Nucleo

Nucleo
• Compartimento
limitato da membrana
che contiene il
materiale genetico
• L’organello più grande
• Solo negli
EUCARIOTI
Cellula
Interfasica
• Cromatina
• Nucleolo
• Involucro nucleare
– Pori
• Matrice Nucleare
/Nucleoplasma
Cromatina
• Associazione di DNA e proteine
– Responsabile della colorazione basofila
[basofilia: colorazione di molecole biologiche acide
(presenza di gruppi acidi) con coloranti basici]
– Proteine istoniche e non-istoniche
• Eterocromatina
– “Cromatina Inattiva”
• Eucromatina
– “Cromatina Attiva”
Eterocromatina
• Cromatina Inattiva
• Condensata, elettrondensa
• Facilmente osservabile in cellule che non
sintetizzano attivamente proteine o che
producono un numero ristretto di proteine
– Linfociti, spermatozoi, plasma cellule
Eterocromatina
Eucromatina
• Cromatina rilassata
– DNA viene trascritto
• Colorazione chiara in EM e MO
• Osservabile in cellule con attiva
sintesi proteica
– Neuroni, Fegato
neuroni dei gangli spinali
Nucleosomi
• Otto molecole
istoniche formano
un ottamero
– 2 molecole di H2A
– 2 molecole di H2B
– 2 molecole di H3
– 2 molecole di H4
• 146 bp di DNA
arrotolate intorno
all'ottamero
Nucleosomi
Istone H1
Stabilizza il nucleosoma e il legame tra gli nucleosomi
Nucleosomi
Fibre di cromatina
Organizzazione del DNA in cromatina
Video
Coinvolgimento di proteine non istoniche a formare
uno «scaffold» che organizza le fibre di cromatina
L’eucromatina dei nuclei in interfase è nella forma di fibre da
30 nm, organizzati in anse contenenti circa 50 a 100 kb di
DNA. Circa il 10% della eucromatina, contenente i geni
attivamente trascritti, è in uno stato più decondensato
(la conformazione a 10-nm) che consente la trascrizione.
Cromosomi
• Letteralmente,
“corpi colorati”
• La cromatina si
condensa in
strutture
discrete durante
la mitosi
Cromosomi
• Centromero
– Restringimento +/centrale
– DNA satellite,
sequenze altamente
ripetuto
– Cinetocore proteico
Territori Cromosomici in Interfase
DNA dei diversi cromosomi è rilevato
tramite ibridazione in situ
Corpi di Barr
• Cromosoma X
inattivato nelle
femmine
• Nella maggior parte
dei nuclei, sembra
una macchia a lato
del nucleo
• Neutrofili,
bacchetta di
tamburo che penzola
da uno dei lobi
Altri componenti del nucleo
Il nucleo oltre al DNA,
che costituisce solo il 20% del
materiale nucleare,
contiene una grande quantità di
proteine, chiamate nucleoproteine,
ed RNA.
Molte nucleoproteine sono
strettamente associate al DNA.
Le proteine che legano il DNA
sono di due tipi:
1) istoni
2) proteine non-istoniche
Le proteine non-istoniche associate al DNA
sono un gruppo eterogeneo di proteine che
comprendono:
- Enzimi responsabili della sintesi del DNA e
della sua riparazione
- Enzimi responsabili della sintesi dell’RNA.
- Proteine coinvolte nella regolazione
dell’attività dei geni.
- Proteine che organizzano la cromatina
Tutte le nucleoproteine sono sintetizzate nel citoplasma
e quindi trasportate nel nucleo.
L’RNA nucleare
è costituito da
- RNA
messaggero
- RNA di
trasferimento
- RNA
ribosomico
non ancora
trasferiti nel
citoplasma
Espressione genica
nucleo
citoplasma
Nucleo permette
di mantenere
separate
trascrizione e
traduzione.
