécula de DNA se 
enrolasse sobre si mesma. O grau de enrolamento varia segundo o momento do ciclo em que a 
célula se encontra: é mínimo durante a interfase e máximo quando a célula está prestes ase dividir. 
As histonas desempenham um papel fundamental no enrolamento da cromatina. Trata-se de 
proteínas básicas que possuem uma alta proporção de lisina e arginina , aminoácidos carregados 
positivamente. Isso contribui para a união das histonas as moléculas de DNA nas quais 
predominam cargas negativas. Existem cinco tipos de histonas chamadas H1, H2A , H2B, H3 e H4. A 
H1 existem seis subtipos. As quatro ultimas levam o nome de histonas nucleossômicas porque as 
moléculas de DNA se enrola em torno delas para formar os nucleossomas “estrutura octamérica” 
que constituem as unidades básicas do enrolamento da cromatina. O octâmero das histonas tem a 
forma de cilindro baixo e está envolto por um pequeno segmento de DNA que percorre sua 
circunferência quase duas vezes. As duas voltas do DNA se fixam ao núcleo de nucleossoma graças 
à histonas H1. O complexo formado pelo nucleossoma mais a H1 recebe o nome de cromatossoma. 
Na cromatina existem duas proteínas acessórias ácidas que ajudam as histonas para que se liguem 
entre si “proteína N1 e nucleoplasmina”; a primeira associada a H3 e H4, e a segunda associada a 
H2A e H2B. Os nucleossomas estão separados por segmentos de DNA espaçadores de comprimento 
variável. 
Para que possa ser contida no pequeno espaço que o núcleo lhe oferece, a cromatina deve sofrer 
novos e sucessivos graus de enrolamento, cada vez maiores. Estes novos enrolamentos são 
induzidos por um complexo de proteínas nucleares chamadas condensinas. Em um primeiro 
momento, os cromossomos se enrolam sobre si mesmo e dão lugar uma estrutura helicoidal 
chamada solenoide. A cromatina cada vez mais se compacta, assim, a fibra forma laços ou alças de 
comprimento variado que nascem de um eixo proteico constituído por proteínas não – histônicas. 
Considera – se que cada laço constituiria uma unidade de replicação do DNA e provavelmente uma 
unidade de transcrição , ou seja, um gene. 
Durante a interfase, a cromatina condensada recebe o nome de heterocromatina; já a eucromatina 
é aquela menos compacta. Existe uma relação direta entre o grau de enrolamento e a atividade 
transcricional do DNA. A cromatina menos compactada é a que tem o DNA transcricionalmente 
mais ativo, ao contrário, a cromatina mais condensada é inativa do ponto de vista transcricional. A 
esta categoria pertence a heterocromatina e o setor de eucromatina onde o enrolamento se acha 
num grau intermediário entre a eucromatina ativa e a heterocromatina. 
Durante a interfase, a cromatina altamente condensada que se encontra de maneira constante em 
todos os tipos celulares, ou seja, como componente estável do genoma, não conversível em 
eucromatina, recebe o nome de heterocromatina constitutiva. Já a heterocromatina facultativa 
àquela detectada em localizações que variam em diferentes tipos celulares ou nas sucessivas 
diferenciações de uma determinada célula de modo que setores que apareçam como 
heterocromatina em um tipo celular ou em uma etapa de sua diferenciação, em outros tipos 
celulares e em outras etapas se apresenta como eucromatina. 
O conjunto de cromossomos ordenados segundo um critério preestabelecido recebe o nome de 
cariótipo. As 46 unidade normalmente presentes nas células humanas constam de 23 pares de 
homólogos. 22 deles estão presentes tanto na mulher como no homem e recebem o nome de 
autossomos. O par restante é conhecido como par sexual. 
O centrômero desempenha um papel essencial na separação das cromátides irmãs durante a 
anáfase que segue a metáfase. Sua presença divide as cromátides do cromossomo metafásicos em 
dois braços, geralmente, um mais longo que o outro “curto (p) longo (q). Os extremos dos braços 
são denominados telômeros. De acordo com a posição do centrômero os cromossomos são 
classificados em três grupos: metacêntricos, submetacêntricos e acrocêntricos. Os acrocêntricos 
têm uma pequena massa de cromatina chamada satélite localizada no extremo livre do braço curto. 
Os satélites se encontram ligados no resto do braço curto por uma haste delgada de cromatina 
denominada constrição secundária. 
As técnicas de bandeamento dos cromossomos mais utilizadas são as seguintes: bandeamento G – 
os cromossomos são tratados com tripsina e corados com o corante de Giemsa; as bandas G 
escuras contém DNA ricos em pares de nucleotídeos; bandeamento Q – cromossomos tratados 
com quinacrina desenvolvem um padrão específico de bandas escuras intercaladas com outras 
brilhantes (Q); bandeamento R - os cromossomos são submetidos antes da coloração pelo Giemsa 
o que lhes dá um padrão de bandas escuras (R), nestas bandas há uma maior proporção de 
nucleotídeos G e C; bandeamentos C: cora de maneira específica segmentos de cromatina que 
permanecem condensados na interfase. 
Os componentes nucleares encontram-se ordenados espacialmente. É desconhecida, no núcleo, a 
existência de uma armação de filamentos equivalente à do citoesqueleto, projetada para sustentar 
os cromossomos. Durante a interfase, os cromossomos ocupam regiões especiais denominadas 
territórios cromossômicos que estão separados por espaços chamados domínios 
intercromossômicos, onde se encontram moléculas de RNA em trânsito para os poros nucleares ou 
se processando. Os padrões de distribuição dos telômeros, dos centrômeros e da heterocromatina 
variam nos diferentes tipos de células e se modificam ao longo do ciclo celular.