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3Núcleo interfásico aula
OBJETIVOS \u2022 Discutir a importância do aparecimento
de um núcleo individualizado.
\u2022 Listar os componentes estruturais do núcleo
durante a intérfase.
\u2022 Enumerar os diversos graus de organização
da cromatina.
\u2022 Correlacionar aparência, composição
e função do nucléolo.
Pré-requisitos
Compartimentalização celular
(Aula 15 de Biologia Celular I).
Controle do ciclo celular (Aula
1 de Biologia Celular II).
Divisão celular (Aula 2 de
Biologia Celular II).
BIOLOGIA CELULAR II | Núcleo interfásico
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INTRODUÇÃO Durante a intérfase, quase todo o genoma de um eucarioto está dentro de
um compartimento, o núcleo. O núcleo é o maior compartimento celular,
ocupando em média 10% do volume total da célula. A maioria das células
possui apenas um núcleo, com exceção de:
\u2022 eritrócitos de mamíferos, que perdem o núcleo durante a diferenciação;
\u2022 células derivadas da fusão de células precursoras, como as células musculares
esqueléticas, que possuem muitos núcleos;
\u2022 certos protozoários, como os do gênero Giardia, que são binucleados
(Figura 3.1).
Figura 3.1: (A) Célula muscular multinucleada; (B)
o protozoário Giardia lamblia possui dois núcleos
e quatro pares de \ufb02 agelos.
O núcleo costuma ter formato arredondado e ocupar posição
central nas células, mas pode \ufb01 car na periferia, como nas células
musculares (Figura 3.1) ou nos adipócitos (reveja a Figura 27.2 em
Biologia Celular I) e não serem redondos, como os núcleos de leucócitos
(Figura 3.2).
IMPORTÂNCIA EVOLUTIVA
Você aprendeu em Biologia Celular I (Aula 15) que a compartimenta-
lização foi um grande avanço evolutivo porque permitiu que as diferentes funções
celulares pudessem ser distribuídas em diferentes locais, onde as moléculas
envolvidas em determinada atividade celular estão próximas. Esse raciocínio
se aplica perfeitamente ao compartimento nuclear, mas há outras vantagens
que tornaram o aparecimento do núcleo evolutivamente tão importante.
Núcleos Mio\ufb01 brila
Núcleos
Flagelos
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Figura 3.2: Micrografias eletrônicas de
glóbulos brancos: em A, um neutró\ufb01 lo;
em B, um basó\ufb01 lo; em C, um eosinó\ufb01 lo;
em D, um monócito. Todos possuem
apenas um núcleo (N), que tem formato
irregular. Como estamos vendo cortes
ultrafinos dessas células, nem sempre
todas as partes do núcleo aparecem no
plano de corte. Fotos: Dorothy Bainton.
CADA COISA EM SEU LUGAR
A maior vantagem evolutiva do aparecimento de um
núcleo individualizado foi, sem dúvida alguma, a separação entre
a transcrição (síntese de uma \ufb01 ta de RNA a partir do DNA) e
a tradução (síntese de um peptídeo a partir da \ufb01 ta de RNA).
Os dois eventos estão separados em eucariotos porque não
existem ribossomos maduros no compartimento nuclear. Isso
garante que os mRNA produzidos na transcrição tenham de
sair do núcleo para o citoplasma antes de começarem a ser
traduzidos. Qual a vantagem disso? Criar oportunidade de
processar o RNA antes que ele saia do núcleo (Figura 3.3).
Figura 3.3: Em eucariotos, a transcrição e a tradução ocorrem em
compartimentos diferentes. Assim, o RNA sintetizado na transcrição
pode ser processado ainda no núcleo, antes de ser transportado
para o citoplasma, onde será traduzido pelos ribossomos.
