Ciclo Celular e Núcleo Celular

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O ciclo celular é uma sequência de eventos que levam à 
duplicação do DNA e posterior divisão da célula para a 
formação de duas células filhas. 
Para se dividir a célula se prepara, cresce, duplica o seu 
material genético e, posteriormente, se divide e forma 
duas células filhas. 
A função básica do ciclo celular é duplicar exatamente 
todo o conteúdo de DNA nos cromossomos e, com 
precisão, segregar as cópias dentro das duas células 
filhas geneticamente idênticas. Este processo define as 
duas principais fases do ciclo celular: 
 Interfase: Ocorre um crescimento do volume 
celular, síntese de DNA e duplicação dos 
centrossomos; 
 Fase M: Divisão do núcleo (mitose) e divisão 
citoplasmática (citocinese). 
A replicação do DNA ocorre na interfase. O DNA, de fita 
dupla, é replicado e forma-se um cromossomo com 
duas cromátides irmãs unidas por um centrômero. Na 
fase M, este cromossomo sofrerá uma mudança na sua 
estrutura e, posteriormente, suas cromátides serão 
separadas e destinadas às duas células filhas. 
A interfase é subdividida em três estágios: 
 Fase G1: As células sintetizam RNAs e proteínas 
(a duração pode variar muito, dependendo das 
condições externas e sinas extracelulares). É 
quando a célula decide se irá se dividir ou não; 
 Fase S: Replicação dos cromossomos 
(duplicação do DNA); 
 Fase G2: Intervalo (tempo adicional para o 
crescimento celular); 
 Fase M: Divisão celular. 
Nas células que darão origem aos gametas, a divisão 
será reducional, ou seja, acontecerá meiose ao invés de 
mitose. 
O tempo de duração do ciclo celular varia de acordo 
com o tipo celular. Uma célula típica, por exemplo, pode 
ter um ciclo entre 20 e 24 horas. Já uma célula 
embrionária poderá ter um ciclo de 12 horas. Existem 
células com ciclos de até 1 ano, dependendo das 
condições externas e sinais extracelulares. Essa duração 
irá variar, especialmente, na fase G1, pois é a fase que 
pode durar mais tempo. 
 
Caso as condições extracelulares não sejam favoráveis, 
por exemplo, as células podem retardar a progressão do 
ciclo na etapa G1 e sair dele, entrando em estado de 
repouso, conhecido como fase G0, e permanecer nesse 
estado por dias, anos ou, até mesmo, se manter nesse 
estado e nunca mais entrar em divisão como, por 
exemplo, células diferenciadas como os neurônios ou 
células musculares. 
 
1. Características Gerais: 
A separação do material genético proporciona uma 
maior complexidade aos organismos, pois separa os 
eventos. A transcrição ocorre dentro do núcleo e a 
tradução no citosol, fora do núcleo. No início de tudo, 
esses eventos ocorriam todos no citoplasma, pois eram 
células procarióticas que não possuíam 
compartimentos. A compartimentalização fez com que 
os organismos ganhassem em complexidade, o que 
permitiu níveis de regulação da expressão gênica mais 
avançados. 
O núcleo é a maior organela celular e contém a maior 
parte da informação genética da célula (DNA), com 
exceção do DNA mitocondrial que se encontra dentro da 
Citologia e Histologia 
 Núcleo 
Beatriz Fernandes 
mitocôndria, sendo responsável pelo controle das 
atividades celulares. 
Um núcleo eucariótico contém várias moléculas de DNA 
e a maquinaria molecular para duplicação do DNA, 
síntese e processamento de RNAs (R, M e T). Além disso, 
ele é dependente da síntese de proteínas no citoplasma. 
O núcleo interfásico está presente em todas as células 
eucarióticas, com exceção das hemácias. Geralmente 
ele é único, porém existem células binucleadas 
(hepatócitos) e multinucleadas (células musculares). A 
sua localização é central ou excêntrica e sua forma pode 
variar de acordo com as características da célula ou 
devido a uma disfunção nuclear. 
O núcleo é formado, externamente, pelo envoltório 
nuclear em continuidade com o retículo endoplasmático 
e, internamente, pela cromatina e pelo nucléolo. 
 
