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6 ME = microscópio eletrônico.

7 RER = retículo endoplasmático rugoso ou granuloso

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11 Análises detalhadas, que incluem reconstituição por computador, permitiram a reconstrução de modelos tridimensionais dos complexos de poro. Eles são constituídos por dois anéis com arranjo octogonal e estabelecem o perímetro do poro. Cada anel é ancorado na bicamada lipídica, nos pontos em que as membranas interna e externa estão fundidas. A eles se conectam oito fibrilas radiais que se dirigem ao canal central. Estruturas filamentosas se estendem dos anéis citoplasmático e nuclear, constituindo uma estrutura semelhante a uma cesta de basquete apenas no lado nuclear. Acredita-se existirem cerca de 100 proteínas diferentes constituindo esses componentes do complexo de poro. Elas são coletivamente chamadas de nucleoporinas. O canal central tem aproximadamente 40 nm de diâmetro, e uma estrutura em forma de grânulo (grânulo central) costuma ser vista em seu interior. Alguns pesquisadores acreditam que ela é um componente intrínseco do complexo de poro que regula o transporte de moléculas através do canal central; outros propõem tratar-se de macromoléculas em trânsito entre o núcleo e o citoplasma. As proteínas da lâmina nuclear estão associadas à membrana nuclear interna e se interrompem nos poros. A associação do complexo raio-anel leva ao estabelecimento de canais entre os raios, fechando parcialmente a abertura do complexo de poro.

12 O grânulo central é também denominado de complexo transportador ou núcleo central (central plug).

13 Dois mecanismos diferentes são utilizados no trânsito de moléculas através dos complexos de poro. Moléculas com até 9 nm de diâmetro atravessam rapidamente o complexo de poro nos dois sentidos. Elas se difundem passivamente através dos canais estabelecidos pelos raios do complexo de poro. A maioria das proteínas e RNA são, no entanto, grandes demais para se difundirem por esses canais. Essas macromoléculas atravessam os complexos de poro por um processo que consome energia, onde tanto as proteínas quanto os RNAs são reconhecidos e transportados seletivamente. Esse transporte ocorre através de um mecanismo regulado, que permite a abertura dos canais até um diâmetro aproximado de 25 nm, em resposta a sinais apropriados. As proteínas próprias do núcleo são sintetizadas no citoplasma com um sinal de localização nuclear, constituído por um segmento de 4-8 aminoácidos, rico em lisina e arginina. Essas proteínas marcadas para destino nuclear atravessam os complexos de poro por um mecanismo que consome energia fornecida pelo ATP e pelo GTP. O sinal nuclear específico é reconhecido por uma proteína citoplasmática, a importina, que se liga à proteína a ser transportadas e estabelece a sua ligação com o complexo de poro, promovendo a sua translocação através do poro. Após o transporte, a importina se desliga da proteína e retorna ao citoplasma. O sinal de localização nuclear não é removido depois que a proteína entra no núcleo, o que permite sua reintrodução quando o envoltório nuclear se refaz após a mitose. A exportação de RNAs do núcleo para o citoplasma ocorre também por um processo ativo, mediado por receptores específicos. Os RNAs transcritos no núcleo que desempenham sua função no citoplasma (mrna, trna e rrna) são exportados como complexos RNA-proteínas. Os sinais que dirigem a exportação nuclear podem estar presentes nos próprios RNAs ou nas proteínas. As moléculas de mrna estão complexadas com cerca de 20 proteínas, formando as ribonucleoproteínas nucleares heterogêneas ou hnrnps. Pelo menos um dessas proteínas pode conter um sinal de exportação nuclear e atuar como transportadora do mrna durante sua exportação para o citoplasma. Também os rrnas são exportados do núcleo na forma de partículas complexadas com proteínas, ou seja, de subunidades ribossômicas. Sua exportação também pode ser mediada por sinais presentes nas proteínas ribosômicas. Não se sabe ainda como ocorre a exportação dos trnas.

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16 * As histonas se ligam ao DNA graças à interação de seus radicais amino com os radicais fosfato do DNA. Nem todos os radicais fosfato estão neutralizados pelas histonas, o que confere à cromatina um caráter ácido (afinidade por corantes básicos).

17 Cada cromossomo contém um único duplex de DNA, compactado em uma fibra que se estende continuamente ao longo de todo o cromossomo. Assim, no que diz respeito à cromatina interfásica e ao cromossomo mitótico, podemos explicar a compactação de uma molécula de DNA única e extremamente longa, em uma forma na qual pode ser transcrita e replicada e também ser ciclicamente mais ou menos comprimida. A disposição da cromatina dentro do núcleo e o seu grau de condensação variam de um tipo celular para outro (são característicos de cada tipo celular). Além disso, a mesma célula pode apresentar a cromatina com vários graus de condensação, de acordo com o estágio funcional e com o estado de diferenciação em que se encontra.

