Resumo Teórico (2ª Parte) - Complexo de Golgi PDF

Complexo de Golgi Foi descrito por Camilo Golgi em 1898, como "aparelho reticular interno", este foi confirmado que se tratava de um organelo com individualidade morfológica e fisiológica (estrutura polifórmica). em 1950 pelo microscópico eletrónico, na maior parte das células está localizado entre...

Complexo de Golgi Foi descrito por Camilo Golgi em 1898, como "aparelho reticular interno", este foi confirmado que se tratava de um organelo com individualidade morfológica e fisiológica (estrutura polifórmica). em 1950 pelo microscópico eletrónico, na maior parte das células está localizado entre o núcleo e a MP onde verte as suas secreções, organelo de distribuição generalizada em todas as células eucarióticas, ausente nas células procarióticas e cianofícea. É ele que produz e substitui a membrana plasmática e as membranas citoplasmáticas durante a telófase. Este complexo é constituído por várias cisternas membranosas achatadas ou sáculos em forma de disco com bordas dilatadas, vesículas e túbulos ligados entre si, formando assim, o **dictiossoma** (estrutura base do complexo). As suas cisternas encontram-se nas extremidades rodeadas de numerosas vesículas. **[Estrutura]** Sáculos ou cisternas Discos achatados com uma parte côncava e outra convexa, em que o seu lúmen tem uma espessura de 0,5 a 1 [*μ*]{.math.inline}m, as cisternas são organizadas em pilhas. Associados aos sáculos surgem túbulos e numerosas vesículas de superfície lisa ou rugosa,a sua membrana é trilaminar com espessuras a variar entre os 50 e os 75 nm. Um olhar mais atento sobre uma cisterna sugere-nos que as vesículas saem de um dos lados periférico de cada cisterna. Dictiossoma Situados adjacente ao núcleo, conjunto de sáculos empilhados, o número de sáculos por dictiossoma é variável entre 3 e 7, podendo apresentar outros números em certas algas e protistas, estes sáculos estão afastados entre si, mas unidos por uma substância/fibra designada **elementos intersáculos** (túbulos), o número de dictiossomas em cada célula é muito variável depende do tipo de organismo e do tipo de célula. Ex: milho -- 30 a centenas. Esta estrutura é morfologicamente polarizado **-- faces cis e trans** - **Cis** - face de entrada, formação, proximal ou externa, o rosto mais cis do organelo e é composto por uma rede interconetada de túbulos denominados rede cis Golgi (CGN) contem sáculos achatados, membranas finas, região convexa e com **vesículas de transição**. O CGN consiste numa estrutura que funciona principalmente como uma estação de classificação que distingue as proteínas que serão enviadas de volta para o RER e aquelas que têm permissão para prosseguir para a próxima face do dictiossoma (face média). - **Trans** -- face de maturação, saída, distal, ou interna está associada à MP os sáculos são dilatados e fenestrados (esburacados), membranas mais espessas; região côncava; com **vesículas de secreção**. O rosto mais trans do organelo contém uma rede distinta de túbulos e vesículas chamadas de rede trans Golgi (TGN). O TGN consiste numa de classificação onde as proteínas são segregadas em diferentes tipos de vesículas indo para a membrana plasmática ou para vários destinos intracelulares. A rede trans golgiana funciona como uma importante estrutura de classificação, direcionando proteínas para os vários destinos. Pela tabela, podemos perceber que as reações bioquímicas que ocorrem no complexo de Golgi são bastante diferentes de sáculo para sáculo. Deste modo, podemos afirmar que é um organelo **pleomórfico** (assume várias formas). **[Composição química]** Lípidos O complexo de golgi possui uma composição lipídica intermédia entre o RER e a MP, é constituído por fosfatidil serina, colina, etanolamina e inositol. **Nota**: As células vegetais não têm esfingomielina, fosfolípido fundamental dos dictiossomas de mamíferos e da MP. Proteínas Possui cerca de 30 cadeias polipeptídicas distintas, algumas destas cadeias são comuns com outras existentes no RER, algumas comuns com a MP, e ainda outras exclusivas do Cgolgi. Glícidos Os dictiossomas das células animais e vegetais têm em comum vários açúcares: glucosamina, galactose, glucose, manose e fucose. Os dictiossomas das células vegetais têm mais hexoses e pentoses, enquanto nas animais existe mais ácido siálico e hexosaminas. **[Funções]** Armazenamento de secreções