2. Envoltório Nuclear: 
O envoltório nuclear é formado por duas membranas, 
concêntricas (não idênticas) e com orifícios dispersos 
(poros nucleares), contínuas a membrana do retículo 
endoplasmático. Entre as membranas nucleares existe 
um espaço perinuclear que terá continuidade com o 
lúmen (interior) do retículo endoplasmático. 
Internamente, o núcleo é sustentado pela lâmina nuclear 
que irá recobrir a área interna do núcleo que está em 
contato direto com as suas membranas. O envoltório 
nuclear é impermeável a íons e moléculas e é por isso 
que existem os poros, para que haja o transporte 
seletivo de moléculas. 
 
a) Complexo de Poros Nucleares: 
Os poros nucleares não são orifícios vazios nas 
membranas, eles são formados por várias proteínas da 
família nucleoporinas que se organizam e formam uma 
estrutura parecida com uma cesta de basquete. 
O canal central dos poros possui um diâmetro estreito e 
irá controlar a passagem das moléculas entre o núcleo 
e o citosol. 
 
Existem diversas nucleoporinas que irão formar 
diferentes partes dos complexos de poros nucleares. 
Algumas irão formar o anel citoplasmático, outras 
formarão o anel nuclear e outras irão formar a cesta de 
basquete. 
O complexo de poros irá controlar o transporte de 
moléculas importadas para dentro do núcleo e 
exportadas para fora dele. As proteínas nucleares que 
são sintetizadas no citosol, por exemplo, são 
estruturalmente formadas com uma sequência 
específica que indica que ela é uma proteína do núcleo 
para que ela possa ser transportada por outras enzimas 
para dentro do núcleo. Já os RNAs são sintetizados 
dentro do núcleo e exportados para o citosol para 
montar a sua maquinaria de tradução. Esse processo 
de transporte através dos poros é auxiliado, muitas 
vezes, por enzimas como, por exemplo, as importinas, 
que ajudam na importação de moléculas para dentro do 
núcleo, e as exportinas, que ajudam a transportar 
moléculas para fora do núcleo. 
b) Lâmina Nuclear: 
A lâmina nuclear é uma rede bidimensional de uma 
classe de proteínas chamadas laminas (filamentos 
intermediários), associada à face interna do envoltório 
nuclear, ao complexo de poros e à cromatina. Dá forma, 
suporte e estabilidade ao envoltório nuclear e apoia os 
cromossomos interfásicos. 
 
