Núcleo Celular, Células, Estrutura, Função Núcleo Celular
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O núcleo é um aspecto característico da maioria das células eucarióticas.
O núcleo é considerado como sendo uma das mais importantes estruturas de células eucarióticas, uma vez que tem a função de armazenamento de informação, recuperação e duplicação da informação genética.
É uma organela ligado à membrana dupla que alberga o material genético sob a forma de cromatina.
É constituída por uma mistura dinâmica dos subcompartimentos nonmembranous variando de capacidade funcional.
As características específicas de um núcleo celular, especialmente em termos da natureza e distribuição dos compartimentos subnucleares e o posicionamento dos cromossomas, dependem seu estado diferenciado no organismo.
As funções principais do núcleo celular incluem replicação do ácido desoxirribonucleico e ainda para controlar a expressão de genes durante o ciclo celular.
Transcrição e posterior processamento pós-transcricional de ácidos ribonucleicos pré-mensageiro (ARNm) ocorrem dentro do núcleo e os mRNAs maduros são transportados para o citoplasma, onde ocorrem os eventos de translação.
Assim, o núcleo oferece compartimentação funcional dentro da célula permitindo maiores níveis de regulação gênica.
Núcleo Celular – Definição
Um núcleo é como o cérebro de suas células.
O núcleo é uma estrutura ligada a membrana que contém informação hereditária da célula e controla o crescimento e a reprodução da célula. É comum a organela mais proeminente no celular .
O núcleo é rodeado por uma estrutura chamada do envelope nuclear. Esta membrana separa o conteúdo do núcleo do citoplasma.
A célula cromossomas também estão alojados no interior do núcleo.
Cromossomas contêm DNA que proporciona a informação genética necessária para a produção de outros componentes celulares e para a reprodução de vida.
Representação do núcleo celular e de suas estrutura
O DNA , em uma célula eucariótica, está seqüestrada no núcleo, que ocupa em torno de 10% do volume celular total.
O núcleo é delimitado por um envelope nuclear formado por duas membrans concêntricas.
Essas membransa são vazadas, a intervalos regulares, por poros nucleares, que ativamente transportam moléculas selecionadas do núcleo para o citosol.
Detalhe da Membrana e os Poros Nucleares
A membrana nuclear é diretamente conectada a extensa rede de membranas do retículo endoplasmático e é sustentada por redes de filamentos.
Uma das funções do envelope nuclear deve ser a de proteger as longas e frágeis moléculas de DNA das forças mecânicas geradas pelos filamentos citoplasmáticos em eucariotos.
Dentro do núcleo está o nucléolo que se cora mais intensamente por ser rico em ácido ribonucléico (RNA).
O nucléolo é uma fábrica de RNA, e onde também se realizam as primeiras etapas da síntese dos ribossomos. O resto do nícleo contêm cromatina , assim chamada por que ela cora numa forma característica.
A cromatina consiste de DNA, RNA e um número de proteínas especializadas.
Eletromicrofia de núcleo bem formado de uma célula eucariótica, com a descrição de suas estruturas
Entre as divisões celulares a cromatina fica dispersa ao acaso dentro do núcleo, mas pouco antes da divisão celular a cromatina torna-se organizada em discretos corpos granulares, os cromossomos.
Um cromossomo é formado por uma única molécula de DNA extremamente longa, que contêm uma série de genes.
Um gene por sua vez é definido como um aseqüencia nucleotídica de uma molécula de DNA, que atua como uma unidade funcional para a produção de uma molécula de RNA. Entre os grânulos de cromatina e o nucléolo existe um fluido claro que foi denominado suco nuclear, nucleoplasma ou cariolinfa. Sua composição química ainda está sendo estudada.
Núcleo Celular – Células
O núcleo é o centro de controlo da célula, e que contém o material genético que está organizado em cromossomas.
Este compartimento da célula é responsável pela expressão dos genes contidos nos cromossomas, assim, que é o local principal para a reprodução e crescimento das células.
O núcleo é um organelo celular que consiste de uma membrana dupla, também conhecida como o envelope nuclear.
O núcleo é talvez a estrutura mais importante dentro de células de animais e de plantas.
É o centro de controle principal para a célula e age como se fosse o cérebro da célula.
Apenas as células eucarióticas têm um núcleo. De fato, a definição de uma célula eucariótica é que contém um núcleo, enquanto uma célula procariótica é definida como não tendo núcleo.
O núcleo é como se fosse o cérebro da célula. É geralmente único e aproximadamente esférico.