que devem sair da célula (secreção celular- sem ser a exocitose, pois secreção celular corresponde a deitar fora qualquer substância que a célula produziu). Processamento de proteínas (glicosilação, fosforilação, sulfatação, proteólise seletiva) sintetizadas pelos ribossomas do RER. Síntese de alguns polissacáridos e glicolípidos. Construção de novos materiais membranares. Reprocessamento de materiais membranares que entram para o citoplasma por endocitose. Resumindamente, neste organelo existe um tráfego contínuo de susbtâncias que são sintetizadas fora dele mas passam por ele para a maturação até à sua secreção final: **secreção constituitiva** -- as proteínas são continuamente sintetizadas e secretadas pela célula, independentemente de sinais ou fatores externos, um processo não específico que é feito em todas as células e **secreção regulada** as proteínas são secretadas pela célula em grandes quantidades quando um sinal específico é detetado. Até lá, ficam armazenadas em vesículas secretoras junto à membrana celular (ex.: libertação de insulina por exocitose). Glicosilação Conjunto de alterações químicas efetuadas nas proteínas, contidas no interior dos sáculos durante o seu percurso da face cis à trans. Sintetizadas proteínas de membrana, bem como proteínas secretórias e lisossomais, deixam o RER e entram no complexo de Golgi na sua face cis, em seguida, passa pelo dictiossoma para a face trans. Durante este processo as proteínas que foram originalmente sintetizadas no RER são sequencialmente modificadas em várias maneiras. Geralmente os resíduos de glicose acabaram de ser removidos das extremidades do oligossacarídeo central. As glicoproteínas de membrana passam através do cis e media cisterna do dictiossoma de Golgi e a maioria dos resíduos de manose são também removido dos oligossacarídeos do núcleo e outros açúcares são adicionados sequencialmente por várias **glicosiltransferases.** No complexo de Golgi a sequência dos açúcares que são incorporados aos oligossacarídeos é determinada pelo arranjo espacial das glicosiltransferases específicas que entram em contacto com a proteína recém-sintetizada conforme ela se move através do dicitiossoma de Golgi. Ao contrário do que acontece no RER, as etapas de glicosilação no complexo de Golgi podem ser bastante variadas, produzindo domínios de glícidos de notável diversidade. [Oligossacáridos N-linked] - **Oligossacáridos ricos em manose** -- contêm unicamente manose (geralmente 6 resíduos) e N-acetilglucosamina (geralmente 2 resíduos), na extremidade da manose são adicionados grupos de fosfatos, na face cis, para que estes oligossacáridos sejam reconhecidos de modo a que não seja mais nada adicionado durante o processo no Cgolgi. Estas substâncias são formadas na face cis. (ex.: enzimas lisossomais) - **Oligossacáridos Complexos** -- contêm N-acetilglucosamina, manose e galactose, ácido siálico, e por vezes fucose. Estas moléculas são formadas na faces cis-média-trans. (ex.: membrana plasmática para secreções externas) - **Oligossacáridos híbridos** -- são ricos em manose mas também em N-acetilglucosamina. Estas substâncias são formadas nas faces cis -- média. (ex.: organelos celulares). Aos três tipos de oligossacáridos de tipo N referidos anteriormente acrescentem-se as enzimas lisossómicas, estas são idênticas aos oligossacáridos ricos em manose, possuindo oito resíduos de manose iniciais e dois resíduos de N-acetilglucosamina, e os dois resíduos de manose mais externos ficam fosforilados pela **N-acetilglucosamina fosfotransferase** ficando a molécula marcada para que o seu destino sejam as vesículas lisossomais, e não sofram novas alterações durante o seu percurso no C Golgi. Movimento de materiais através do C Golgi Presumia-se até meados da década de 1990 que as vesículas eram transportadas sempre movimentando-se numa direção de cis pra trans (**anterógrada**), mas um grande conjunto de evidências indicou que as vesículas podem se mover numa direção de trans para cis (**retrógrada**). Tipos de vesículas transportadoras e as suas funções Para a síntese, modificação e entrega de proteínas solúveis e de membrana é necessário vesículas para as transportarem. Estas vesículas são as vesículas de secreção e são formadas por proteínas distintas. Os revestimentos da proteína têm pelo menos duas funções distintas: (1)- eles atuam como um dispositivo mecânico que