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19 Os genes localizados na eucromatina podem se expressar ou não, dependendo do tipo celular e de suas necessidades metabólicas. Existem pelo menos duas formas de eucromatina: cerca de 10% na forma de cromatina ativa, que é menos condensada, e o restante na forma de cromatina inativa, que é mais condensada. A heterocromatina constitutiva está sempre condensada. Consiste, na maior parte, de DNA repetitivo e é encontrada nos centrômeros e ao redor deles e em algumas outras regiões. Ela passa pelo ciclo celular com poucas mudanças no seu grau de condensação. Forma uma série de massas discretas, mas, frequentemente, as diversas regiões de cromatina agregam-se em um cromocentro densamente corado. A heterocromatina facultativa pode existir tanto na forma geneticamente ativa (descondensada) quanto na forma inativa (condensada), como no caso da inativação do cromossomo X em mamíferos (corpúsculo de Barr). A mesma fibra cromatínica pode apresentar regiões eucromáticas contínuas com regiões heterocromáticas. Assim, o material genético é organizado de modo que diferentes estados de compactação sejam mantidos lado a lado, possibilitando a ocorrência de alterações cíclicas no nível de compactação da cromatina entre a intérfase e a divisão, e entre as diferentes fases da vida da célula.

20 Os cromossomos normais têm um só centrômero, o qual é visto ao microscópio como uma constrição primária, a região em que as cromátides-irmãs estão unidas. O centrômero é essencial para a segregação durante a divisão celular. Funções: ponto de ligação das fibras de microtúbulos durante a divisão celular; ponto de reunião de cromátides-irmãs; motor mecano-químico responsável pelo movimento dos cromossomos para os pólos da célula e conclusão da divisão celular. Durante a prófase tardia, um par de cinetócoros forma-se em cada centrômero, cada um ligado a uma das cromátides-irmãs. Múltiplos microtúbulos ligam-se a cada cinetócoro, ligando o centrômero de um cromossomo aos dois pólos do fuso. Os cinetócoros desempenham um papel fundamental nesse processo, controlando a reunião e a separação dos microtúbulos acoplados e, por meio da presença de moléculas motoras, dirigindo o movimento cromossômico. Os telômeros são estruturas especializadas, constituídas por DNA repetitivo (repetições em tandem ou agrupadas) e proteína, que cobrem as extremidades dos cromossomos eucarióticos. Funções prováveis: manter a integridade estrutural do cromossomo: se um telômero for perdido, a extremidade cromossômica resultante fica instável, tendendo a fundir-se com as extremidades de outros cromossomos quebrados ou envolver-se em eventos de recombinação ou ser degradada. garantir a replicação completa das extremidades codificadoras dos cromossomos: durante a replicação do DNA, a síntese da fita atrasada é descontínua e requer a presença de algum DNA à frente para um primer de RNA. auxiliar o estabelecimento da arquitetura tridimencional do núcleo e/ou do pareamento cromossômico: as extremidades dos cromossomos parecem estar ligadas à membrana nuclear, sugerindo que os telômeros auxiliam no posicionamento dos cromossomos. auxiliar no reconhecimento entre cromossomos homólogos para pareamento na meiose. Origens de replicação: necessárias para que ocorra a replicação do DNA na fase S da intérfase. São sequencias de DNA situadas próximas aos pontos onde a síntese de DNA é iniciada, que controlam o início da replicação. Nos eucariotos existem várias origens da replicação autônomas ao longo de uma única molécula (para cada origem, duas forquilhas de replicação bidirecionais).

21 As histonas H3 e H4 apresentam sequências idênticas em organismos tão distintos quanto a ervilha e o boi, sugerindo que elas desempenham funções idênticas em todos os eucariontes. Os tipos H2A e H2B possuem também sequências idênticas, com algumas variações espécie-específicas. Em alguns tecidos, a H1 é substituída por histonas especiais. Por exemplo, em eritrócitos nucleados de aves, a histona H5 é encontrada em substituição à H1.

22 A porção enovelada da molécula das histonas contém alta percentagem de aminoácidos hidrofóbicos, e sua associação com o DNA deve-se à interações hidrofóbicas. Pode-se separar, por processos químicos, a molécula de DNA das moléculas de histonas. Mas quando o DNA e as histonas são colocados juntos em condições favoráveis, ocorre novamente a formação espontânea de nucleossomos.

