BIOLOGIA-NÚCLEO CELULAR

O Núcleo celular

O núcleo, de forma geral a maior organela celular eucarionte, medindo cerca de 5μm, é a região delimitada por membrana, onde se localizam os cromossomos e um ou mais nucléolos mergulhados no nucleoplasma ou também cariolinfa. 

Foi identificado e descrito inicialmente em 1833, pelo botânico escocês Robert Brown, ao analisar tecidos vegetais. Em suas observações descobriu que a maioria das células apresentava uma estrutura interna, com morfologia esférica ou ovóide, recebendo desde então a denominação ‘núcleo’.

Atualmente sabemos que existem células com apenas um núcleo, outras binucleadas (com dois núcleos), multinucleadas (com vários núcleos) e anucleadas (que perderam o núcleo durante a diferenciação). 

Células epiteliais (pele) mono nucleadas.

Células hepáticas (figado) binucleadas.

Células musculares estriadas (coração) multinucleadas. 

Hemácias (células sanguíneas) anucleadas.

A membrana nuclear ou carioteca (karyon = núcleo; théke = invólucro) é formada por duas camadas lipoprotéicas, separadas entre si por um espaço perinuclear transpassado por numerosos poros com 100nm de diâmetro, funcionando como válvulas, que regulam a entrada e saída de substâncias comunicantes entre o núcleo e o citoplasma, armazenando e protegendo o material genético. 

De acordo com o estágio do ciclo celular, o núcleo pode assumir comportamento distinto: totalmente íntegro e funcionante durante a interfase e desintegrado quando a célula se encontra em divisão (mitose e meiose). 

A cariolinfa, semelhante a um colóide, é constituída por água, sais minerais, proteínas e materiais que participam da síntese de ácidos nucléicos (moléculas de DNA e RNA). E também uma massa corpuscular densa, o nucléolo, um significativo acúmulo de proteínas onde se formam os ribossomos.

Por Krukemberghe Divino Kirk Da Fonseca Ribeiro.

Componentes do núcleo

Carioteca ou envelope nuclear

Um dos componentes fundamentais do núcleo das células eucariontes é a carioteca, também conhecida como envoltório nuclear, envelope nuclear, invólucro nuclear ou, ainda, cariomemebrana. Trata-se de uma complexa estrutura, constituída por duas membranas lipoproteicas justapostas e revestidas internamente por uma lâmina de filamentos proteicos.

A membrana mais externa da carioteca tem continuidade com as membranas do retículo endoplasmático e apresenta ribossomos aderidos à superfície em contato com o citoplasma. A membrana mais interna da carioteca apresenta uma constituição química ligeiramente diferente da membrana externa. Em determinados pontos da carioteca, as duas membranas encontram-se fundidas originando poros, através dos quais ocorre troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. Entre as membranas existe um espaço curto denominado cavidade perinuclear.

Na parte interna, encontra-se aderida à carioteca a lâmina nuclear, formada por uma rede de filamentos de proteínas de aproximadamente 10nm de espessura, cuja função é conferir sustentação e manter a forma do envoltório nuclear. Durante a divisão celular, a carioteca é desintegrada e as proteínas que compõem a lâmina nuclear são fosforiladas; no final do processo (telófase), ela é novamente formada nos núcleos resultantes.

A carioteca permite que o conteúdo nuclear seja quimicamente diferenciado do meio citoplasmático, assim, somente as moléculas apolares menores têm livre passagem, por difusão, pelas membranas lipoproteicas da carioteca. Substâncias maiores, como proteínas, RNA e moléculas polares, só podem entrar ou sair do núcleo por meio dos poros nucleares.

Em cada poro nuclear existe uma espécie de válvula denominada complexo do poro, estrutura proteica que se abre permitindo a passagem de algumas moléculas (especialmente as hidrossolúveis) e fecha-se em seguida. Estima-se que exista cerca de 2000 poros nucleares na carioteca de uma célula de um vertebrado, no entanto, essa quantidade pode variar de acordo com a função da célula.

É comum o emprego do termo membrana nuclear ao fazer referência à carioteca. No entanto, este termo não é adequado, uma vez que a carioteca é composta de duas membranas e não de uma apenas.

Por Mayara Lopes Cardoso                     

Poro nuclear.

Cromatina

A cromatina é uma proteína composta por grande número de aminoácidos ligados a um radical de ácido nucleico representado por uma molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico). Os ácidos nucleicos encontram-se, geralmente, na forma de dupla-hélice. As principais proteínas que compõem a cromatina são as histonas.