faz com que a membrana se curve e forme uma vesícula a sair da cisterna. (2)- fornecem um mecanismo para selecionar os componentes a serem transportados pela vesícula, que podem ser a substância que será segragada, lisossomas e proteínas de membrana a serem transportadas e as partículas necessárias para direcionar e encaixar a vesícula na membrana recetora. O revestimento da vesícula é composto de duas camadas de proteínas distintas: uma camada externa que forma a estrutura para o revestimento e uma camada interna de recetores que serve principalmente para ligar as substâncias a serem transportadas à vesícula. Os recetores são capazes de selecionar moléculas específicas que vão ser transportadas devido à sua afinidade específica com as extremidades da proteína que se encontra na membrana doadora. As três vesículas mais estudadas são: - **Vesículas revestidas com COPII** (são revestidas por coatómeros) movem materiais do RER para o complexo Golgi - tipo anterógradas-(COP é um acrônimo para proteínas de revestimento). Certas proteínas de membrana integral do RER são capturadas seletivamente porque contêm um sinal "RER export". Esses sinais interagem especificamente com as proteínas COPII do revestimento da vesícula. - **Vesículas revestidas de COPI** (também revestidas por coatómeros) movem proteínas que se encontram no Golgi numa direção retrógrada da face trans para a cis e enzimas que se deveriam encontrar no RER mas que acidentalmente foram parar à face cis do Cgolgi. Estes processos ajudam a manter uma composição única de proteínas. - **Vesículas revestidas de clatrina** movem enzimas da rede trans Golgi para lisossomas e vacúolos vegetais, também podem transportar materiais da membrana plasmática para os compartimentos citoplasmáticos durante o processo de endocitose. Uma vez nas cisternas de Golgi, as enzimas lisossomais solúveis são especificamente reconhecidas por enzimas que ao catalisá-las adicionam em duas etapas um grupo fosfato para certas manoses das cadeias de oligossacáridos N-linked, assim estas enzimas carregam um sinal de manose 6-fosfato e assim são reconhecidas e capturadas pelos recetores de manose 6-fosfato que são proteínas integrais de membrana que abrangem a face trans do Cgolgi daí elas são transportadas em vesículas revistidas de clatrina. (O sinal chama-se manose-6-fosfato pois a molécula de manose é fosforilada no carbono 6). **Nota:** Coatómeros são proteínas (agrupamento de outras macromoléculas) que participam na formação de vesículas. [Oligossacáridos O-linked] Iniciam-se normalmente pela N-acetilglucosamina, possuem entre 10 (mais comum) e 20 resíduos de açúcares e são muito heterogéneos. A sua síntese parece ocorrer apenas no C Golgi: - **Glicoproteínas de tipo mucina** -- serina e treonina com NacG, podem-se encontrar por exemplo no epitélio interno do sistema digestivo. - **Colagénio** -- hidroxilisina com galactose, consiste numa fibrose que consegue reter grandes quantidades de água, pode-se encontrar no epitélio externo da pele. - **Glicoproteínas nucleares** -- serina com NacG, é a glicoproteína do tipo O-linked mais comum, existem sobretudo nos poros nucleares. **[Outras funções]** - [Formação do acrossoma] -- o acrossoma é o resultado da fusão de numerosas vesículas golgianas com enzimas que degradam a parede de revestimento do espermatozóide e do óvulo, encontram-se na cabeça do espermatozóide. - [Formação da parede celular vegetal] -- após a formação da celulose que se começa a depositar na região mediana, as pectinas que constituem a matriz da parede celular chegam à parede por vesículas originadas nos dictiossomas de ambas as novas células formadas, este proceaao ocorre na telófase. - [Formação de lisossomas] -- as vesículas que originarão os lisossomas têm origem no CGolgi, bem como todas as hidrolases contidas no seu interior. Lisossoma **[Estrutura]** Os lisossomas são estruturas que se encontram em todas as células animais individuais de degradação de moléculas mais complexas e libertam moléculas mais simples, que costumam ser derivadas de ambiente extracelular. São estruturas de pequenas dimensões, que são compostas por enzimas hidrolases ácidas (atividade enzimática de **fosfotase ácida**) que apenas se encontram ativas quase os lisossomas não se rompem, estas enzimas compartilham uma propriedade importante: todas têm uma atividade ótima num pH ácido, que é