Appunti completi Biologia animale (2023/24)

NUCLEO

Quasi tu e le cellule eucario che hanno nucleo, il nucleo è una stru ura ben de nita all’interno di una

cellula eucario ca che è sede di informazione gene ca (DNA). Il nucleo protegge il genoma da tu o ciò che

c’è nel citoplasma. Il nucleo è il luogo dove avviene la duplicazione del DNA perché il dna non esce mai dal

nucleo, ma fa uscire l’informazione a raverso messaggeri. Il nucleo è la sede della trascrizione del DNA in

RNA. Il nucleo è anche la sede della sintesi dei ribosomi. C’è un dialogo con nuo tra il nucleo e il citoplasma.

Ci sono materiali che dal citoplasma entrano nel nucleo, e materiali che dal nucleo entrano nel citoplasma.

La sua forma può modi carsi, le sue modi cazioni sono associa al processo di divisione cellulare,

intervengono le lamine nucleari.

Ci sono casi in cui le cellule eucario che hanno più di un nucleo. I plasmodi sono cellule che hanno più

nuclei. Le divisioni cellulari, mitosi non sono seguite da cito dieresi, non c’è la ripar zione del citoplasma tra

le cellule glie, abbiamo una sola cellula formata da tan nuclei. Esempio: Drosophila.

Sincizi: sono cellule che contengono più nuclei, la modalità di formazione è diversa. Il sincizio deriva dalla

fusione di più cellule mono nucleate, più cellule che me ono in comune il proprio citoplasma e quindi il

nucleo. Esempio: Osteoclas .

Cellule eucario che prive di nucleo: Globuli rossi. Eritroci maturi hanno perso il nucleo, derivano da

precursori che avevano il nucleo. Gli eritroci essendo privi di nucleo non sono in grado di dividersi, ha una

durata media di 3 mesi. Devono costantemente essere prodo dal midollo osseo. Solo nei mammiferi.

La cellula eucario ca in interfase G1 ha un nucleo in cui si nota l’involucro nucleare e il nucleoplasma in cui

si riconoscono croma na e nucleolo.

Involucro nucleare

L’involucro nucleare è una stru ura cos tuita da due membrane biologiche. Doppia membrana separate da

uno spazio. Membrana nucleare interna e esterna separate da uno spazio perinucleare di circa 30 nm.

La membrana esterna dell’involucro nucleare diventa una con nuità con la membrana del re colo

endoplasma co rugoso.

L’involucro nucleare non è con nuo, c’è una discon nuità

che non è fru o di qualcosa alterato. Presenta dei pori che

vengono chiama complesso del poro nucleare

rappresentano il punto di conta o tra il nucleoplasma e il

citoplasma. L’involucro nucleare è quello rappresentato in

viola. Le stru ure gialle sono i complessi del poro nucleare,

sono i buchi. L’involucro esterno interagisce con il re colo

endoplasma co rugoso. L’involucro nucleare interno

interagisce con la lamina nucleare e interagisce anche con

la croma na.

Pori nucleari

La stru ura del poro è molto complessa formata da più di 30 proteine (nucleo proteine) di cui 8 proteine

transmembrana che me ono in conta o l’involucro nucleare esterno con l’involucro nucleare interno e

sono disposte ad anello e delimitano un canale, il foro/canale che è sempre aperto. 8 proteine

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transmembrana disposte ad anello che vanno a cos tuire una stru ura

cilindrica che me e a conta o citoplasma con il nucleoplasma, e

delimita un canale interno che è sempre aperto. Le altre proteine sono

proteine lamentose che sono rivolte verso il nucleoplasma, e

cos tuiscono una stru ura a canestro di basket e sono le proteine

azzurre che formano una stru ura a ces no di basket. Altre proteine

lamentose marroni partono dal foro e si rivolgono verso il citoplasma.

La dimensione di questo foro/canale è piccola, di 90 nm.

Il foro essendo aperto consente, sfru ando il principio della di usione

semplice, il passaggio di molecole dal citosol al nucleo plasma e viceversa. Spostamento di molecole che si

muovono dal citosol al nucleoplasma o viceversa in base al gradiente di concentrazione. È a raverso il

complesso del poro che escono gli rna messaggeri o entrano rna e dna polimerasi. Le 8 proteine possono

modi care la loro conformazione per allargarsi e far entrare grosse molecole, istoni, lamine.

Importazione o esportazione di proteine o di altro materiale nel nucleo

Tu o ciò che deve entrare o uscire deve essere segnato in modo speci co. Per consen re il processo di

importazione, ingresso di materiale nel nucleo entrano in gioco delle proteine speci che che si chiamano

impor ne. Le impor ne interagiscono con la parte lamentosa del complesso del poro e consento

l’ingresso di molecole. Per poter far uscire il materiale, per l’esportazione entrano in gioco altri pi di

proteine che sono le espor ne. Collegamento di trasporto delle molecole negli organelli.

Involucro nucleare

Sull’involucro nucleare ci sono circa 5000 pori, l’involucro nucleare ha bisogno di sostegno, la stru ura che

dà sostegno è la lamina nucleare. Il ruolo della lamina nucleare è di garan re la forma nel nucleo, garan re

che l’involucro nucleare s a a accato nella cellula in interfase, altrimen i vari pezze di involucro nucleare

si sarebbero stacca tra di loro. In una cellula in interfase G1 l’involucro nucleare ha la forma ben de nita

grazie alle lamine nucleari. Quando le lamine vengono fosforilate, il nucleo viene distru o, questo succede

durante il processo di mitosi e meiosi.