Questo consente
di riarrangiare
l’RNA (Splicing)
prima che venga
tradotto,
aumentando il
numero di
isoforme prodotte
da un gene
Trascrizione del DNA in RNA
- Effettuata da enzimi denominati RNA polimerasi
- La cromatina deve essere parzialmente
decondensata per permette l’accesso di questi
enzimi al DNA
- La trascrizione è regolata da fattori positivi e
negativi che legano sequenze regolative dei geni
(promotori ed enhancer)
- L’RNA trascritto viene processato (modificazioni,
splicing…) prima di essere esportato dal nucleo
Trascrizione
PolI: RNA ribosomiali,
PolII: RNA messaggeri,
PolIII:RNA transfer e 5S
La cromatina deve essere parzialmente decondensata
per permette l’accesso di questi enzimi al DNA
Regolata da cambi
nella Metilazione,
Fosforilazione
ed Acetilazione
degli Istoni
La trascrizione è regolata da fattori positivi e negativi che
legano sequenze regolative dei geni (promotori ed enhancer)
L’RNA trascritto viene processato (modificazioni, splicing…)
prima di essere esportato dal nucleo
Cappuccio al 5’
Poliadenilazione al 3’
RNA splicing
Processamento RNA ribosomiali
Nucleolo
• Sintesi degli rRNA
• Assemblaggio dei
ribosomi
• Molto esteso nelle
cellule con attiva
sintesi proteica
Es.: Cellule secretorie
Nucleolo
- Masserella granulare e
fibrillare dai contorni
irregolari non rivestita da
citomembrane
- Costituito da parte fibrillare
(DNA ed RNA: trascrizione) e
parte granulare (RNA e
proteine: assemblaggio)
Nucleoplasma o Spazio Intercromatinico
• Materiale interno
all’involucro
nucleare tranne
cromatina e
nucleolo
• Proteine, RNA e
metaboliti
• Fibre costituiscono
una sorta di
“citoscheletro
nucleare”
Involucro Nucleare
• Doppia membrana con spazio
intermembrana
– Continuo con il RER
– Dopo la mitosi, si riforma da elementi del RER
• Lamina Fibrosa
– All’interno della membrana nucleare
– Composta da Lamine
• Filamenti Intermedi classe V
– Connessa alle fibre della matrice nucleare
Lamina Nucleare e Matrice Nucleare
Esterno
Pori
Nucleari
Interno
Pori Nucleari
• Aperture di 10-40 nm
• Bidirezionali
– Trasporto nucleo-citoplasma
– Molecole superiori ai 40 KDa
richiedono meccanismi ATP
dipendenti
Pori
Nucleari
Struttura molto
complessa
costituita da
50 proteine
diverse
Nucleoporine
Pori Nucleari
Movimento di proteine dal citosol al nucleo
Movimento di RNA e proteine dal nucleo al citosol
L’attività di importine ed esportine
è regolata dalla “G protein” Ran.
Il legame a RanGTP permette il rilascio dal cargo dalle Importine,
mentre le Esportine necessitano di RanGTP per legare il cargo da esportare.
Cellule senza Nucleo
• Eritrociti
– Globuli Rossi
– Nucleo espulso
durante
l’eritropoiesi
– Non si dividono
– Pochi altri
organelli
– Diametro di 810 µm
• Piastrine
– Formate mediante
trombopoiesi
– Residui della rottura dei
Megacariociti
– Dimensione 1.5-3.5 µm
– Mitocondri, microtubuli,
glicogeno, golgi,
lisosomi, granuli specifici
per la loro funzione
– Non si possono dividere
Cellule Multinucleate
• Muscolo Scheletrico/Cardiaco
– Mioblasti > Miotubi > Fibra
Muscolare
– Sincizi di centinaia di cellule
• Centinaia di nuclei nella cellula
matura (fibra)
– Cellule satellite rimangono vicino
alle cellule mature
• Possono fondersi nel caso in cui
serva riparazione
– Non possono dividersi
– Nuclei localizzati perifericamente
– Muscolo cardiaco solo 1 o 2
nuclei
• Osteoclasti
– Tessuto Osseo in riassorbimento
– Cellule attive con molti lisosomi
• Citoplasma acidofilo
– Originano dalla fusione di Monociti e
Macrofagi
• Monociti sono precursori dei Macrofagi
• Macrofagi fagociti professionali e cellule
presentati gli antigeni
– 5-50 nuclei
Cellule Multinucleate
derivanti da divisione incompleta
(poliploidia)
• Epatociti
– Binucleati
– A volte 1 nucleo, multi
nucleoli
– Si dividono per Mitosi
– Cromatidi non si
dividono all’Anafase
• Epiteli di transizione
Nuclei Multi-lobati
derivanti da divisione incompleta
(poliploidia)
•Megacariociti
–Fino a 64x il numero
di cromosomi
–Precursori delle
Piastrine
–Diametro 30-100 µm
Nuclei Multi-lobati
cellule che non si dividono
• Leucociti Polimorfonucleati (PMNs)
– Globuli bianchi granulari
– Neutrofili, Eosinofili e Basofili
• Derivano da una cellula staminale con nucleo più
grande
– Granulopoiesi
• Forma matura non richiede nucleo così grande
– Si condensa e forma lobi
» 5 lobi in neutrofili
» 2 lobi in eosinofili e basofili
• Neutrofili
Eosinofili
Basofili
Nuclei caratteristici
• Linfociti
– Globuli bianchi più
piccoli
– Nucleo rotondo e denso
– Citoplasma scarso
– Precursori delle
plasmacellule
• Monociti
– Nucleo a ferro di
cavallo o fagiolo
– Precursori dei
macrofagi
• Neuroni
– Nucleo pallido,
nucleolo prominente
– Sistema Nervoso
Centrale
– Elevata sintesi
proteica
• Adipociti
(bianchi)
– Nucleo e citoplasma
schiacciati alla
periferia
Nucleoli Prominenti
• Cellule in attiva
produzione di proteine,
specialmente secretorie
• Fibroblasti
– Producono collagene,
elastina, sostanza
fondamentale del connettivo
• Osteoblasti
– Producono Osteoide
• Componente organica dell’osso
•Neuroni
Neurotrasmettitori
•Cellule Acinari del
Pancreas Esocrino
Secrezione enzimi
digestivi