senssivelmente de 4,6. A membrana dos lisossomas é idêntica à da MP. Além do lisossoma degradar moléculas vindas do exterior, este organelo também é capaz de distruir outros organelos da célula para ocorrer a sua substituição, estas estruturas são, também, polimórficas. - **Lisossoma primário** (este lisossoma apenas contem enzimas) -- de diâmetro com cerca de 0,4 a 0,5 µm, conteúdo homogéneo mas granular muito denso à passagem dos eletrões, designados grânulos de armazenamento, contêm enzimas hidrolíticas em latência, as enzimas são todas glicoproteínas com resíduos de manose-6-fosfato. [Processo de formação]: Fusão das vesículas revestidas por clatrina que crescem e passam a endolisossomas que ficam constituídas por manose-6-fosfato, de seguida adicionam-se protões H^+^ , até atingir pH próxima a 4 e remove-se os grupos fosfatídicos que impede o seu retorno para o Cgolgi, assim o endolisossoma passa a lisossoma primário. - **Lisossoma secundário** (fusão de um lisossoma primário com um vacúolo digestivo, contem enzimas e o conteúdo a ser digerido) - de dimensões variáveis de acordo com o material a ser digerido--até 10 µm, conteúdo heterogéneo e denso à passagem dos electrões, para além de enzimas hidrolíticas contêm materiais a ser digeridos. Subdividem-se de acordo com o conteúdo que digerem: [Autolisossomas] e [Heterolisossomas] **[Composição química]** A melhor caracterização dos lisossomas é o seu conteúdo enzimático (proteínas -- proteases; ácidos núcleicos -- nucleases). Todas as enzimas são hidrolases ácidas (pH 5), este valor de pH é mantido através de Bombas de H^+^, as membranas são permeáveis à saída de produtos de digestão, mas impermeáveis à saída de substratos e enzimas, o conjunto de todos os lisossomas de uma célula possui todas as enzimas necessárias para digerir todas as moléculas que possam existir dentro da célula, caso forem moléculas xenobióticas (que são estranhas à vida, que não foram sintetizadas biologicamente), poderam não conseguir degradar. **Nota:** As enzimas lisossomais conseguem degradar a própria célula caso esta vesícula for rompida -- autolise. **[Funções]** Autolisossomas Ou **Autofagossomas**, **Vacúolos Autofágicos** ou **Citolisossomas**, esta estrutura contem partes da própria célula a ser digeridas. [Autofagia]: digestão intracelular de organelos e estruturas da própria célula. [Situações específicas]: renovação de moléculas e estruturas celulares, metamorfoses, períodos de fome (as células autodestroem-se para obter energia), regulação de secreções e resposta celular a substâncias tóxicas. [Processo de formação]: vacúolo autofágico que se funde com o lisossoma primário e dá origem ao autolisossoma, as enzimas do lisossoma primário dissolvem a membrana do lisossoma, as moléculas que sairem são todas utilizadas o que pode não acontecer com os heterolisossomas. Este é o processo que permite à célula renovar a sua estrutura (ex.: as mitocôndrias podem durar poucas horas). Heterolisossoma Ou **heterofagolisossomas** ou **vacúolos digestivos,** no final da digestão os produtos são utilizados pela célula ou formam [corpos residuais] - nem todos os produtos de digestão podem ser utilizadas pelas células (ex.: xenobióticos) - estes resultam da digestão incompleta dos heterolisossomas, dependendo do tipo de célula estes corpos podem ser removidos da célula através de processos de exocitose ou ficam normalmente contidos no interior da célula e são indicadores da "velhice" celular. [Heterofagia]: digestão de material endocitado. [Situações específicas]: nutrição de protozoários, defesa do organismo (macrófagos), produção de hormonas e renovação de proteínas sanguíneas. [Processo de formação]: são associações de lisossomas primários com vacúolos de fagocitose ou pinocitose. Patologias lisossomais [Congénitas] -- quando ocorrem modificações genéticas da membrana lisossomal ou ausência ou malformação de enzimas. [Adquiridas] -- por destruição mecânica da membrana lisossomal. Alguns exemplos de doenças: a Glicogenose Tipo II, que consiste numa acumulação de glicogénio, por não existir a enzima Glicosidase α ou a doença de Krabe, que consiste na acumulação de galactocerebrósido devido à ausência de Galatosil-ceramidase. Ribossomas Após demonstrar que a maior parte do RNA estava no citoplasma, e que as células que tinham como função a secreção intensiva, tinham maiores quantidades de RNA, em 