23 O nucleossomo é uma partícula de forma cilíndrica achatada, com 10 nm de diâmetro e 6 nm de altura. Cada nucleossomo é constituído por 200 pb de DNA associados a um octâmero de histonas e a uma molécula de histona H1. O octâmero é formado por duas moléculas de cada uma das histonas H2A, H2B, H3 e H4. A molécula de H1 se associa externamente ao DNA que envolve o octâmero. Cada nucleossomo é formado por um centro ou cerne, constituído pelo octâmero de histonas H2A, H2B, H3 e H4, em torno do qual se enrola um segmento de DNA de aproximadamente 146 pb. Conectando um centro de nucleossomo a outro, encontra-se um segmento de DNA não associado a proteínas com 15 até 100 pb, chamado DNA de ligação.

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25 Dois tipos de fibras cromatínicas são encontradas no núcleo interfásico: a fibra de 10 nm de diâmetro ou nucleofilamento e a fibra de 30 nm ou solenóide. A fibra de 10 nm constitui o primeiro nível de compactação da cromatina e é formada pela associação de nucleossomos adjacentes. A organização dessa fibra depende da interação entre as histonas H1 de nucleossomos vizinhos. A histona H1 de um nucleossomo liga-se através de sua extremidade amino-terminal, à extremidade carboxi-terminal da H1 do nucleossomo adjacente, em um arranjo cabeça-cauda. Com essa organização, o DNA de ligação não é mais observado na fibra de 10 nm. A fibra de 30 nm constitui o segundo nível de organização da cromatina e é formada pelo enovelamento da fibra de 10 nm em uma estrutura helicoidal. Cada volta da espiral contém 6 nucleossomos organizados radialmente, ficando a histona H1 localizada no interior da fibra. A histona H1, juntamente com íons Mg 2+ em concentração adequada, tem papel preponderante na formação e estabilização dessa fibra. Durante a intérfase, a cromatina que contém os genes ativamente transcritos é formada, em sua maioria, por fibras de 30 nm, enquanto cerca de 10% estão na forma de fibras de 10 nm, permitindo o acesso às enzimas envolvidas na transcrição.

26 Ainda no núcleo interfásico, as fibras de 30 nm podem se organizar em grandes alças que se prendem ao envoltório nuclear através da lâmina nuclear. Cerca de 10% da cromatina interfásica também se encontra em um estado altamente condensado a heterocromatina. Níveis superiores de compactação da cromatina parecem envolver, principalmente, as proteínas não-histônicas. A histona H1 parece, no máximo, participar também do processo de compactação, uma vez que a sua fosforilação, durante a prófase, determina a condensação dos cromossomos.

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29 MO= microscopia óptica Os nucléolos são corpúsculos arredondados de aspecto esponjoso, mergulhados diretamente no nucleoplasma, uma vez que não possuem membrana envolvente. A porção fibrilar densa é mais central e é formada por RNAr (RNA ribossômico) e proteínas ribossomais. A porção granular é mais periférica e é formada por subunidades ribossômicas em formação. A região organizadora do nucléolo é a cromatina associada ao nucléolo, que na divisão encontra-se nos satélites dos cromossomos acrocêntricos. Não é uma estrutura compacta, pois nota-se a invasão do nucleoplasma. Forma os ribossomos a partir das proteínas ribossômicas, que são importadas do citoplasma e se associam com o RNAr.

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34 Cariocinese= divisão do núcleo (fase que também recebe o nome de mitose no livro do Junqueira). Citocinese = divisão do citoplasma Podemos também definir o ciclo celular como sendo uma sequência de eventos controlados que leva ao crescimento e divisão celular.