Os filamentos de lamina se ligam à membrana nuclear 
interna e à cromatina, ou seja, fazem o intermédio da 
ligação entre a cromatina e a membrana nuclear. 
Porém, existem proteínas integrais da membrana 
nuclear que também serão importantes para essa 
ligação. As proteínas emerinas, por exemplo, são 
integrais à membrana nuclear e quando ocorrem 
mutações no gene que codifica essas proteínas há uma 
má formação no envoltório nuclear, o que causa a 
distrofia muscular conhecida como distrofia de Emery-
Dreifuss. A lâmina nuclear também interage com 
filamentos de actina existentes dentro do núcleo. 
Apesar da lâmina nuclear dar estabilidade ao 
envoltório, os filamentos intermediários que a formam 
são dinâmicos, o que é fundamental para a mudança 
que irá ocorrer com o núcleo durante o ciclo celular. 
Quando a fosforilação que ocorre entre a interfase e a 
fase M atinge as laminas, isso causa uma 
despolimerização da lâmina nuclear, desestabiliza o 
envoltório nuclear e o desmonta, expondo os 
cromossomos ao citosol. Ao fim da fase M, ocorre uma 
remontagem da lâmina nuclear, pois ocorre uma 
desfosforilação das laminas, que voltam a se 
polimerizar, reintegrando o envoltório nuclear ao redor 
do material genético das futuras células filhas. Portanto, 
a lâmina nuclear é um elemento crucial para a mudança 
que ocorre com o núcleo durante a divisão celular. 
As doenças que estão relacionadas com a má formação 
do envelope ou da lâmina nuclear são conhecidas como 
laminopatias ou envelopatias. Tais doenças acontecem 
porque ocorrem mutações em genes que codificam ou 
proteínas da lâmina nuclear ou proteínas do envelope 
nuclear. 
O envoltório nuclearnão só interage com a cromatina, 
internamente, mas também com o citoesqueleto, 
externamente, pois forças podem ser transmitidas 
desde a superfície celular até o núcleo, por meio do 
citoesqueleto, o que influencia, por exemplo, a 
expressão gênica. Essa interação é conhecida como 
mecanotransdução, ou seja, a célula responde às 
mudanças físicas na superfície celular e transforma esse 
estímulo mecânico em um sinal bioquímico que será 
refletido para o núcleo através do citoesqueleto. 
3. Cromatina: 
Uma célula humana típica contém cerca de dois metros 
de DNA empacotadas por associação com proteínas 
especializadas. O DNA mais as proteínas de 
empacotamento formam a cromatina. 
A cromatina associada também às proteínas 
necessárias para a expressão gênica, replicação e 
reparo do DNA formam os cromossomos. 
O DNA também é formado por sequências nucleotídicas 
que compõem os genes. 
Durante a divisão celular a cromatina sofre mudanças 
no seu nível de organização: 
 Cromossomos Interfásicos: Durante a interfáse, 
momento em que a célula não está em divisão, 
os cromossomos estão estendidos e os 
cromossomos individuais são podem ser 
distinguidos. Portanto, a cromatina interfásica é 
fluida, expondo a qualquer momento as 
sequências de DNA necessárias à célula; 
 Cromossomos Mitóticos: O dobramento e a 
compactação adicional da cromatina durante a 
mitose, produz os cromossomos mitóticos, que 
são visíveis ao microscópio. 
A cromatina possui diferentes níveis de organização. Os 
nucleossomos são unidades básicas da estrutura dos 
cromossomos eucarióticos, o primeiro nível de 
organização. É formado por 8 histonas (octâmero) em 
pares de H2A, H2B, H3 e H4 e a dupla fita de DNA. 
Os nucleossomos possuem uma estrutura dinâmica, ou 
seja, não serão desfeitos, mas podem ficar mais frouxos, 
pois são sujeitos a alterações catalisadas por enzimas 
que remodelam a cromatina como, por exemplo, 
acetilação ou metilação dos aminoácidos das histonas, 
o que causará um efeito na expressão gênica. 
 
A cromatina consiste no DNA ligado a proteínas histonas 
e não histonas. No total, um cromossomo consiste, em 
termos de massa, em aproximadamente um terço de 
DNA e dois terços de proteína. 
Alguns tipos de estruturas de cromatinas podem ser 
herdados, ou seja, as formas como as proteínas se 
relacionam com o DNA podem ser transmitidas de uma 
célula para as suas descendentes e esse processo é 
conhecido como herança epigenética. 
Os nucleossomos são compactados um em cima do 
outro, produzindo arranjos regulares nos quais o DNA 
encontra-se altamente condensado e formando uma 
fibra de cromatina de nucleossomos empacotados. 
Essa fibra formará alças e na interfase nós teremos uma 
fibra de cromatina enovelada em alças. 
Na fase M, as fibras de cromatina enoveladas em alças 
irão se compactar de maneira extrema e formarão a 
estrutura que conhecemos como cromossomo mitótico. 
 
Na interfase, as alças, apesar de dispersas, não estão 
bagunçadas ou misturadas dentro do núcleo, pois os 
cromossomos possuem regiões e territórios dentro do 
núcleo. 
 