O retículo nuclear é uma rede de cromatinas. Esses filamentos são denominados cromonemas. Às vezes, os cromonemas se enroscam, formando um novelo bem corável pelos corantes básicos. Esse corpo globoso rico em cromatina (e, portanto, em DNA) é um falso nucléolo ou cariossomo.

Sabe-se que os filamentos de cromatina intercalam pontos de eucromatina com pontos de heterocromatina. Essas duas variedades de cromatina procedem diferentemente, de acordo com o momento da vida da célula. Na interfase, os segmentos de heterocromatina se mostram espiralizados (semelhante ao fio de um telefone), enquanto os segmentos de euro cromatina se mostram distendidos. Assim, os cromonemas se apresentam mais grossos e mais coráveis nos pontos de heterocromatina e são tão finos que ficam quase imperceptíveis ao nível dos pontos de euro cromatina.

Quando a célula entra em mitose, os cromonemas assumem um novo aspecto. Tomam formato de uma “mola”, que recebe o nome de cromossomo. Portanto, os cromossomos são formados pelo espiralamento grosso dos cromonemas que, por sua vez, são formados por cromatina.

Diferentes níveis de condensação do DNA. (1) Cadeia simples de DNA . (2) Filamento de cromatina (DNA com histonas). (3) Cromatina condensada em interfase com centrômeros. (4) Cromatina condensada em prófase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA) (5) Cromossoma em metáfase.

A cromatina.

A estrutura dos cromossomos

 

Cromossomos da célula interfásica - O período de vida da célula em que ela não está em processo de divisão é denominado interfase. A cromatina da célula interfásica, como já foi mencionada, é uma massa de filamentos chamados de cromossomos. Se pudéssemos separar, um por um, os cromossomos de uma célula interfásica humana, obteríamos 46 filamentos, logos e finos. Colocado em linha, os cromossomos humanos formariam um fio de 5 cm de comprimento, invisível ao microscópio óptico, uma vez que sua espessura não ultrapassa 30 nm.

Constituição química e arquitetura dos cromossomos - Descobrir a natureza química dos cromossomos foi uma árdua tarefa que mobilizou centenas de cientistas e muitos anos de trabalho. O primeiro constituinte cromossômico a ser identificado foi o ácido desoxirribonucleico, o DNA.

Em 1924, o pesquisador alemão Robert J. Feugen desenvolveu uma técnica especial de coloração que permitiu demonstrar que o DNA é um dos principais componentes dos cromossomos. Algum ano mais tarde descobriu-se que a cromatina também é rica em proteína denominada histona.

 Cromossomos da célula em divisão - Quando a célula vai se dividir o núcleo e os cromossomos passam por grandes modificações. Os preparativos para a divisão celular têm inicio com a condensação dos cromossomos, que começam a se enrolar sobre si mesmos, tornando-se progressivamente mais curtos e grossos, até assumirem o aspecto de bastões compactos.

 Constrições cromossômicas - Durante a condensação cromossômica, as regiões eucromáticas se enrolam mais frouxamente do que as heterocromáticas, que estão condensadas mesmo durante a interfase. No cromossomo condensado, as heterocromatinas, devido a esse alto grau de empacotamento, aparecem como regiões “estranguladas” do bastão cromossômico, chamadas constrições.

Centrômero e cromátides - Na célula que está em processo de divisão, cada cromossomo condensado aparece como um par de bastões unidos em um determinado ponto, o centrômero. Essas duas “metades” cromossômicas, denominadas cromátides-irmãs são idênticas e surgem da duplicação do filamento cromossômico original, que ocorre na interfase, pouco antes de a divisão celular se iniciar.

Durante o processo de divisão celular, as cromátides-irmãs se separam: cada cromátide migra para uma das células-filhas que se formam.

O centrômero fica localizado em uma região heterocromática, portanto em uma constrição que contém o centrômero é chamada constrição primária, e todas as outras que porventura existam são chamadas constrições secundárias.

As partes de um cromossomo separadas pelo centrômero são chamadas braços cromossômicos. A relação de tamanho entre os braços cromossômicos, determinada pela posição do centrômero, permite classificar os cromossomos em quatro tipos:

•Metacêntrico: possuem o centrômero no meio, formando dois braços de mesmo tamanho;

•Submetacêntricos: possuem o centrômero um pouco deslocado da região mediana, formando dois braços de tamanhos desiguais;

•Acrocêntricos: possuem o centrômero bem próximo a uma das extremidades, formando um braço grande e outro muito pequeno;

•Telocêntricos: possuem o centrômero em um das extremidades, tendo apenas um braço. 

