Struttura e funzioni del nucleo e del nucleolo nelle cellule

Differenze tra procarioti ed eucarioti

Nei procarioti il materiale genetico e’ mescolato al citoplasma. Negli eucarioti e’ segregato all’interno di un territorio circoscritto da involucro (involucro nucleare) . È l’organulo più voluminoso della cellula. Solitamente appare sferico (può essere allungato, lobato, discoidale).

Struttura e funzione del nucleo

Struttura del nucleo. La forma, le dimensioni e la posizione del nucleo nella cellula variano notevolmente e dipendono da numerosi fattori quali il momento funzionale, i ritmi circadiani, il tipo di tessuto.
Solitamente ogni cellula presenta un nucleo. Esistono:- cellule polinucleate:

• sincizi: più’ cellule uniscono i loro nuclei nello stesso citoplasma

• plasmidi: in un’unica cellula il nucleo si divide più volte senza divisione del citoplasma

- cellule prive di nucleo Es. globuli rossi dei mammiferi

Esistono cellule prive di nucleo come gli Eritrociti.

Esistono anche cellule polinucleate: i sincizi, in cui più cellule uniscono i loro nuclei nello stesso citoplasma.

cellule polinucleate. In un’unica cellula il nucleo è diviso più volte ed il citoplasma no.

cellule polinucleate: Osteoclasti. Nel tessuto osseo sono presenti cellule polinucleate attive nel riassorbimento e nella lisi del tessuto Sono per questa attivutà ricche di lisosomi; hanno un citoplasma acidofilo.

Funzioni del nucleo

Funzioni del Nucleo. E’ preposto:

1) alla direzione dei processi di sintesi che si attuano nel citoplasma

2) alla trasmissione dei caratteri ereditari

Tutte le proteine sono sintetizzate nel citoplasma e trasferite al nucleo.

Nel nucleo avvengono in modo regolato precise azioni come:

- Duplicazione del genoma ( (insieme delle sequenze di DNA)

- Trascrizione e processamento dell’

- Controllo temporale dell’

- Riparazione del DNA

Contiene: 1) un 30 % di DNA

2) un 15 % di RNA

3) una grande quantita’ di nucleoproteine istoniche e non istoniche

Gli istoni sono proteine dal basso PM con alto contenuto di aminoacidi; essi si legano bene al DNA.

Le proteine non istoniche non legano DNA.

Involucro nucleare e pori

L’involucro nucleare è costituito da una doppia membrana lipidica.

Membrana nucleare interna e Membrana nucleare esterna sono Separate da uno spazio (10-30 nm) (cisterna perinucleare).

L’involucro nucleare è un sistema di due citomembrane che circonda il nucleo interfasico e lo separa dal citoplasma. E’ costituito da due membrane parallele che delimitano uno spazio perinucleare o cisterna perinucleare.

La membrana esterna dell’involucro è in rapporto diretto con il reticolo endoplasmatico. Nelle plasmacellule la membrana esterna è uguale a quella del RER. La membrana interna è liscia ed è separata dal nucleo da una lamina nucleare formata da tre proteine: le laminine A, B e C. La membrana nucleare esterna è in contatto con il citoplasma e si continua con il RER.

Sistema membranoso del citoplasma o Sistema vacuolare del citoplasma

Il sistema di membrane e’ così suddiviso:

1. involucro nucleare

2. reticolo endoplasmatico

3.

In tutte le cellule le membrane nucleari si fondono e si continuano una nell’altra in aree circoscritte a contorno circolare: i pori nucleari. Ogni poro all’ME appare contenere una struttura elettrondensa: il complesso del poro. Anche se il poro nucleare è abbastanza largo, esso è quasi completamente occupato dalle strutture (materiale non membranoso) che costituiscono il complesso del poro nucleare. L’organizzazione di tali strutture è tale da permettere la formazioni di canali.

