Lezione V

il Nucleo
• Il nucleo è un organulo che si trova
all'interno della cellula ed è sede di
importanti reazioni.
• Il suo scopo è quello di contenere gli acidi
nucleici, provvedere alla duplicazione del
DNA, alla trascrizione e alla maturazione
dell'RNA.
• Il nucleo è presente solo negli eucarioti ed
è delimitato da una doppia membrana
fosfolipoproteica in continuità con il RER
Il nucleo
NU
PORO NUCLEARE
RER
la membrana nucleare (o involucro nucleare) è quella
è la struttura che riveste ed isola il nucleo della cellula
eucariote dall'ambiente citoplasmatico.
E’
composta
da
due
doppie
membrane
fosfolipoproteiche concentriche, ciascuna di spessore di
8 nm circa, che delimitano il lume della cisterna
perinucleare di 15-40 nm. Tale cisterna è in continuità
con il RER. La cisterna è interrotta a livello dei pori dove
le due membrane si fondono.
La membrana esterna e quella interna, sebbene non
contravvengano al principio di membrana unitaria
hanno composizione differente sia in fosfolipidi che in
proteine. Alla membrana interna è legata una fitta maglia
incrociata chiamata làmina nucleare, composta da
quattro tipi di lamìna nucleare o fiobrosa (A, B1, B2, C)
che identifica il filamento intermedio specifico per il
nucleoscheletro, il cui scopo è di fornire un sostegno
per il nucleo e un ancoraggio per la cromatina
• La lamina nucleare separa la cromatina (DNA
non spiralizzato) dalla membrana nucleare
interna, ed ha un spessore che varia dai 10 ai 20
nm. La struttura a maglia, con cui è disposta, si
interrompe in corrispondenza dei pori nucleari
ed ha una forma simile in cellule dello stesso
tessuto.
• La membrana esterna nucleare può invece
presentare ribosomi (come facilmente
immaginabile, a causa della continuità con il
reticolo rugoso).
LA LAMINA NUCLEARE E' TUTTA INTORNO ALLA
MAMBRANA NUCLEARE INTERNA COME
DIMOSTRA LA LOCALIZZAZIONE CON UN
ANTICORPO SPECIFICO
LE INTERAZIONI TRA NUCLEOSCHELETRO E
CITOSCHELETRO GARANTISCONO LA COMUNICAZIONE
TRANUCLEO E CITOPLASMA
• La membrana nucleare non è continua, ma
presenta dei fori, detti pori nucleari, il cui scopo
è quello di permettere il passaggio delle
molecole dal citosol al nucleoplasma.
• I pori nucleari sono composti da 8 proteine
canale disposte ad ottametro e da centinaia di
altre proteine che formano le diverse subunità,
per un totale di 120 MDa di massa. Abbiamo le
• subunità ad anello,
• subunità a colonna,
• subunità laminare,
• subunità anulare,
• fibrille e canestro nucleare.
• Dalle
osservazioni
di
microscopia
elettronica si ritiene che il poro sia
formato, a grandi linee, da un anello
citoplasmatico (a cui sono legati filamenti
citoplasmatici), sulla membrana esterna,
composto da 8 subunità che si connettono
con le subunità colonnari (da cui dipartono
i "raggi" o subunità del trasportatore) che
a loro volta si connettono alle 8 subunità
dell'anello nucleare, sulla membrana
nucleare interna, ad esse sono fissate le
proteine del canestro che protrude nel
lume nucleare.
Il complesso del poro
• Le molecole più piccole (fino a 5.000 Da)
passano per diffusione, molecole più
grandi fino a 60.000 Da passano con
velocità inversamente proporzionale alla
loro massa.
Membrana esterna nucleare con pori
Organizzazione del nucleoscheletro e della cromatina
• La cromatina rappresenta la forma in cui
gli acidi nucleici si trovano nel nucleo di
una cellula eucariota.
• La cromatina è formata da
acido desossiribonucleico, DNA, avvolto
su gruppi di proteine dette istoni (proteine
basiche), formando un nucleosoma, e da
proteine non-istoniche (proteine neutre o
acide); essa è poi ripiegata in vario modo.