Nucléolo

Na fase que a célula eucariótica não se encontra em divisão é possível visualizas vários nucléolos, associados a algumas regiões específicas da cromatina. Cada nucléolo é um corpúsculo esférico, não membranoso, de aspecto esponjoso quando visto ao microscópio eletrônico, em geral um ou dois, rico em RNA ribossômico (a sigla RNA provém do inglês Ribo Nucleic Acid). Este RNA é um ácido nucleico produzido a partir o DNA das regiões específicas da cromatina (regiões organizadoras de nucléolo) e se constituirá um dos principais componentes dos ribossomos presentes no citoplasma.

É importante perceber que ao ocorrer a espiralação cromossômica os nucléolos vão desaparecendo lentamente. Isso acontece durante os eventos que caracterizam a divisão celular. O reaparecimento dos nucléolos ocorre com a desespiralação dos cromossomos, no final da divisão do núcleo à medida que os ribossomos amadureçam e saem do núcleo através do poro para atuar no citoplasma. Portanto, o nucléolo é um aglomerado dinâmico de partículas ribossômicas em formação.

Nucleoplasma ou cariolinfa

É uma massa incolor constituída principalmente de água, proteínas e outras substâncias, o que faz com que o nucleoplasma seja muito parecido com o hialoplasma. Sua função é preencher o núcleo celular que contém os filamentos de cromatina e o nucléolo.

É um local onde ocorrem reações e sua composição química é variada. Uma das reações é a duplicação do DNA e a síntese do RNA.

O nucleoplasma ou cariolinfa é uma solução aquosa. Nela estão presentes diversos tipos de íons, aminoácidos, metabólitos e precursores diversos, enzimas para a síntese de DNA e RNA, receptores para hormônios, moléculas de RNA de diversos tipos e outros constituintes.

Glossário (Alguns termos básicos em genética)

Cromossomo - Corpo ou filamento de cromatina que contém os fatores da hereditariedade.

Cromátides-irmãs - A interfase é a preparação da célula para a divisão. É um processo de intensa produção de proteínas, onde ocorre a duplicação do material genético. Os dois braços do cromossomo duplicado permanecem unidos por uma proteína chamada coesina. Estas duas fitas unidas pela coesina são chamadas de cromátides-irmãs, e irão se separar somente na anáfase.

Centrômero - Parte mais condensada, geralmente central, do cromossoma, por onde ele se fixa ao fuso acromático durante a divisão celular que ocorre na mitose.

Gene – Elemento do cromossoma constituído por um segmento de A. D. N., que condiciona a transmissão e a manifestação dos caracteres hereditários.

Genoma – Conjunto de toda a informação genética de um indivíduo ou de uma espécie, codificada no ADN.

Autossomo – Cromossoma que faz parte do patrimônio genético do indivíduo, mas não participa na determinação do sexo.

Cromossomo sexual – é um tipo de cromossomo, encontrado em suas células, na maioria dos organismos determina o sexo dos indivíduos.

Cromossomos homólogos – São cromossomos de origem paterna e materna que apresentam genes para as mesmas características. Num par, os dois homólogos possuem genes para os mesmos caracteres.

Célula diploide e haploide - Células diploides são aquelas cujos cromossomos se organizam em pares de cromossomos homólogos, e assim, para cada característica existem pelo menos dois genes, estando cada um deles localizado num cromossomo homólogo. Diz-se que estas células possuem 2n cromossomos, onde n é o número de cromossomos característico da espécie em causa, ou "número haploide”.

No caso da espécie humana, n corresponde a 23 cromossomos por célula, pelo que as células somáticas possuem 2n, ou seja, 46 cromossomos. Quando ocorre a fecundação, os 23 cromossomos presentes no espermatozoide juntam-se com os 23 cromossomos presentes no óvulo.

As mulheres possuem o último par de cromossomos, o 23º, igual a XX onde X é um tipo de cromossomo. Já os homens o possuem como XY, o que determina seu sexo.

Questões

1.Uma célula que apresenta grande quantidade de síntese proteica tende a apresentar, em geral, um grande nucléolo. Explique esta relação.

2.Considerando o núcleo interfásico, diferenciar a eucromatina de heterocromatina.

3.Como são classificados os cromossomos, em relação à posição do centrômero?

4.A figura representa a ultraestrutura de uma célula eucariota nas quais vários componentes estão indicados por números:

 

Marque a opção INCORRETA:

a)As estruturas 1 e 2 estão diretamente relacionadas com a síntese de glicoproteínas.                     b) A estrutura 4 é originada a partir de áreas especiais de cromossomos e produz ribossomos.

c) A estrutura 3 está relacionada com a síntese de substâncias orgânicas a partir de inorgânicas.

d) A estrutura 5 é responsável pela formação do fuso que liga aos centrômeros dos cromossomos.