As alças de cromatina, da interfase, não se organizam 
da mesma forma ao longo do cromossomo, pois existem 
áreas em que as alças estão mais próximas e áreas em 
que essas alças estarão mais frouxas. Para uma enzima 
acessar o DNA, é mais fácil em áreas em que as alças 
estão mais frouxas. Portanto, os arranjos também 
influenciam para a expressão gênica. 
No núcleo interfásico a cromatina é encontrada sob 
duas formas: 
 Eucromatina: DNA menos condensado e 
transcricionalmente ativo na forma de grânulos. 
Representa cerca de 90% do total da cromatina 
na interfase; 
 Heterocromatina: Concentração densa de DNA 
mais compactado e transcricionalmente inativo 
que está aderido ao envoltório nuclear ou 
disperso no nucleoplasma. O DNA na 
heterocromatina contém poucos genes. 
Representa cerca de 10% do total da cromatina 
na interfase. 
 
Algumas regiões de eucromatinas podem ser 
convertidas para heterocromatinas, o que inativa alguns 
genes e regula a expressão gênica. 
As heterocromatinas se encontram salpicadas no 
nucleoplasma, mas também muito aderidas ao 
envoltório nuclear. 
 
4. Nucléolo: 
O nucléolo é um agregado de macromoléculas, com 
afinidades, que não se encontra delimitado por 
membrana. Região nuclear densa onde são montadas 
as subunidades ribossomais – local de síntese do RNA 
ribossomal (RNAr). A maioria das células tem um único 
nucléolo e seu tamanho varia de acordo com o 
metabolismo e ciclo celular, nucléolos grandes 
significam uma grande síntese ribossomal, ou seja, a 
célula está muito ativa metabolicamente e sintetizando 
muitas proteínas. 
No núcleo também existem outros subcompartimentos 
além do nucléolo como, por exemplo, os corpos de Cajal. 
 
 
 
5. Nucleoplasma: 
O nucleoplasma é a região do núcleo onde se encontram 
inúmeras moléculas dissolvidas como, por exemplo, 
íons, aminoácidos, metabólicos, proteínas, enzimas 
para síntese de DNA e RNA e receptores para 
hormônios. 
Dentro do núcleo também existem filamentos proteicos 
que formam uma matriz nuclear e a isso damos o nome 
de nucleoesqueleto. 
Ao passar da interfase para a fase M, haverá a 
mobilização de enzimas condensinas para promover a 
compactação máxima da cromatina e formar o 
cromossomo mitótico. A fase M consiste na divisão 
nuclear (mitose) e divisão citoplasmática (citocinese). A 
mitose é dividida em 5 estágios: 
 Prófase: O núcleo ainda possui envoltório, mas 
a cromatina já está condensada em 
cromossomo mitótico. Os cromossomos 
replicados consistem em duas cromátides 
irmãs condensadas. No citoplasma o fuso 
mitótico se organiza entre os dois 
centrossomos; 
 Prometáfase: Começa com a ruptura do 
envelope nuclear pela fosforilação das laminas 
e os cromossomos podem se ligar aos 
microtúbulos do fuso via cinetócoro e se 
movimentar ativamente; 
 Metáfase: Os cromossomos estão alinhados no 
equador (faixa central) do fuso; 
 Anáfase: As cromátides irmãs se separam 
sincronicamente para formar dois 
cromossomos iguais que são deslocados para 
os dois polos da célula; 
 Telófase: Os cromossomos alcançam os polos e 
começam a descondensar, um novo envelope 
nuclear começa a se formar envolta de cada 
conjunto de cromossomos e se inicia a divisão 
do citoplasma (citocinese) com a formação do 
anel contrátil. 
O núcleo na interfase possui um envoltório estruturado 
e uma cromatina dispersa. Já o núcleo na fase M possui 
uma cromatina compactada formando o cromossomo 
mitótico e o núcleo irá se desmontar no início e, no fim, 
irá se remontar em dois núcleos que irão pertencer às 
duas células filhas. 
O fuso mitótico é formado por microtúbulos onde os 
cromossomos se alinham. O anel contrátil é formado por 
filamentos de actina com miosina e irá auxiliar a 
citocinese.