1940, Albert Claude demonstrou que RNA citoplasmático estava contido em "pequenas partículas formadas por [ribonucleoproteinas]", posteriormente designados de **ribossomas**, que são o local de [síntese de proteínas.] Estas estruturas são constituídas por duas subunidades independentes (a pequena e a grande) que se uniam para executar a sua função, além disso eles podem-se encontrar de forma livre no citoplasma ou também associados à membrana do RER. Os ribossomas são associações de ácidos ribonucleicos e proteínas. Embora funcionalmente análogos existem algumas diferenças entre ribossomas de eucariontes e procariontes, o que significa que se juntar uma subunidade dum eucarionte com um procarionte elas funcionam. Composição molecular dos ribossomas de cada organismo: [Coeficiente de sedimentação] -- relação do peso molecular das partículas com a velocidade que essas partículas precisam para se separar ma centrifugação diferencial. Lê-se, por exemplo: na tabela tenho, num eucarionte, uma molécula de RNAr 18S (sevedberg -- 10^-13^ segundos) a que estão associadas 30 proteínas. Proteína da grande subunidade -- proteína L1, L2; L3 Proteína da pequena subunidade -- proteína S1, S2, S3 Zonas de ligação nos ribossomas a várias tipos de moléculas: [Centro para o RNAm], [Centro P] -- centro peptidil (ligação de dois aminoácidos adjacentes) e [Centro A] -- centro aminoacil. Na GSR foram ainda identificados outros centros: [Centro M] -- ligação do ribossoma à membrana do RER e [Centro E] -- secreção por onde se liberta a proteína sintetizada. São organelos de grande dinamismo e mobilidade e as suas sub-unidades têm uma estrutura tridimensional já bem definida: - PSR -- geometria elipsóide de revolução (é constituído por uma cabeça e uma base) - GSR -- geometria meia esférica (é constituído protuberância central, crista, vale e haste). A frente do GSR é a que se liga à PSR, os 2 sulcos na GSR é o que vai "obrigar" o RNAm a "fazer" o caminho da crista (GSR) plataforma (PSR). Síntese de moléculas de RNAr nos procariontes 1. Transcritos a partir de uma molécula única de DNA pela **RNA polimerase** pela sequência 16 -- 23 -- 5. 2. Este RNA transcrito também tem RNAt intercalados com as moléculas de RNAr. 3. A molécula formada a partir do operão de DNAr (RNA 30S) sofre **maturação** por **clivagem** nas partes constituintes que depois se unem às proteínas respectivas (S e L) para formarem as GSR e PSR. Nota: A molécula de RNAr 16S une-se à proteína S e forma a PSR e a molécula de RNAr 23S junta-se com a de 5S e unem-se à proteína L para formar a GSR. Síntese de moléculas de RNAr nos eucariontes Há 5 cromossomas no ser humano, capazes de produzir ribossomas (cromossoma 13, 14, 15, 21, 22). Nucléolo -- expressão nuclear de ribossomas e está localizado no núcleo, quando observamos nucléolos podemos ter a certeza que estão a ser sintetizados ribossomas. Os RNAr 18S, 5.8S e 28S são produtos de transcrição de genes localizados nas regiões NOR -- [Nucleolar organizing regions] -- Nucléolos, o RNAr 5S tem o seu operão fora das regiões NOR, mas ainda no núcleo, a transcrição também é feita pela RNA polimerase, no entanto existem algumas diferenças. 1. O produto de transcrição primário das regiões NOR é um RNA de 45S, com cerca de metade da sua extensão constituída por internal transcribed spacer region -- ITS que é diferente entre espécies e external transcribed spacer region -- ETS que é semelhante em todas (consistem nos intrões). 2. Durante a maturação das moléculas de RNA, removem-se os intrões e os RNAr clivados unem-se às suas proteínas respetivas (S ou L) 3. O RNAr 5S é um produto de transcrição primário que não sofre processos de maturação e isto ocorre no nucleoplasma. Nota: A molécula de RNAr 18S une-se à proteína S e forma o PSR, já a molécula de RNAr 28S junta-se à RNAr 5,8S unem-se à proteína L e forma o GSR. RNAm são moléculas lábeis, ou seja duram pouquíssimo tempo. Além disso, o nucléolo tem uma solubilidade diferente, pois contem muitas proteínas, de notar que não há nenhum separação física entre o nucléolo e o nucleoplasma. Ribossomas livres e ribossomas associados [Ribossomas associados]: estão ligados às membranas do RER, em que todas as proteínas sintetizadas por estes ribossomas são, quando maduras, glicosiladas e secretadas pela célula. [Ribossomas livres]: estão dispersos pelo citoplasma sem localização preferencial; a maior parte das proteínas sintetizadas por estes ribossomas são utilizadas em funções que têm lugar no citoplasma da célula. Polissomas Na síntese proteica é necessária a junção de duas subunidades, após a síntese e libertação do RNAm pelo factor de libertação, as subunidades separam-se e em certas condições fisiológicas vários ribossomas se podem associar à mesma molécula de RNAm, traduzindo e produzindo simultaneamente várias proteínas constituindo os **polissomas** ou **polirribossomas.