Aula 004 - 1P - Biologia Celular e Molecular
O núcleo celular é uma das estruturas mais importantes e características das células eucarióticas. Ele abriga o material genético da célula e regula a maioria de suas funções, especialmente aquelas relacionadas à expressão gênica e à replicação do DNA. Trata-se de uma organela delimitada por membranas e composta por diversas partes funcionais importantes.
- Geralmente, o núcleo ocupa uma região central na célula (exceções: células secretoras e células vegetais).
- Apresenta, em muitos casos, o mesmo formato que a célula.
- A maioria das células possui um núcleo (exceções: células hepáticas, que são binucleadas, e fibras musculares estriadas esqueléticas, que são polinucleadas).
- O tamanho do núcleo varia conforme o metabolismo celular e o conteúdo de DNA.
- Células com metabolismo mais intenso possuem núcleos maiores.
Estrutura do Núcleo Celular
Envoltório Nuclear:
O núcleo é envolvido por uma membrana dupla, chamada de envoltório ou membrana nuclear, que separa o conteúdo nuclear do citoplasma.
Essa membrana contém poros nucleares, responsáveis pela troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma, como RNA e proteínas.
Os poros nucleares, compostos por mais de 100 proteínas (nucleoporinas), possuem quantidade proporcional à atividade celular.
O transporte de moléculas pelos poros pode ser passivo (para pequenas moléculas) ou ativo (para moléculas maiores, que dependem de sinais específicos, como NLS e NES, além de energia derivada de GTP).
Nucleoplasma:
O nucleoplasma, ou matriz nuclear, é o fluido viscoso que preenche o núcleo e contém o DNA e outras estruturas nucleares.
Composição: enzimas, nucleotídeos, íons e moléculas que participam de processos nucleares, como a replicação e a transcrição.
Contém proteínas específicas, como DNA polimerase e RNA polimerase, bem como RNA recém-sintetizado.
Cromatina:
Formada por DNA associado a proteínas histonas, a cromatina é responsável pela organização e compactação do DNA.
Tipos:
• Eucromatina: Menos compactada, com genes ativos.
• Heterocromatina: Mais compactada, com genes inativos ou menos expressos.
• Durante a divisão celular, a cromatina se condensa, formando os cromossomos visíveis ao microscópio.
Nucléolo:
O nucléolo é uma estrutura densa e não delimitada por membrana, localizada no interior do núcleo.
Sua principal função é a síntese de RNA ribossômico (rRNA) e a montagem das subunidades ribossomais.
O tamanho do nucléolo está diretamente relacionado à intensidade da síntese proteica.
Funções do Núcleo Celular
• Armazenamento e Proteção do DNA:
O núcleo abriga e protege o DNA, que contém as informações genéticas da célula.
• Regulação da Expressão Gênica:
Controla quais genes são ativados ou desativados, regulando a produção de proteínas.
A transcrição do DNA em RNA ocorre no núcleo, e o RNA mensageiro (mRNA) é transportado ao citoplasma pelos poros nucleares para tradução.
• Divisão Celular:
Replicação precisa do DNA antes da divisão celular, garantindo que células-filhas recebam cópias idênticas do material genético.
• Síntese de Ribossomos:
O nucléolo é responsável pela produção de RNA ribossômico e montagem das subunidades dos ribossomos.
• Transporte de Moléculas:
Os poros nucleares regulam o transporte seletivo de RNA, proteínas e outras moléculas entre núcleo e citoplasma.
Processo de Replicação e Transcrição no Núcleo
Replicação do DNA:
Ocorre no núcleo antes da divisão celular.
As enzimas, como a DNA polimerase, são responsáveis por duplicar o DNA, garantindo que cada célula filha receba uma cópia exata do material genético.
Transcrição do DNA em RNA:
A transcrição acontece quando genes específicos no DNA são copiados para formar RNA mensageiro (mRNA).
A RNA polimerase é a enzima que lê a sequência do DNA e sintetiza a molécula de RNA.
Após a transcrição, o mRNA é transportado para o citoplasma pelos poros nucleares, onde será traduzido em proteínas nos ribossomos.
Divisão Celular e o Núcleo
Núcleo Mitótico:
Durante a mitose ou meiose, o envoltório nuclear se desintegra, e a cromatina se condensa em cromossomos.
Essa organização facilita a segregação equitativa do material genético.
Núcleo Interfásico:
Presente na interfase (subfases G1, S e G2), o núcleo está metabolicamente ativo.
DNA na forma de cromatina frouxa, permitindo replicação e transcrição.
O nucléolo é visível, indicando intensa síntese de RNA ribossômico.
Cromossomos
Os cromossomos são estruturas formadas por DNA e histonas, essenciais para a transmissão de informações genéticas.
• Estrutura:
Cromátides-irmãs: Formadas após a duplicação do DNA.
Centrômero: Região central que une as cromátides.
Telômeros: Extremidades que protegem o DNA.
Histonas: Proteínas responsáveis pela compactação do DNA.
• Funções:
Armazenar informações genéticas.
Garantir a divisão celular correta.
Transmitir características hereditárias.
Cariótipo Humano
O conjunto de cromossomos de uma espécie é chamado de cariótipo. Ele organiza os cromossomos homólogos em pares de acordo com seu tipo e tamanho.
Essa organização permite:Comparar espécies diferentes; Identificar alterações cromossômicas, como deleções ou duplicações.
Humanos possuem 46 cromossomos (23 pares) em células somáticas e 23 cromossomos nos gametas.
Classificação:
• Metacêntricos: Centrômero central (ex.: Par 1).
• Submetacêntricos: Centrômero deslocado (ex.: Pares 2 a 12, 16 a 20 e cromossomo X).
• Acrocêntricos: Centrômero próximo a uma extremidade (ex.: Pares 13 a 15, 21, 22 e cromossomo Y).