35 G0 é um estado quiescente no qual as células adultas maduras podem ficar por tempo indeterminado. Neste estágio, as células, desprovidas de fatores de crescimento, mantêm baixo metabolismo, com baixa velocidade de síntese de macromoléculas. Desse estado, alguns tipos celulares podem disparar para a fase proliferativa mediante um estímulo apropriado (nutrientes, hormônios de crescimento ou estímulo mecânico, como uma lesão, por exemplo). Ou seja, nesse estágio, as células permanecem metabolicamente ativas, mas não se dividem ou então, se dividem apenas quando estimuladas por sinais extracelulares, com a finalidade de renovação tecidual após morte ou lesão celular (hepatócitos por exemplo, que entram em G0, mas após dano ao órgão podem voltar a G1 e continuar o ciclo celular). G0 depende da história da célula a longo prazo: em cada tipo celular, cada fase do desenvolvimento do animal obedece a leis distintas, o que reflete as diferenças em sua maquinaria de controle interno. Por exemplo, no corpo humano algumas células como os neurônios que não continuam se replicando e sim se mantendo e criando comunicações intercelulares. O estado G0 está muito relacionado com a redução progressiva das sequências teloméricas do DNA durante as sucessivas divisões celulares, sugerindo que G0 pode ser provocado pela incapacidade de manter o comprimento dos telômeros (ou porque as células são deficientes em telomerase). G1 ("Gap 1") Intervalo após a mitose durante o qual as células se preparam para iniciar a síntese de DNA. Este período é caracterizado pela transcrição gênica e tradução, levando à síntese de proteínas necessárias para a síntese de DNA. S Período no qual ocorre a duplicação do DNA celular. G2 ("Gap 2") Intervalo após a síntese de DNA, durante o qual as células se preparam para a divisão. M Período de divisão celular (mitose ou meiose).

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37 Antes que a célula possa se dividir ela tem que crescer até alcançar um tamanho adequado e constante. Em função disto, cerca de 95% do ciclo são gastos em intérfase, mas o tempo médio total desta fase é variável de tipo celular para tipo celular. A duração varia também com as condições fisiológicas em que a célula se encontra, como idade celular, disponibilidade de hormônios e de fatores de crescimento, temperatura, pressão osmótica, pressão hidrostática e pressão de oxigênio externas, e mesmo com o ritmo circadiano que ocorre em animais. Existem também notáveis diferenças quanto à duração do ciclo celular entre os organismos. Em geral o ciclo dura 12 horas, em tecidos de mamíferos com crescimento muito rápido, e 24 horas em tecidos com crescimento mais lento. Em eucariotos unicelulares (leveduras, por exemplo) o tempo de geração é bem mais curto (aproximadamente 1 hora e meia para a formação de duas célulasfilhas). Nas células embrionárias, G1 é ausente ou tem duração negligenciável logo após a fertilização. Neste caso, não ocorre crescimento celular. De todas as fases do ciclo, G1 é a mais variável na maioria das células de animais e plantas. Em geral ocupa muitas horas, durante as quais as células crescem. Esse período pode variar individualmente de célula para célula, pois é o que mais sofre influência de fatores extracelulares. Também é o período em que vários inibidores e mutações são capazes de bloquear a proliferação. Depois que as células entram na fase S, fatores extracelulares não mais determinam os eventos do ciclo celular, os quais passam a depender de controles disparados intracelularmente. Portanto, as demais etapas do ciclo, incluindo a mitose, têm tempos de duração mais constantes. A mitose dura mais ou menos 1 hora. G2 em geral tem duração de 2 a 4 horas e o período S dura de 7 a 8 horas. Apesar dessas fases serem mais constantes, a duração de cada uma varia entre espécies e também entre diferentes estágios do desenvolvimento de um mesmo indivíduo. Nas células embrionárias, G1 é ausente ou tem duração negligenciável logo após a fertilização. Neste caso, não ocorre crescimento celular.

38 O ciclo pode durar algumas horas em tecidos de renovação rápida e até meses em outros tipos celulares. Alguns tipos de células (terminalmente diferenciadas) não se dividem e permanecem em G0. Outras entram em G0 e, após um dano ao órgão, voltam a G1 e continuam o ciclo celular (ex: células hepáticas)

39 O equilíbrio entre a proliferação celular e a manutenção do número de células nos tecidos é alcançado através da apoptose.

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42 Quando ocorrem mutações, proto-oncogenes tornam-se oncogenes, que são carcinogênicos e causam multiplicação celular excessiva. Essas mutações levam o protooncogene a expressar em excesso sua proteína estimuladora do crescimento ou a produzir uma forma mais ativa. Os genes supressores de tumores, em contraste, contribuem para o desenvolvimento de câncer quando são inativados por mutações. O resultado é a perda da ação de genes supressores funcionais, o que priva a célula de controles cruciais para a inibição de crescimento inapropriado.

43 Substâncias de natureza polipeptídica = polipeptídeos e proteínas. Em geral, os polipeptídeos com 100 ou mais aminoácidos são chamados de proteínas, e aqueles com mais de 10 e menos de 100 aminoácidos são denominados polipeptídeos. Antes que a célula possa se dividir ela tem que crescer até alcançar um tamanho adequado e constante, o que depende, entre outros fatores, da disponibilidade dos fatores de crescimento. Crescimento celular= aumento da massa celular através da síntese de proteínas e outras macromoléculas.