** Estas estruturas formam-se quer nos ribossomas associados ao RER, quer nos livres citoplasmáticos e o número de ribossomas, o tamanho da molécula de RNAm que formam um polissoma dependem do tamanho da proteína a sintetizar: cada 3 nucleótidos definem um a.a, cada 3 nucleótidos medem 1nm, a distância média entre os centros de dois ribossomas lado a lado é de 35nm e cada ribossoma avança de 3 em 3 nucleótidos. Para a síntese cada ribossoma percorre o RNAm de um extremo ao outro, quando completam o percurso no RNAm, libertam-se e soltam a proteína sintetizada, normalmente apresentam uma configuração em espiral, com a PSR voltada para o interior da mesma e por cada ribossoma que se liberta no final da cadeia de RNAm, une-se um novo ribossoma no início da molécula. **Nota**: O ritmo de trabalho de cada ribossoma é máximo. Núcleo interfásico Esta estrutura foi descrita pela 1ª vez em 1700 por Leeuwenhoek, a partir de 1838, foi considerada um componente citoplasmático comum em todas as células, existe nos eucariontes, normalmente único, havendo excepções. Além disso o núcleo apresenta [pleomorfismo], adaptando a forma nuclear à forma da célula, normalmente a sua posição é central, no entanto, pode variar por a célula apresentar alguma polarização. As células que se dividem têm, ao longo do ciclo celular, o período em que o núcleo tem características interfásicas: em G1, S e G2, quando se encontram nesta forma, distinguem-se na sua constituição vários materiais amorfos e viscoso envolvidos pelo [invólucro nuclear]: os cromossomas, que estão presentes como altamente fibras nucleoproteicas estendidas, denominadas [cromatina], o [nucléolo(s]) que são estruturas densas em eletrões de formato irregular e que atuam na síntese de RNA ribossômico e na montagem de ribossomas, o [nucleoplasma] a substância fluida na qual os solutos do núcleos são dissolvidos e a [matriz nuclear], que é uma rede fibrilar contendo proteínas. Nucleoplasma O **nucleoplasma**, é também chamado **carioplasma**, constitui uma fase aquosa (é um coloide gel-mais próximo ao sólido), onde se encontram embebidos os outros componentes nucleares, nesta estrutura surgem proteínas do metabolismo dos ácidos nucleicos, proteínas ácidas não unidas ao DNA nem ao RNA: ATP, NAD, acetilcoenzima A, iões de potássio, sódio, cálcio e magnésio. Invólucro nuclear Consiste em duas membranas dispostas paralelamente uma à outra que delimitam um espaço **cisterna perinuclear** formada pelo RER na telófase, entre 25 a 40 nm e servem como uma barreira que impede iões, solutos e macromoléculas passem livremente entre o núcleo e o citoplasma. Estas membranas são fundidas em locais formando poros que contêm conjuntos complexos de proteínas -- [poros nucleares]. O invólucro nuclear possui características muito semelhantes ao RER, com quem muitas vezes está intimamente ligado, tais como a composição, a espessura, as mesmas enzimas e funções. A membrana interna está ligada pelas proteínas suas constituintes a um filamento fino, chamada de lâmina nuclear, que fornece suporte mecânico para o invólucro nuclear e serve como um local de fixação para fibras de cromatina na periferia nuclear. Poros nucleares Esta estrutura corresponde ao complexo do poro e o número de poros depende da função celular, além disso a sua estrutura assemelha-se a um cesto de basket virado para o interior. Delimitam um espaço aproximado de 50 nm, é um espaço altamente seletivo, permitindo a troca de materiais entre o núcleo e o citoplasma, sendo que transporta proteínas e complexos ribonucleoproteicos. Para a abertura do poro são necessárias algumas proteínas citosólicas -- [nucleoporinas], em união com a [nucleoplasmina], que alargam o diâmetro do poro. A nucleoporina mantem a estrutura octogonal. Para o exterior -- anel e filamentos citoplasmáticos Para o interior -- anel menor "cesto nuclear" e anel e filamentos