Apresenta membrana nuclear (ou carioteca), suco nuclear (ou cariolinfa), filamentos de cromatina e nucléolos.
Carioteca – Membrana dupla, lipoprotéica, interrompida por poros.
Cariolinfa – Massa semilíquida que preenche o núcleo.
Cromatina – Filamentos formados por DNA e proteínas; compreende a eucromatina, porção ativa e pouco visível, e a heterocromatina, porção inerte ou pouco ativa e bem visível; forma os cromossomos durante a divisão celular.
Nucléolo – Corpúsculo constituído por RNA ribossômico e proteínas; presente no núcleo interfásico.
Núcleo Interfásico – Período de síntese de RNA e duplicação do DNA.
Organização dos Cromossomos
Os cromossomos são formados por espiralização ou condensação dos filamentos de cromatina, os cromonemas. Regiões mais espiralizadas formam cromômeros, e as menos espiralizadas, intercromômeros.
Centrômero é a constituição primária que divide o cromossomo em braços.
Satélite ou região organizadora do núcleo é a porção terminal do cromossomo, separada por constrição secundária.
Metacêntrico – Centrômero mediano
Submetacêntrico – Centrômero submediano
Acrocêntrico – Centrômero subterminal
Telocêntrico – Centrômero terminal
Cada núcleo tem dois conjuntos de cromossomos, que formam pares de homólogos. Esses organismos são diplóides (2n) e formam células reprodutoras ou gametas haplóides (n), com apenas um conjunto de cromossomos.
Genoma é o conjunto haplóide de cromossomos.
Espécie (2n) Genoma (n) homem – 46 cromossomos 23 cromossomos
Cariótipo é a técnica de identificação dos cromossomos de um genoma.
Alterações cromossômicas podem ser numéricas ou estruturais:
As Alterações Numéricas:
Euploidias – Multiplicação de todo o genoma; são poliploidias, principalmente triploidias (3n) e tetraploidias (4n).
Aneuploidias – Perda ou acréscimo de um ou alguns cromossomos; são principalmente monossomias (2n 1) e trissomias (2n + 1). Exemplos: síndrome de Turner (monossomia), síndromes de Down e Klinefelter (trissomia).
As Alterações Estruturais:
Deficiência – Perda de um pedaço de cromossomo.
Duplicação – Repetição de um pedaço de cromossomo.
Inversão – Seqüência invertida em parte de cromossomo.
Translocação – Troca de pedaços entre cromossomos não homólogos.
Importância dos Ácidos Nucléicos
DNA são duas cadeias helicoidais de polinucleotídeos, com pares de bases perpendiculares.
Propriedades do DNA – Autoduplicação e transcrição.
Autoduplicação – As duas cadeias de nucleotídeos separam-se e constroem duas novas cadeias complementares; processo semiconservativo.
Transcrição – Uma seqüência de DNA forma RNA.
Transcrição de RNA
São transcritos três tipos de RNA:
RNA ribossômico (RNAr) – Formado pela região organizadora do núcleo; com proteínas, forma os nucléolos e os ribossomos.
RNA mensageiro (RNAm) – Contém informação para a síntese de proteínas.
RNA transportador (RNAt) – Liga-se a aminoácidos e desloca-se para as regiões de síntese de proteínas no citoplasma.
São as informações codificadas no DNA; permite o controle das atividades celulares e a transmissão das características hereditárias. As unidades do código genético são trios em seqüência de nucleotídeos de DNA; cada trio corresponde a um códon do RNAm; cada códon corresponde a um anticódon do RNAt relacionado a um aminoácido.
Ocorre no citoplasma, com a participação do RNAr, RNAm e do RNAt.
RNAr – Armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma, associa-se a proteínas e forma os ribossomos; estes ligam-se ao retículo endoplasmático formando os polirribossomos ou unidades de tradução.
RNAm – Seqüência de nucleotídeos com informação para uma cadeia polipeptídica; diferentes códons determinam o tipo, o número e a posição dos aminoácidos na cadeia polipeptídica
RNAt – Associa-se a aminoácidos e leva-os aos sítios de síntese protéica.
Durante o período em que a célula não se encontra em divisão é denominado intérfase, falando-se portanto, do núcleo interfásico.
O núcleo interfásico dos eucariontes é constituído pela carioteca, nucleoplasma, cromatina (cromossomos) e nucléolo.
