Realização da informação genética
Esta função inclui os processos que fornecem proteínas e RNA à célula. A etapa principal é a expressão gênica, que começa com a transcrição (geração de transcritos primários a partir de um molde de DNA) e a síntese dos rRNAs e tRNAs funcionais.
Em seguida, ocorre o processamento (maturação) do RNA mensageiro:
- Splice (Splice) — remoção de íntrons (regiões não codificantes) e união de éxons (codificantes).
- Modificação das extremidades — adição de sequências especiais que protegem o RNA contra exonucleases e auxiliam na ligação ao ribossomo.
Além disso, as subunidades ribossômicas são montadas no núcleo (a partir de rRNA e proteínas citoplasmáticas). A atividade gênica é regulada por modificações químicas no DNA e nas histonas, determinando quais regiões vão «trabalhar» e quais vão «calar».
Preservação e reprodução do genoma
A manutenção da integridade do DNA baseia-se em três processos:
- Reparo (conserto). Detecção e correção contínua de erros. Sua eficiência diminui com a idade.
- Replicação (duplicação). Ocorre antes da divisão celular (exceto na segunda divisão meiótica) pelo princípio semiconservativo — cada molécula nova contém uma fita antiga e uma nova.
- Condensação dos cromossomos. Empacotamento compacto do material genético no início da divisão celular. Isso evita o embaraçamento e a ruptura dos cromossomos durante a migração para os polos.
Destruição do material hereditário
O núcleo é capaz de iniciar a morte celular programada — apoptose. Esse processo ativa enzimas intranucleares (endonucleases) que fragmentam o DNA.
Causas dessa autodestruição:
- Acúmulo de uma quantidade crítica de erros e danos no DNA que não podem ser reparados.
- Recepção de sinais químicos específicos externos através de receptores na membrana celular.
Particularidades dos núcleos de células germinativas
Nas células germinativas em maturação, exigências mais rigorosas são impostas à preservação do genoma para evitar a transmissão de defeitos à descendência. O reparo é mais intenso e as células danificadas entram em apoptose com mais frequência.
Durante a meiose, ocorrem a conjugação (aproximação) e o crossing-over (troca de segmentos) dos cromossomos homólogos, o que não apenas aumenta a diversidade genética, mas também, pela hipótese do «rejuvenescimento», melhora o reparo de defeitos. Na espermatogênese, observa-se a «supercondensação» — o empacotamento máximo do DNA devido à substituição das proteínas comuns por específicas.
Evidência da transcrição no núcleo
A síntese de RNA especificamente no núcleo pode ser demonstrada experimentalmente pelo método de autorradiografia.
Um marcador radioativo — H³-uridina — é introduzido no organismo. Utiliza-se uridina em vez de UTP, pois os grupos fosfato impedem que a molécula atravesse a membrana celular. Além disso, ao contrário da timidina (marcador de replicação do DNA), a uridina é incorporada exclusivamente durante a síntese de RNA. Em cortes histológicos cobertos com fotoemulsão, o decaimento radioativo deixa grânulos de prata (pontos pretos) localizados estritamente sobre os núcleos celulares.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais modificações químicas específicas no DNA e nas histonas regulam a atividade dos genes?
A atividade gênica é regulada pela metilação do DNA, bem como pela metilação, acetilação e fosforilação das histonas.
- Metilação do DNA — a adição de grupos metila coloca os genes em estado inativo.
- Metilação e acetilação das histonas — ocorrem nos grupos amino dos radicais de lisina e arginina.
- Fosforilação das histonas — ocorre no resíduo de serina.
Essas modificações nas histonas reduzem sua carga positiva total, o que enfraquece a ligação das proteínas com o DNA nos nucleossomos. Como resultado, a cromatina passa para um estado potencialmente ativo (eucromatina), abrindo o acesso para as enzimas de transcrição.
Por meio de quais proteínas específicas ocorre a supercondensação do DNA na espermatogênese?
A supercondensação do DNA na espermatogênese ocorre devido à substituição de histonas nucleares típicas por proteínas básicas especializadas.
- Protaminas — proteínas altamente básicas específicas que substituem as histonas.
- Histonas específicas — proteínas amplamente enriquecidas em arginina e cisteína.
Essa substituição proteica garante um empacotamento ultradenso da cromatina, no qual a organização nucleossômica é modificada ou desaparece completamente, e o volume nuclear diminui em cerca de 30 vezes. Isso protege o material genético na cabeça do espermatozoide.
Questões de aulas e exames
A UTP não consegue penetrar na célula devido aos grupos fosfato, por isso utiliza-se o nucleosídeo uridina. Já a timidina é utilizada para rastrear a replicação do DNA, enquanto a uridina se insere especificamente apenas no RNA durante a transcrição.
A UTP não consegue penetrar na célula devido aos grupos fosfato, por isso utiliza-se o nucleosídeo uridina. Já a timidina é utilizada para rastrear a replicação do DNA, enquanto a uridina se insere especificamente apenas no RNA durante a transcrição.
O que é o splicing?
Esta é a etapa de maturação (processamento) do mRNA, na qual as regiões não codificantes (íntrons) são removidas da molécula e os fragmentos codificantes restantes (éxons) são unidos.
Qual é a essência do princípio semiconservativo da replicação?
Durante a duplicação do DNA, cada uma das duas moléculas filhas geradas consiste em uma fita parental antiga e uma fita inteiramente nova, sintetizada segundo o princípio da complementaridade.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismos de modificação química das histonas
- Estrutura e funções da cromatina no núcleo interfásico
- Coloração de DNA pelo método de Feulgen
- Tipos de exonucleases e proteção do mRNA
- Proteínas específicas na supercondensação durante a espermatogênese
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