nucleoplasmáticos. Cada anel contem 8 proteínas, que ligam o poro à membrana. As proteínas filamentosas existentes na subunidade nucleoplasmática e na citoplasmática são fibrílas. As projecções do nucleoplasma unem-se numa estrutura semelhante a um cesto de basquet, além disso foi detetada actividade ATPase, provavelmente implicada nas transferências núcleo/citoplasma. Cromatina Componente mais abundante do núcleo, apresentando-se sempre associadas a histonas, são ácidos nucleicos com cor. **DNA (desoxirribonucleico)** Duas moléculas polinucleotídicas dispostas em [*α*]{.math.inline}-hélice com rotação para a direita e anti-paralela (2,5 nm de espessura). Os elementos básicos das cadeias são nucleótidos constituídos cada um por: [grupo fosfato], uma [base azotada púrica] (adenina e guanina) e uma [base azotada pirimídica] (citosina e timina). No caso de ser um RNA as bases azotada pirimídicas são a citosina e uracilo e uma [pentose] (açúcar) que no caso do DNA é a desoxirribose e no caso do RNA é a ribose. As pessoas que proposeram a disposição do DNA foram Watson e Crick, para a construção de um DNA o extremo 5' (carbono 5 da pentose) é o início da molécula e o extremo 3' é o "fim" ou seja só conseguimos adicionar moléculas ao carbono 3 da pentose. Já o grupo fosfórico está ligado à pentose pelo carbono 1 através de uma ligação fosfodiéster. Além disso, as bases azotadas estão ligadas entre si pelas pontes de hidrogénio, sendo que a ligação G-C é mais forte do que a A-T. Proteínas As histonas são proteínas com vários aminoácidos básicos de arginina e lisina que entram na composição dos nucleossomas -- o nível mais baixo de organização cromossômica. Cada nucleossoma é constituído por oito proteínas histónicas organizados em octâmeros formados por dois tetrâmeros de histonas iguais duas a duas: duas histonas H2A, duas histonas H2B, 2 histonas H3, duas histonas H4 e uma histona H1 que estabiliza o nucleossoma. Em volta do nucleossoma a fita de DNA enrola-se 2 vezes o que faz com que se reduza 100x de tamanho. Durante a transcrição existem 2 tipos de cromatina: a **heterocromatina** que permanece compactada durante a interfase e esta pode ser de dois tipos: [heterocromatina constitutiva] que permanece no estado compacto em todos os tipos de célula e em todos os momentos, logo o DNA permance sempre silenciado e a [heterocromatina facultativa] que em algumas fases ou certos tipos de organismos encontra-se inativada. Depois temos a **eucromatina** que é a região da cromatina que se encontra desespiralada, ou seja encontra-se ativa para ser transcrita. Estrutura do cromossoma: Dois cromatídeos exactamente iguais, apresentam uma zona de constrição primária -- [centrómero] (uma molécula primária que não está condensada) -- que contém proteínas de ligação às fibras do fuso -- o [cinetocóro], cada cromatídeo apresenta dois braços iguais ou diferentes e podem existir constrições secundárias, que originam regiões satélite ou teloméricas. A posição do centrómero serve como característica morfológica para "arrumar" os cromossomas e fazer um **cariótipo**, alguns problemas durante a divisão celular podem provocar alterações a este conjunto -- [mutações] que muitas vezes [ ] resultam em patologias. Durante a metafase conseguimos visualizar o número de cromossomas e retificar se a repliação foi feita corretamente. Replicação do DNA [Teorias explicativas:] - Teoria conservativa - Teoria semi-conservativa - Teoria dispersiva. [Experiência de Taylor (1957)] Para esta experiência usaram N^15^, azoto pesado e N^14^, azoto leve menos denso e por isso "sobe" na preparação. - As bactérias que tinham sido cultivadas num meio N^15^ possuíam um DNA mais denso, pelo que migrou para o fundo do tubo. - Num meio com N^14^ cada molécula de DNA tem uma cadeia com N^15^ e outra com N^14^, pelo que o DNA subiu um pouco no tubo. - Na segunda geração obtem-se 50% de moléculas com N^14^N^15^, e 50% de moléculas com N^14^, o que significa que esta última ficou acima das outras. - Na terceira geração aparecem 75% de moléculas com N^14^ e 25% de moléculas com N^14^N^15^, logo as primeiras estão acima no tubo relativamente às outras. [Mecanismos de replicação do DNA] A replicação correspode ao conjunto de processos que ocorrem na fase S da interfase. No início, abertura da hélice de DNA pela **DNA helicase**, que permite a separação das duas fitas que formam a molécula, isto