Esistono infatti diversi livelli di organizzazione della
cromatina:
• la fibra da 11 nm di diametro è il primo livello, è
uno stadio detto "filo a collana di perle" per il suo
aspetto. In questo stadio il DNA è avvolto
attorno ai nucleosomi, senza ulteriori
ripiegamenti;
• la fibra da 30 nm di diametro è il secondo livello.
In esso la cromatina assume un aspetto
sinusoidale grazie alle interazioni che gli istoni
H1 formano fra di loro; è lo stadio in cui si trova
la cromatina attiva in interfase (periodo
compreso fra due divisioni cellulari), cioè la
cromatina che viene trascritta
• fibra da 300 mn di diametro o fibra ad ansa, la
cromatina si ripiega ulteriormente su se stessa
grazie anche all'aiuto di altre proteine;
• fibra da 700 nm di diametro, la cromatina si
superavvolge, è il diametro dei singoli cromatidi;
• fibra da 1400 nm di diametro, è il livello di
condensazione massimo, quello dei cromosomi
mitotici
Forme della cromatina nucleare
• La cromatina in diversi stadi di condensazione vista al TEM
La condensazione del filamento di DNA
avviene grazie alla pre senza di particolari
proteine , gli Istoni, che formano complessi
globulari attorno ai quali si avvolge la doppia
elica a costituire il NUCLEOSOMA
Grazie a fenomeni di superavvolgimento del
nucleosoma il filamneto di DNA è ulteriormente
raccorciato e aumenta di spessore, fino a
raggiungere le dimensioni massime del
Cromosoma
Si distinguono due tipi di cromatina:
• eucromatina: meno condensata e corrisponde a
zone in cui vi è un'intensa attività di trascrizione
per la sintesi proteica (ossia di copia delle
molecole di DNA in molecole di RNA
messaggero, mRNA);
• eterocromatina: più condensata, non sembra
presentare attività di trascrizione. Si distinguono
due tipi di eterocromatina: l'eterocromatina
costitutiva, che rimane tale durante tutto lo
sviluppo, ed è presente in posizione identica su
entrambi i cromosomi omologhi di un paio, e
l'eterocromatina facoltativa, che varia di
condizione (rilassata ed espressa/condensata e
inattiva) a seconda dei diversi tipi cellulari (es:
inattivazione cromosoma X) e delle diverse fasi
dello sviluppo
H= eterocromatina
E= eucromatina
• Il nucleolo è l'organulo responsabile della
sintesi dell'RNA ribosomiale (rRNA). Si tratta
di una struttura fibrosa e granulata presente in
una o più copie nel nucleo della maggior parte
delle cellule eucariotiche superiori,
specialmente quelle che presentano una attiva
sintesi proteica. Al microscopio ottico appare
come un granulo rotondeggiante, non
delimitato da membrana e circondato da uno
strato di cromatina condensata. È costituito da
tratti di DNA che codificano per l'RNA
ribosomiale, da filamenti di rRNA nascenti e
da proteine.
Nucleolo
• Probabilmente il nucleolo intervene anche
in altre importanti attività cellulari: ad
esempio sembra avere un ruolo centrale
nel trasferimento dell'RNA messaggero
(mRNA) dal nucleo al citoplasma.Il
nucleolo come gli organuli cellulari, è
tenuto insieme da una struttura proteica
chiamata matrice nucleolare che
costituisce una delle tre conponenti del
nucleoscheletro.
• Il nucleolo si presenta con le
seguenti strutture:
• cromatina perinucleolare, che
si dispone a fascia, circondando
più o meno completamente il
corpo del nucleolo. Questa
cromatina
perinucleolare
presenta
proprietà
fisiche
singolari che permettono di
isolare i nucleoli intatti ricorrendo
all’ultracentrifugazione. Il calcio
indurisce
questa
zona
di
cromatina e, in assenza di calcio,
il nucleolo si gonfia e perde le
sue caratteristiche morfologiche.
• corpo nucleolare, in genere
sferico, che corrisponde alla
porzione di nucleolo circondata
da cromatina perinucleolare