Generalidades Sobre o Núcleo
As células eucariontes geralmente apresentam apenas um núcleo, mas podem existir células com dois ou mais núcleos. Há, portanto, células mononucleadas, binucleadas e multinucleadas, respectivamente.
Embora a maioria das células eucarióticas sejam nucleadas, existem alguns tipos de células especializadas, no corpo de alguns organismos multicelulares, em que o núcleo desaparece durante o período de maturação dessas células, dando origem a células anucleadas. É o caso das hemácias humanas, que são células anucleadas do sangue.
Essas células provêm principalmente de células nucleadas da medula óssea vermelha que, durante o processo de diferenciação em hemácias, perdem o núcleo.
As células anucleadas têm curto período de vida, havendo necessidade de serem constantemente produzidas e repostas. A presença do núcleo é, portanto, indispensável à maturação da vida. O núcleo, através dos cromossomos, coordena e comanda todas as funções vitais da célula.
Membrana Nuclear ou Carioteca
A membrana nuclear ou carioteca separa o material nuclear do citoplasma. É formada por duas membranas lipoprotéicas, com organização estrutural semelhante às demais membranas celulares. Essas membranas são separadas entre si por um espaço denominado Espaço Perinuclear. A membrana interna apresenta na sua face interna, um espessamento chamado de lâmina, que é a parte da matriz nuclear.
A membrana externa apresenta ribossomos na face citoplasmática. A membrana externa do envoltório nuclear se continua com o retículo endoplasmático do citoplasma, razão pela qual é considerada uma porção desta retículo que envolve o conteúdo nuclear.
A membrana nuclear não é contínua, estando interrompida por poros, que estabelecem comunicações do citoplasma com o interior do núcleo. Os poros, são constituídos por um complexo de monômeros protéicos formando unidades que se associam limitando um canal. No entanto, tem se demonstrado que a passagem do material do citoplasma para o núcleo, ou vice-versa, não é livre e também se observam diferenças marcantes de célula para célula.
Nucleoplasma ou Cariolinfa
Apresenta-se como uma solução aquosa de proteínas, metabólitos e íons que preenchem o espaço entre a cromatina e os nucléolos. Entre as proteínas do nucleoplasma estão as enzimas da glicólise, que contribuem para a produção de energia, no núcleo interfásico.
Além destas enzimas foram descritas várias outras tais como: as DNA-polimerase e as RNA-polimerases. Entre os metabólitos, encontram-se os intermediários da glicólise e da via das pentoses, coenzimas, íons e nucleosídeos.
Quando a célula não esta em divisão, os cromossomos apresentam-se como fios muito finos, dispersos no nucleoplasma recebendo o nome de cromatina.
Os cromossomos só se tornam bem visíveis individualizados ao microscópio óptico durante a divisão celular quando sofrem um processo chamado condensação.
Neste processo, tornam-se mais curtos e mais espessos, que facilita a visualização. Cada cromossomo é formado por uma única e longa molécula de DNA, associada a várias moléculas de Histona (proteína básica).
Heterocromatina: Corresponde a regiões do cromossomo que permanecem muito condensadas durante a interfase mantendo aparentemente, o tipo de condensação adotado pelo restante da cromatina somente durante a divisão celular. Verificou-se que a heterocromatina é inativa na transcrição do DNA em RNA. É, portanto, uma região do cromossomo que nunca entra em atividade de síntese de RNA, sendo geneticamente inativa.
Eucromatina: Corresponde a regiões menos condensadas do cromossomo interfásico e os genes contidos nos cromômeros nela existentes podem entrar em atividade. Na eucromatina há, portanto, interna síntese de RNA.
Quando uma célula vai entrar em divisão, os cromossomos duplicam-se ainda na interfase. Cada cromossomo produz um outro idêntico a ele e esses dois filamentos cromossômicos, agora denominados cromátides ficam unidos por uma região denominada centrômero.
Já comentamos anteriormente que os cromossomos são filamentos formados por DNA e proteínas contendo uma seqüência linear de genes. Localizam-se no núcleo de células eucarióticas, ou dispersos no citoplasma de células procarióticas e são responsáveis pela transmissão dos caracteres hereditários aos descendentes. Os cromossomos pertencentes às células de indivíduos da mesma espécie apresentam forma, tamanho e número constantes, porém variam de espécie para espécie. Enquanto o homem possui (2n) 46 cromossomos, o boi possui (2n) 60, e o milho (2n) 20. O conjunto de dados sobre forma, tamanho e número de cromossomos de uma determinada espécie é denominado cariótipo. O cariótipo de uma espécie pode ser representado por um cariograma ou ideograma, que corresponde a um arranjo dos cromossomos separados aos pares e em ordem decrescente de tamanho. Na espécie humana, as células gaméticas possuem um lote haplóide de 23 cromossomos (n), denominado genoma. As células somáticas ou corpóreas apresentam um lote diplóide de 46 cromossomos (2n), que correspondem à união dos genomas do óvulo materno e do espermatozóide paterno.