ocorre em zonas em que existem sequências específicas de nucleotídeos -- [origens de replicação], as enzimas identificam-nos e formam as [bolhas de replicação], de seguida ocorre a manutenção da estrutura em cadeia simples na zona da forquilha pela união das cadeias de DNA às proteínas de ligação ao DNA monocatenário (DNA com apenas 1 cadeia), onde a **topoisomerase** ou **DNA girase** intervem para libertar a tensão nas extremidades que se criam na cadeia por estarem presas ao núcleo. No início de cada zona de réplica é necessário existir uma **primer de RNA**, indicador da região de início de replicação, sintetizado pela **RNA primase**, e fundamental para que a enzima **DNA polimerase** se ligue fisicamente para iniciar a polimerização das cadeias de DNA. Durante a replicação a DNA polimerase APENAS lê na direção 3'5'. No entanto, o DNA tem duas cadeias dispostas de forma antiparalela, o que significa que durante a replicação, há uma cadeia cuja orientação é de 5'3' ou seja é impeditivo o DNA polimerase ler para replicar: [cadeia leading ou contínua] -- lida no sentido 3'5' e [cadeia lagging ou descontínua] (com fragmentos de Okasaki) -- cuja orientação é 5'3', para isso são formados fragmentos de Okasaki-pequenos fragmentos de DNA-que são lançados para o outro lado de modo a serem lidos de 3'5'. **Replicão** - cada um dos segmentos de DNA que está a ser replicado, o ponto onde se inicia a replicação possui uma conjunto de nucleótidos com sequências específicas - [origem de replicação] ou [sequencia de replicação autónoma] (ARS), nos flancos destas zonas vão aparecer sequências TATA que ajudam na separação do DNA, onde depois aparece zonas GCG, os nucleossomas mantêm-se nas cadeias mãe, originando-se novos nucleossomas, apenas para uma das novas cadeias formadas. Nos procariontes existe apenas uma origem de replicação que prossegue numa direção -- unidirecional -- em plasmídios ou em duas direções opostas -- bidirecional -- em genomas bacterianos e virais, já nos eucariontes existem várias origens de replicação que prosseguem em duas direções opostas -- bidirecional -- criando [forquilhas de replicação]. [Origens de replicação - características] São zonas constituídas por inúmeras unidades com sequências repetitivas, estão flanquedas por regiões ricas em nucleótidos A e T (**TATA boxes**) que facilitam a separação das cadeias de DNA porque as ligações têm apenas duas pontes de hidrogénio (em vez das três entre G e C) [Enzimas de replicação] A enzima mais importante na fase de replicação é a **DNA polimerase**, ela tem a capacidade de retirar e adicionar ácidos nucleicos caso detete um erro. Nos procariontes -- DNAase I, II, e III -- I e III para replicação; II para reparação. Nos eucariontes -- DNAase a, b, g, d, e sendo que o g intervem na mitocôndria e a, b, d, e no núcleo. As DNAase a, d, e têm função diretamente relacionada com a replicação e a DNAase b -- função relacionada com a reparação. No entanto, todas as DNAases sintetizam DNA no sentido 5'3' adicionando novos dNTP'S na extremidade 3' -- replicação contínua/avançada/leading e replicação descontínua/atrasada/lagging. **Nota**: DNAase I/ Endonucleases -- remoção primer RNA e DNAligase -- ligam os fragmentos de Okasaki. [Correção dos erros de cópia e reparação do DNA] Dois tipos de mecanismos para corrigir os erros: **Proofreading** -- a DNAase retrocede no último nucleótido emparelhado. Se não estiver correto, reverte para atividade exonucleásica 3'5' (DNAase I, II, III, g, d, e) e susbtitui o nucleótido. **Mismatch repair system** -- ocorre imediatamente após a conclusão do processo de replicação -- os erros geram torções no esqueleto de DNA e essa é a forma como se identificam os erros. Nos procariontes: 1. Processo inicia-se por [endonucleases] que cortam os flancos dos erros; 2. DNA removido por [exonucleases]; 3. [DNA polimerase] substitui o nucleótido mal emparelhado; 4. [DNA ligase] liga o novo fragmento à cadeia formada Nos eucariontes: 1. Remoção por uma **glicolase** da base azotada do nucleótido que marca o início do fragmento a remover -- 2 a 10 nucleótidos. 2. Remoção por uma **liase** -- remoção e reparação restrita ao nucleótido a substituir. Para distinguir a cadeia nova da parental utiliza-se a metilação por ação de metilases de A eC, pois a cadeia parental tem mais grupos metilo do que a cadeia nova, isto no caso das bactérias.