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Núcleo
DNA
RNA
Processamento
mRNA
Transporte
Transcrição
Tradução
Proteína
Citoplasma
Ribossomos
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BIOLOGIA CELULAR II | Núcleo interfásico
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Para que você possa avaliar o impacto evolutivo da separação
dos eventos de transcrição e tradução, basta lembrar que a quantidade
de informação contida no genoma de procariotos é muito menor que a
contida no genoma dos eucariotos. Essa diferença não se deve apenas
à maior massa de DNA presente neles. Nos procariotos, os genes estão
arranjados em seqüência linear. Se toda a diversidade de informação
dos eucariotos tivesse de ser arranjada na forma de genes en\ufb01 leirados,
seria impossível acomodar o comprimento de seu genoma numa célula!
Foi a oportunidade de processar o RNA resultante da transcrição que
gerou a possibilidade de sobrepor informações. Ao ser processada, cada
molécula de RNA ora perde uma parte, ora outra parte, transpõe regiões
etc., podendo gerar vários mRNA, cada um resultando numa proteína
diferente. Assim, as células eucarióticas puderam se tornar muito mais
complexas, com uma variedade de proteínas muito maior do que
a variedade genômica.
Se você tinha aprendido que o aparecimento do núcleo foi
evolutivamente importante porque protegeu o DNA, não se preocupe.
Esse conceito não está errado. De fato, envolvido por um envelope tão
bem estruturado (você já vai ver!), o genoma está protegido de todo o
movimento do citoplasma. Mas vamos reconhecer que, se nada mais
tivesse acontecido depois do aparecimento do núcleo, a diferença entre
eucariotos e procariotos seria muito menor!
A ORGANIZAÇÃO GERAL DO NÚCLEO INTERFÁSICO
O núcleo é o compartimento que contém o DNA, organizado na
forma de cromatina, e está separado do citoplasma por um envelope
ou envoltório nuclear. O envoltório de\ufb01 ne um ambiente nuclear, cuja
matriz é diferenciada, o nucleoplasma. O nucleoplasma e o citoplasma
se comunicam diretamente através de aberturas no envoltório.
Essas aberturas não são simples buracos, e sim poros muito bem
estruturados, denominados complexos do poro.
Partes diferentes da cromatina têm arranjos especiais, sendo o
nucléolo o mais conhecido deles. O envoltório nuclear, formado por
duas membranas, está sustentado tanto pelo lado citoplasmático quanto
pelo lado nuclear, por \ufb01 lamentos do citoesqueleto (Figuras 3.4 e 3.5).
No lado nuclear, \ufb01 lamentos intermediários formam a lâmina nuclear.
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No lado citoplasmático, outros tipos de \ufb01 lamentos intermediários,
além de microtúbulos, colaboram com a sustentação. O próprio centro
organizador de microtúbulos (centrossomo) se encontra bastante próximo
do envoltório nuclear.
Vamos dedicar atenção especial a cada uma dessas principais
estruturas nucleares nesta e na próxima aula.
Figura 3.4: Microgra\ufb01 a eletrônica da
região nuclear. Note que a cromatina
aderida \ufb01 ca excluída da área sob o
complexo do poro. Foto: Larry Gerace.
Figura 3.5: Esquema ilustrativo da organização geral do
núcleo. Esse esquema se baseia em informações obtidas
a partir de microgra\ufb01 as como a mostrada na Figura 3.4.
Envoltório nuclear
Complexo do poro
Lâmina nuclear
Cromatina aderida
Matriz nuclear 1Pm
Retículo endoplasmático
Filamentos intermediários
Poro
Cromatina
Núcleo
Centrossomo
Lâmina nuclear
Membrana externa
Membrana interna
1Pm Envoltório nuclear
Microtúbulos
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BIOLOGIA CELULAR II | Núcleo interfásico
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ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA
Você está estudando a organização do DNA e seu metabolismo
em Biologia Molecular, por isso aqui só vamos abordar alguns aspectos
da organização do DNA de eucariotos, especialmente na intérfase.
Como acabamos de ver, o genoma dos eucariotos