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45 Os fatores de crescimento que estimulam a proliferação celular (mitógenos) podem ser divididos em dois grandes grupos: fatores de competência e fatores de progressão. Os fatores de competência, tais como o fator de crescimento de fibroblastos (FGF), fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF), fator de crescimento de hepatócito (HGF) e o fator de crescimento mitógeno de Bischoff para células precursoras de mioblastos, os quais atuam inicialmente e são diretamente responsáveis pela reentrada da célula no ciclo de divisão celular, ou seja, pela sua passagem do estágio G0 para G1. Já os fatores de progressão, como o fator de crescimento semelhante à insulina 1 e 2 (IGF-1 e IGF-2) e o fator de crescimento epidérmico (EGF), atuam posteriormente no ciclo celular e estimulam a fase de replicação do DNA, que representa a passagem da fase G1 para S do ciclo. Assim, os fatores de competência estimulam o crescimento de células (aumento de massa celular), promovendo a síntese de proteínas e outras macromoléculas e inibindo a sua degradação, enquanto os fatores de progressão controlam a taxa de divisão celular atuando na fase G1 do ciclo celular. O resultado final é a ativação de complexos G1/S-Cdk, que superam as barreiras inibidoras que normalmente bloqueiam a progressão para a fase G1-S (ver aula sobre Controle e regulação do ciclo celular).

46 Receptores de superfície: 1- Receptores com atividade tirosina quinase intrínseca autofosforilação. 2- Receptores sem atividade catalítica intrínseca ativam proteínas citosólicas (tirosina quinsase) que fosforilam o receptor. 3- Receptores associadas a proteína G geram mensageiros secundários intracitoplasmáticos Sistema de transdução de sinais: processo pelo qual sinais extracelulares são detectados e convertidos em sinais intracelulares o que gera uma resposta celular específica. A célula estável, após a cascata de fosforilação proteica, entra no ciclo celular (sai de G0 e entra em G1). O sistema de transdução de sinais transfere a informação para o núcleo, onde ocorre alterações na expressão gênica (transcrição dos genes) controlado for fatores reguladores conhecidos como fatores de transcrição.

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48 Caso a célula não receba os estímulos necessários (fatores de crescimento e hormônios) para romper o ponto de restrição, ela entra em G0. Uma vez que tenha passado pelo ponto de restrição (ponto R), a célula está comprometida a prosseguir até o final da divisão, mesmo na ausência de estímulos adicionais.

49 Ponto de checagem G1/S: ponto de restrição Ponto de checagem de replicação do DNA: transição G2/M Ponto de checagem do fuso mitótico: transição metáfase/anáfase

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52 MPF também é conhecido como Fator Promotor da Fase M.

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56 Os centrossomos são constituídos por um par de centríolos (que se denomina diplossomo) e um material pericentriolar amorfo e eletrodenso, a partir do qual emanam fibras de microtúbulos radiais. Os centrossomos mas as fibras radiais compõem o chamado áster.

57 Com o rompimento do envoltório nuclear, não há mais limites físicos entre o citoplasma e o material nuclear. Esses eventos ocorridos a partir do rompimento do envoltório nuclear são considerados por muitos autores como uma etapa distinta denominada prometáfase.

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73 Sinapse cromossômica é o emparelhamento (pareamento) de pares de cromossomos homólogos possibilitada pela formação do complexo sinaptonêmico, uma elaborada estrutura constituída por diversas proteínas que formam um longo eixo central e duas barras laterais às quais se associam cromossomos homólogos. É altamente específico; colocando em contato cada ponto de um cromossomo com o seu correspondente. Essa ligação forma um par de cromossomos chamado "bivalente".

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76 Durante a diacinese os quiasmas são mantidos, o que é importante para a distribuição correta dos cromossomos. A falta de quiasmas pode levar a uma segregação incorreta dos cromossomos homólogos na anáfase.

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87 Intercinese: curto intervalo entre a primeira e a segunda divisões da meiose. Nem sempre existe intercinese entre as duas divisões da meiose, ou esta é tão curta que pode ser considerada como inexistente.

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89 Na maioria dos vertebrados, assim como em muitos invertebrados, as divisões meióticas para a formação do óvulo não são completadas antes que a fertilização ocorra. Como regra geral, o desenvolvimento é interrompido durante a prófase I da primeira divisão meiótica. A meiose é retomada e se completa na época da ovulação (maioria dos mamíferos) ou logo após a fertilização (muitos invertebrados, peixes teleósteos, anfíbios e répteis). Em seres humanos, a segunda divisão meiótica somente se completa após a penetração do espermatozoide no ovócito II.

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