Organizzazione del poro nucleare

Il poro è un anello proteico con una canale centrale. Il tutto è stabilizzato dalla lamina nucleare. Il margine di ciascun poro si presenta come un anello elettrondenso o anulus costituito da 8 particelle globulari che delimitano un foro di 15 nm di diametro. La cromatina manca di fronte ai pori facendo apparire a questo livello i cosidetti canali intercromatinici. I pori costituiscono una delle vie attraverso cui si ha il passaggio dal nucleo al citoplasma, e viceversa. Attraverso il poro ioni e piccole molecole (basso peso molecolare) possono diffondere (es. precursori delle subunità ribosomali e complessi mRNAproteine). Oltre alle dimensioni della molecola il transito attraverso i

pori è legato alla carica elettrica. Proteine di piccole dimensioni, neutre o cariche positivamente entrano rapidamente e si accumulano nel nucleo. Le molecole e le particelle più grandi di 11 nm non possono passare attraverso i pori per semplice diffusione, ma devono essere trasportati selettivamente (trasporto mediato da recettori). Le molecole da trasportare devono avere una sequenza segnale che viene riconosciuta da uno o più recettori del complesso del poro nucleare In seguito al riconoscimento il trasporto avviene con consumo di energia.

Componenti principali del nucleo

Distinguiamo tre componenti principali:

Cromatina: materiale genetico della cellula

Nucleoplasma: macromolecole e particelle coinvolte nel mantenimento delle attività cellulari.
Nucleolo: E’ una struttura non membranosa localizzata nel nucleo (non visibile quando la cellula si divide). Il nucleolo in MO si presenta come un corpicciolo sferico situato eccentricamente nel nucleo. Al suo interno avviene la sintesi degli rNA e l’assemblaggio dei ribosomi. Con la colorazione E.E. appare basofilo essendo costituito da rRNA e proteine. Di solito le cellule contengono 2-3 nucleoli, sebbene il loro numero e le dimensioni possono variare (dipende dalla attività sintetica della cellula). Si possono osservare delle regioni densamente colorate (cromatina associata al nucleo) responsabile della trascrizione dell’rRNA. Si distinguono 4 aree:

centro fibrillare

regione fibrosa

regione granulare

matrice nucleolare

La porzione più abbondante è quella granulare. La parte fibrillare è costituita da un insieme di fibrille elettrondense contenenti DNA, RNA e proteine. In ME appare con una masserella granulare (PG) e fibrillare (PF) dai contorni irregolari. Non è circondato da citomembrane.

Il centro fibrillare è poco colorato, contiene DNA inattivo (eterocromatina associata al nucleolo)

La parte fibrosa contiene rRna (Rna ribosomiale) in fase di trascrizione.

Nella parte granulosa vengono assemblate le unità ribosomiali.

La matrice nucleolare è una rete fibrillare, responsabile della organizzazione nucleolare.

Nel centro fibrillare si trovano le anse dei cromosomi che costituiscono il NOR Nucleolar Organizing Region (organizzatore nucleolare) (regioni nucleolo organizzatrici) dove si trovano i geni che codificano per la trascrizione dell’rRNA.

Il nucleolo è spesso in rapporto con masserelle di eterocromatina (eterocromatina nucleolo associata o NOR). Il nucleolo è un’ area di produzione di ribosomi ed è quindi bene evidente in cellule in attiva sintesi proteica.

Componenti del nucleolo

Costituito da:

1. Granuli di intercromatina Hanno un diametro di 20-25 nm. Sono ribonucleoproteine ed enzimi. Si trovano sparsi lungo tutto il nucleo tra il materiale cromatinico e sembrano collegati tra loro da sottili filamenti. La loro funzione non è chiara.

2. Granuli di pericromatina. Hanno un diametro di 30-50 nm. Si trovano in vicinanza della eterocromatina. Sono particelle elettrondense circondate da un alone più chiaro, meno denso. Sono fibrille addensate di rRNA complessate con peptidi.

3. Particelle ribonucleaproteiche. Partecipano al processo dello splicing. La maggior parte è localizzata nel nucleo, ma alcune sono confinate nel nucleolo. La loro funzione non è chiara.

4. Matrice nucleare. Contiene il 10% delle proteine totali 30% di RNA 1%-3% del DNA totale 2%-5% del fosfato nucleare totale.