O núcleo celular abriga o material genético, os cromossomos, filamentos compostos por DNA e proteínas, onde se encontram os genes. Os genes, por sua vez, abrigam as instruções que comandam todo o funcionamento da célula. A maioria das células possui apenas um núcleo. Nossas hemácias, células presentes no sangue, por exemplo, não têm núcleo, enquanto nossas fibras musculares são multinucleadas.

1. Componentes do Núcleo

1.1 Carioteca ou Envelope Nuclear

O núcleo é delimitado pela carioteca, uma estrutura complexa constituída por duas membranas lipoproteicas justapostas e forrada internamente por filamentos proteicos. A carioteca tem diversos poros, através dos quais ocorre troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma.

1.2 Cromatina

A cromatina é o conjunto de cromossomos presente no núcleo das células em interfase, isto é, que não estão em processo de divisão.

1.3 Nucléolos

Nucléolos são massas densas e arredondadas presentes no interior do núcleo. São constituídos de ribossomos em processo de amadurecimento. Uma vez amadurecidos, os ribossomos migrarão para o citoplasma, onde sintetizarão proteínas. A principal substância constituinte dos ribossomos é o RNA ribossômico. Geralmente há um ou dois nucléolos por núcleo.

1.4 Nucleoplasma ou Cariolinfa

É uma solução aquosa presente no núcleo, onde estão mergulhados a cromatina e os nucléolos.

1.5 Cromossomos

Cromossomo é uma estrutura filamentosa, constituída por uma longa molécula de DNA associada a proteínas, sendo que no DNA estão inscritas instruções para o funcionamento da célula, os genes.

Nas células eucarióticas há geralmente vários cromossomos, que diferem em tamanho e quanto aos genes que possuem. Já nas células procarióticas, todos os genes estão contidos em uma única molécula de DNA circular (isto é, com as extremidades unidas), que constitui o cromossomo bacteriano.

O número de cromossomos no núcleo depende da espécie. Na espécie humana, há por exemplo, com exceção dos gametas, 46 cromossomos no núcleo. As células do chimpanzé possuem 48 cromossomos enquanto as da mosca Drosophila melanogaster, apenas 8.

1.5.1 Arquitetura dos Cromossomos Eucarióticos

Os cromossomos das células eucarióticas têm sempre a mesma estrutura básica: uma longa molécula de DNA que dá duas voltas sobre um minúsculo grão constituído por oito moléculas de proteínas denominadas histonas. Os grãos de histona com DNA enrolado constituem unidades estruturais, os nucleossomos, que se repetem ao longo do cromossomo.

Nucleossomos vizinhos se associam, formando uma molécula helicoidal compacta, denominado fibra cromossômica ou solenoide. Ao longo de seu comprimento, a fibra cromossômica se associa a proteínas em determinadas regiões para dar sustentação “esquelética” ao cromossomo. Essas regiões associadas a proteínas constituem o cromonema. Quando a célula está em processo de divisão, o cromonema enrola-se sobre si mesmo, assumindo um estado altamente compacto.

Um dos principais preparativos para a reprodução celular é duplicar cada um dos cromossomos, que serão repartidos igualmente entre as duas células que se originarão. Nesse processo, cada filamento cromossômico produz outro idêntico, e os dois permanecem unidos por uma região cromossômica denominada centrômero. As cópias unidas de um cromossomo duplicado são denominadas cromátides-irmãs.

Ao iniciar a divisão celular, as cromátides-irmãs condensam-se independentemente, mas se mantêm unidas. O cromossomo, com a condensação, encurta e torna-se mais grosso, assumindo o aspecto de um bastão duplo, constituído por duas cromátides condensadas.

1.5.2 Classificação dos Cromossomos 

O centrômero divide o cromossomo em duas partes, denominadas pelos citologistas braços cromossômicos. O tamanho relativo dos braços cromossômicos serve de critério para classificar os cromossomos em quatro tipos:

• a) metacêntrico: o centrômero está no meio e os dois braços tem aproximadamente o mesmo tamanho;
• b) sub-metacêntrico: o centrômero é um pouco deslocado da região mediana e os braços tem tamanho desigual;
• c) acrocêntrico: o centrômero é localiza-se longe da região mediana e os braços tem tamanho desigual.
• d) telocêntrico: o centrômero se localiza junto a uma das extremidades do cromossomo e há praticamente um só braço.

As extremidades dos cromossomos possuem organização especial e são denominadas telômeros.

1.5.3 O Conceito de Genoma

Ao conjunto de moléculas de DNA de uma espécie é dado o nome de genoma. Na espécie humana, o genoma é constituído por 24 moléculas de DNA distintas; sendo que 22 desses são denominados autossomos e identificados por números de 1 a 22; os dois restantes são chamados cromossomos sexuais, identificados pelas letras X e Y.

1.5.4 Cromossomos Homólogos

Cada célula do corpo de um ser humano contém 46 cromossomos, sendo que homens têm 22 pares de autossomos e um par XY de cromossomos sexuais, enquanto mulheres têm 22 pares de autossomos e um par XX de cromossomos sexuais, totalizando 46 cromossomos em cada indivíduo. Óvulos humanos contêm 22 autossomos e um cromossomo sexual X. Espermatozoides humanos contêm também 22 autossomos e um cromossomo sexual, que pode ser tanto X quanto Y. Teoricamente, metade dos espermatozoides produzidos por um homem tem o cromossomo X e a outra metade tem o cromossomo Y.

Quando um espermatozoide se funde ao óvulo, na fecundação, dois conjuntos de cromossomos se reúnem no núcleo da primeira célula do novo ser, denominada zigoto, que contém portanto, 23 cromossomos do pai e 23 cromossomos da mãe. Se o espermatozoide conter um cromossomo X, o par de cromossomos sexuais da nova célula será XX, correspondente ao sexo feminino. Se o espermatozoide conter um cromossomo Y, o par de cromossomos sexuais da nova célula será XY, correspondente ao sexo masculino.

Pouco antes de se dividir, o zigoto duplica todos os seus cromossomos, para que quando a divisão ocorra, cada célula-filha tenha réplicas exatas dos 46 cromossomos dos genitores. Antes de toda divisão celular esse processo se repete, de modo que todas as células do corpo do indivíduo têm cópias iguais aos cromossomos presentes originalmente no zigoto. São denominados cromossomos homólogos os dois representantes de cada par cromossômico, originários dos gametas.

Células que apresentam pares de cromossomos homólogos são chamadas de células diploides, ou 2n, sendo que todas as células do nosso corpo, com exceção dos gametas, são 2n. Células com apenas um lote de cromossomos são chamadas células haploides, ou n. Óvulos e espermatozoides (os gametas) são um exemplo.

Cromossomos homólogos têm mesmo tamanho, mesma forma e genes equivalentes, localizados nas mesmas posições ao longo do filamento cromossômico.