All’interno dell’involucro nucleare c’è il nucleoplasma che con ene la croma na. La croma na è formata

per un 40% del peso secco da DNA, per un 44% da proteine istoniche e per un 3% da RNA.

Proteine istoniche o istoni servono per stabilizzare il DNA, compa are il DNA. Sono proteine basiche,

vengono sinte zzate nel citoplasma che poi vengono inviate a raverso impor ne nel nucleo dove

interagiscono con il DNA.

Le proteine non istoniche, prodo e nel citoplasma a raverso le impor ne vengono portate dentro al

nucleo, sono enzimi polimerasi che servono per la replicazione del DNA, per sinte zzare RNA, enzimi che

servono per maturare mRNA, tRNA, o rRNA enzimi che servono per riparare gli errori delle basi.

Acido deossiribonucleico DNA

Depositario di informazione gene ca. Conserva informazione gene ca di ogni cellula/organismo

Formato da nucleo di, si può creare un numero illimitato di molecole diverse di DNA quindi può conservare

un numero illimitato di informazioni. Il DNA consente di trasme ere le informazioni gene che di

generazione in generazione. Trasferimento patrimonio gene co in modo fedele.

Il genoma è l’insieme di tu o il DNA, cromosomi presen in una cellula, è l’insieme di tu a l’informazione

gene ca. C’é tu o quello che serve per costruire un nuovo individuo. Il gene è una porzione del genoma, è

una sequenza nucleo dica che consente di costruire una parte dell’individuo, è un’unità dell’info gene ca.

Organizzazione DNA

Il DNA nelle cellule procario che non è separato con un involucro, è libero nel citoplasma, in una regione

chiamata nucleoide. Il DNA presente nelle cellule procario che è una sola molecola di DNA circolare, un

unico cromosoma chiuso ad anello con disposizione circolare.

Nelle cellule eucario che le molecole di DNA sono contenute dentro al nucleo e sono molecole lineari e il

numero di molecole lineari presen in una cellula soma ca è specie speci ca. Le cellule soma che sono le

cellule che cos tuiscono il nostro organismo tranne spermatozoi e cellula uovo.

Il numero di molecole di DNA presen in una cellula soma ca umana sono 46. Ogni cromosoma è una

molecola di DNA lineare. Ques cromosomi hanno lunghezze diverse, non sono uguali.

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Lunghezza di tu o il DNA di una cellula umana è circa 2 metri, devono stare dentro a un nucleo con

diametro 5 micron. 2 metri molecole di DNA per stare dentro al nucleo di 5 micron si compa ano,

condensano. La spiralizzazione del DNA richiede ATP e l’intervento di proteine che facilitano questo

processo di spiralizzazione. Intervengono due pi di proteine, una prima parte del processo richiede

l’intervento di proteine istoniche, e un secondo momento del processo che richiede proteine non istoniche,

non basiche che vanno a fare una sorta di impalcatura su cui si arrotola il DNA.

Istoni

Sono proteine globulari con stru ura terziaria, hanno dimensioni molto piccole, sono proteine basiche,

sono quindi molto ricche in amminoacidi basici. Il DNA è una molecola acida, gli istoni basici riescono ad

interagire meglio. Si riconoscono 5 classi di istoni: H1, H2S, H2B, H3, H4. Sono prodo e nel citoplasma e

entrano nel nucleo grazie alle impor ne passando a raverso il complesso del poro. La funzione principale

degli istoni è impacche are il DNA, e regolare la trascrizione.

8 istoni vanno a costruire la perla o rocche o, a orno a questa perla si va ad arrotolare un pezze o di DNA.

In par colare 147 paia basi di nucleo di. L’insieme degli 8 istoni + il pezze o di DNA che si è arrotolato si

chiama nucleosoma. Più nucleosomi si me ono in la e vengono uni da DNA linker, viene così a formarsi

una stru ura che si chiama a collana di perle. Con la stru ura a collana di perle la lunghezza di DNA viene

accorciata di 7 volte, lo abbiamo anche spessito.

Le collane di perle si vanno ad arrotolare a orno alle proteine non istoniche che fanno da impalcatura. Il

DNA diventa sempre più corto nché non si raggiunge il massimo grado di spiralizzazione che troviamo

quando la molecola di DNA è talmente compa ata che si può vedere durante il processo di divisione

nucleare. In tu e le cellule il processo di compa azione ha livelli di spiralizzazione diversi, in una cellula in

interfase il grado di spiralizzazione è intermedio. Non è tu o completamente spiralizzato. Il livello massimo

di compa azione lo si ha solo quando la cellula è in stato di dividersi, nella metafase della mitosi o della

meiosi.

Eterocroma na zona dove il DNA è altamente condensato

Eucroma na zona dove il DNA è poco condensato

L’eucroma na è una forma poco compa a di croma na, sono zone di DNA sempre a ve dal punto di vista

della trascrizione. L’eterocroma na è una forma molto compa a di croma na, queste zone non sono

accessibili agli enzimi, non può avvenire la duplicazione e la trascrizione per fare la sintesi proteica.

Nel nucleo le 46 molecole di DNA non sono distribuite a caso ma ogni cromosoma occupa una posizione

ben precisa nel nucleo. Ogni cromosoma ha la propria area di