O núcleo celular, organelo primeiramente descrito por Franz Bauer, em 1802, é uma estrutura presente nas células eucariontes, que contém o ADN (ou DNA) da célula. É delimitado pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma através dos poros nucleares. O núcleo possui duas funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações genéticas da célula. O seu diâmetro pode variar de 11 a 22.25 μm.
Além do material genético, o núcleo também possui algumas proteínas com a função de regular a expressão gênica, que envolve processos complexos de transcrição, pré-processamento do mRNA (RNA mensageiro), e o transporte do mRNA formado para o citoplasma. Dentro do núcleo ainda se encontra uma estrutura denominada nucléolo, que é responsável pela produção de subunidades dos ribossomos. O envoltório nuclear é responsável tanto por separar as reações químicas que ocorrem dentro do citoplasma daquelas que ocorrem dentro do núcleo, quanto por permitir a comunicação entre esses dois ambientes. Essa comunicação é realizada pelos poros nucleares que se formam da fusão entre a membrana interna e a externa do envoltório nuclear.
O interior do núcleo é composto por uma matriz denominada de nucleoplasma, que é um líquido de consistência gelatinosa, similar ao citoplasma. Dentro dele estão presentes várias substâncias necessárias para o funcionamento do núcleo, incluindo bases nitrogenadas, enzimas, proteínas e fatores de transcrição. Também existe uma rede de fibras dentro do nucleoplasma (chamada de matriz nuclear), cuja função ainda está sendo discutida.
O ADN presente no núcleo encontra-se geralmente organizado na forma de cromatina (que pode ser eucromatina ou heterocromatina), durante o período de interfase. Durante a divisão celular, porém, o material genético é organizado na forma de cromossomos. Sua posição é geralmente central, acompanhando o formato da célula, mas isso pode variar de uma para outra. Nos eritrócitos dos mamíferos, o núcleo está ausente.
O núcleo celular é uma estrutura envolta
por membrana que protege o DNA nas células eucariotas (desde fungos até plantas
e animais). Há alguns organismos que não possuem núcleo e outras
estruturas organizadas, os procariotos, como é o caso das bactérias.
A membrana do núcleo é denominada
carioteca e é muito semelhante em composição à membrana plasmática, com
dupla camada lipoproteica. Possui inúmeros poros, que permitem a comunicação com
o citoplasma e o fluxo de diversas substâncias, como os RNAs. Observe a presença
desses poros, nesta foto de microscopia de transmissão eletrônica ao
lado.
Na maioria de nossas células, há apenas um
núcleo, esférico e de posição central, mas há células que não possuem núcleo
(ex: glóbulos vermelhos) e células que possuem mais de um núcleo (ex: células
musculares).
A matriz no interior do núcleo é o
nucleoplasma, que semelhante ao citoplasma, forma um gel proteico onde todas as
estruturas estão inseridas.
E que estruturas são essas? É no núcleo que
estão nossos cromossomos,
que comandam o funcionamento da célula, e é onde ocorrem os processos de replicação
e transcrição. Na verdade, quando a célula não está em divisão, os
cromossomos ficam de uma maneira mais relaxada, um pouco menos espiralada, que
se dá o nome de cromatina. A função primordial do núcleo, portanto, é proteger o
nosso DNA.
Outra estrutura visível ao microscópico é o
nucléolo, que se encontra dentro no núcleo. Nesta região estão sendo
transcritos os RNAs ribossômicos que formarão os ribossomos, estruturas
indispensáveis para a síntese proteica. Como a taxa de formação desse tipo de
RNA é muito alta, ele se acumula no núcleo e forma uma massa densa, o
nucléolo.
O núcleo tem uma estreita relação com o
Reticulo Endoplasmático, que contém ribossomos aderidos, que fazem a
síntese de proteínas. Isso pode ser evidenciado na foto de microscopia de
transmissão eletrônica ao lado (colorida artificialmente), onde o núcleo está
representado em verde, o retículo endoplasmático em vermelho, os ribossomos em
pontos pretos em volta do retículo e as mitocôndrias em turquesa.
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