Estrutura e classificação dos cromossomos
Durante o período de intérfase, os cromossomos se apresentam com um ou mais filamentos de cromatina individuais denominados cromonemas. Em um filamento cromossômico, podemos encontrar regiões de constrição ou estrangulamento que o dividem em partes ou setores.
Conhecem-se dois tipos destas constrições: as primárias e as secundárias.
Nas constrições primárias, observa-se uma estrutura característica denominada centrômero.
As constrições em que o centrômero não está presente são as secundárias e, em algumas células, são responsáveis pela formação dos nucléolos.
De acordo com a posição do centrômero, podemos classificar os cromossomos em quatro tipos:
Cromossomo Metacêntrico: Centrômero bem no centro, formando dois braços do mesmo tamanho.
Cromossomo Submetacêntrico: Centrômero deslocado da região central, podendo ser notados dois braços de comprimentos diferentes.
Cromossomo Acrocêntrico: Centrômero próximo a uma de umas extremidades, formando um braço bem longo e outro bem pequeno.
Cromossomo Telocêntrico: Centrômero terminal. Nesse caso, o cromossomo é formado por um só braço.
Essa classificação só é possível com os cromossomos condensados, pois somente assim eles são visíveis individualmente.
Nos mamíferos do sexo feminino, o cromossomo X condensado é observado no interior do núcleo ou associado ao envoltório nuclear, como uma partícula esférica que se cora fortemente, à qual se dá o nome de cromatina sexual. A presença ou não de cromatina sexual permite, pois, o diagnóstico citológico do sexo.
É um corpúsculo denso, não delimitado por membrana, mergulhado no nucleoplasma. É uma estrutura sempre presente nas células eucarióticas, podendo haver mais de um nucléolo por núcleo interfásico. Durante a divisão celular, o nucléolo desaparece.
O nucléolo é uma região de intensa síntese de ácido ribonucléico ribossômico (RNAr). Essa síntese ocorre em certas regiões de determinados cromossomos, denominados regiões organizadoras do nucléolo. O nucléolo corresponde, portanto, a uma região de grande concentração de ribonucleoproteínas, RNAr, ao redor de um trecho de um cromossomo.
O núcleo celular animal apresenta a carioteca, que contêm em seu interior a cromatina, que contém ainda um, dois, ou mais nucleólos em um fluído, semelhante ao hialoplasma.
O núcleo é a região da célula que controla o transporte de informações genéticas.
No núcleo ocorrem tanto a duplicação do DNA, imprescindível para a divisão celular ( mitose ou meiose estude isso!!! ), como a síntese do RNA, ligada a produção de proteínas nos ribossomos.
Ela permite a troca de material com o citoplasma. A carioteca, ou membrana nuclear é um envoltório duplo. As duas membranas do conjunto são lipoprotéicas. A membrana mais externa, voltada ao hialoplasma, comunica-se com os canais do retículo e freqüentemente apresenta ribossomos aderidos. A carioteca esta presente em toda divisão celular, ela some no início da divisão e só aparece no final do processo. Ela separa o núcleo do citoplasma.
Tem como instrução controlar quase todas as funções celulares. Essas instruções são "receitas" para a síntese de proteínas. Essas "receitas", chamadas de genes, são segmentos da molécula de DNA, e a célula necessita dos genes para sintetizar proteínas. Os cromossomos são constituídos de uma única molécula de DNA associados a proteína. A cromatina é o conjunto dos cromossomos de uma célula, quando não esta se dividindo
Nos núcleos das células que não esta em reprodução (núcleos interfásicos), encontramos um ou mais nucléolos. Os nucléolos são produzidos por regiões específicas de certos cromossomos, as quais são denominadas nucléolo. Essas regiões cromossômicas produzem um tipo de RNA (RNA ribossômico), que se combina com proteínas formando grânulos.
Quando esses grânulos amadurecem e deixam o núcleo, passam pela carioteca e se transformam em ribossomos citoplasmáticos (a função dos ribossomos já foi citada).
O núcleo é um compartimento essencial da célula eucarionte, pois é onde se localiza o material genético, responsável pelas características que o organismo possui.
Ele é delimitado pela carioteca ou envoltório nuclear, que é composto de uma membrana nuclear externa, que é contínua com a membrana do retículo endoplasmático, e uma membrana interna, que é contínua com o lúmen do RE.
O envoltório nuclear é cheio de poros que comunicam o interior do núcleo com o citossol, e são estruturas complexas conhecidas como complexo de poro nuclear. O complexo de poro nuclear possui uma parede cilíndrica constituída por proteínas que formam um canal central com arranjo octogonal, que regula a troca de metabólitos, macromoléculas e subunidades ribossômicas entre o núcleo e o citosol.
Associada a superfície interna da carioteca encontra-se a lâmina nuclear, que constitui uma rede fibrosa de subunidades protéicas interconectadas, sendo responsável por dar forma e estabilidade ao envoltório nuclear, e liga este envoltório as fibras cromatínicas. A lâmina nuclear se despolimeriza durante a mitose, mas associam-se novamente ao seu final.
O nucleoplasma é constituído por uma solução aquosa de proteínas, RNAs, nucleosídeos, nucleotídeos e íons, onde se encontram os nucléolos e a cromatina. A maioria das proteínas da matriz nuclear são enzimas envolvidas com a transcrição e com a duplicação do DNA. O nucléolo é geralmente esférico, pode ser único ou múltiplo, é onde há transcrição de RNA ribossômico e a montagem das subunidades ribossomais.
Núcleo Celular – Características
O estudo da estrutura do núcleo progrediu muito depois da aplicação da microscopia eletrônica à Citologia. Foi então que muitos aspectos funcionais do núcleo puderam ser esclarecidos, após o conhecimento de sua estrutura. O núcleo exerce um papel fundamental na célula e em todos os processos biológicos, pois ele é a sede do material hereditário.
A descoberta do núcleo como uma constante da célula se deu em 1833, e desde essa época ele tem sido constantemente estudado.
A maioria das células e mononucleada, havendo algumas binucleadas, como as hepáticas, cartilaginosas e muitos protozoários. Como exemplo de células plurinucleadas temos as fibras musculares estriadas, células da placenta etc.
A posição do núcleo na célula se relaciona, em geral, com a atividade funcional dela. Nas células adiposas, onde há grande acúmulo de gordura, ele se desloca para periferia, bem como nos ovócitos, ricos em vitelo. Nas células glandulares é basal, e nas embrionárias ocupa a zona central da célula.
Todas as células estudadas, com exceção das bactérias, apresentam um núcleo típico, limitado pela membrana nuclear. Estas células são chamadas de eucélulas e os seres que a possuem são ditos eucariontes. As bactérias, que são chamadas procariontes ou protocélulas, não apresentam um núcleo típico.
Ao microscópio óptico o núcleo tem contorno nítido, sendo o seu interior preenchido por elementos figurados. Dentre os elementos distinguem-se o nucléolo e a cromatina.
Na célula abaixo, nota-se o núcleolo formando uma estrutura enovelada. Entre as malhas do nucléolo observa-se cromatina. No restante do núcleo, a cromatina está uniformemente dispersa; o envoltório nuclear é bem visível.
Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose.
A mitose é a divisão habitual das células somáticas, pela qual o corpo cresce se diferencia e realiza reparos. A divisão mitótica resulta normalmente em duas células-filhas, cada uma com cromossomos e genes idênticos aos da célula-mãe. A meiose ocorre somente nas células da linhagem germinativa e apenas uma vez numa geração. Resulta na formação de células reprodutivas (gametas), cada uma das quais tem apenas 23 cromossomos.
A figura abaixo ilustra o cariótipo feminino humano normal:
Cariótipo feminino
O estudo morfológico dos cromossomos mostrou que há dois exemplares idênticos de cada em cada célula diplóide. Portanto, nos núcleos existem pares de cromossomos homólogos . Denominamos n o número básico de cromossomos de uma espécie, portanto as células diplóides apresentarão em seu núcleo 2 n cromossomos e as haplóides n cromossomos.
Cada cromossomo mitótico apresenta uma região estrangulada denominada centrômeroou constrição primária que é um ponto de referência citológico básico dividindo os cromossomos em dois braços: p (de petti) para o braço curto e q para o longo. Os braços são indicados pelo número do cromossomo seguido de p ou q; por exemplo, 11p é o braço curto do cromossomo 11.