Nucleo e Citoscheletro

Il nucleo
IL NUCLEO
IL NUCLEO
• Nelle cellule eucariote c’è il nucleo, una
sferetta formata da una membrana che
contiene acidi nucleici (DNA o acido
desossiribonucleico; RNA; proteine)
• Il DNA è la molecola di cui sono fatti i geni,
che portano tutte le informazione per far
funzionare la cellula.
COME DNA E ISTONI SONO ORGANIZZATI NEL
NUCLEO
IL NUCLEO
A
B
A) Fibre di cromatina di 20-30 nm. B) Dopo ulteriore stiramento (10 nm)
IL NUCLEO
In alto: avvolgimento dei nucleosomi nella fibra cromatinica da 30 nm.
In basso: schema di nucleosomi.
IL NUCLEO
Nucleo al MO
IL NUCLEO
Nucleo al ME
IL NUCLEO
IL NUCLEO
IL NUCLEO
Cromatina
Nucleolo
IL NUCLEO
Involucro nucleare
EUCROMATINA ed ETEROCROMATINA
IL NUCLEO
IL NUCLEO
Correlazioni tra struttura e funzione:
Il nucleo cellulare è un organello di importanza fondamentale
perché contiene i nostri geni ed i loro relativi fattori di
controllo. Esso ha il compito di:
1) conservare i geni nei cromosomi;
2) organizzare i geni nei cromosomi per consentire la
divisione cellulare;
3) organizzare la despiralizzazione del DNA per la
trascrizione dei geni;
4) produrre i messaggi (mRNA) che codificano per le
proteine;
5) produrre i ribosomi nel nucleolo;
6) permettere il trasporto dei fattori di regolazione e dei
prodotti genici attraverso i pori nucleari.
domande
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Che cosa è un sincizio (fare un esempio)?
2. Che cosa è un plasmodio (fare un esempio)?
3. Da cosa si distinguono Eucarioti e Procarioti?
4. Definizione di cromatina.
5. Che cosa è e che funzione ha il nucleolo?
6. Differenza tra mitosi e meiosi.
7. Il nucleo è basofilo o acidofilo? Perché?
8. Di norma il citoplasma è basofilo o acidofilo?
9. Come si spiega una eventuale basofilia citoplasmatica?
Il citoscheletro
• Definizione operativa: è l’insieme di strutture
filamentose, di natura proteica, che restano nel
citoplasma della cellula eucariota dopo
estrazione con detergenti non ionici.
citoscheletro
RETE MICROTRABECOLARE
CITOSCHELETRO
È costituito da 3 classi di proteine del citosol che si
aggregano a formare filamenti specifici
Microtubuli di 25 nm di diametro, composti dalla
proteina globulare tubulina
Filamenti intermedi di 10 nm, formati da diverse
proteine fibrose, che variano nei diversi tipi cellulari
Microfilamenti di 5 nm, composti dalla proteina
globulare actina
A
Microtubuli
B Filamenti intermedi
C
Microfilamenti o filamenti sottili (di actina)
Schema
che
raffigura i
tre tipi di
elementi
citoscheletrici
CITOSCHELETRO
•Fornisce un supporto stabile per organuli e
macromolecole entro il citoplasma libero
•Presiede alla motilità cellulare (traffico
citoplasmatico di organuli e vescicole, raggruppamento
o clustering dei recettori di membrana, emissione di
pseudopodia, divisione cellulare, locomozione, ecc.)
•Contribuisce a definire la forma della cellula.
Il Citoscheletro
- Citoscheletro Statico
(microtubuli e filamenti intermedi)
- Citoscheletro Dinamico
(microfilamenti e proteine contrattili associate)
Citoscheletro Dinamico
• Nel citoplasma, ci sono molecole capaci di
variare attivamente la loro posizione reciproca
nello spazio e che, interagendo con
l’impalcatura, generano il movimento. Queste
macromolecole sono l’actina, le miosine, le
molecole miosina-simili e le proteine con
funzione di regolazione ad esse associate.
L’actina
• E' una proteina globulare di p.m. 43.000 dalton.
• I monomeri sono indicati come actina G e sono capaci di
polimerizzare formando una struttura simile ad una collana
di perle detta di actina F.
• I filamenti polimerizzati si intrecciano a due a due a spirale
formando i microfilamenti, visibili al M.E. raggruppati in
fasci.
• L'attività biologica dell'actina si esplica nel legame con la
miosina, attivando la capacità di quest'ultima di catalizzare
la scissione dell'ATP.
Microfilamenti di actina: assemblaggio
Il citoscheletro
Monomeri di actina G polimerizzano in lunghi filamenti di actina
F (spessore 7 nm circa)
Microvilli
Microvilli
In sezione
longitudinale
zonula
occludens
In sezione
trasversale
Microfilamenti: la miosina
• La miosina ha un p.m. di 460.000 dalton, è un esamero
formato da due catene pesanti, di p.m. 200.000 dalton e
da quattro catene leggere uguali a due a due con p.m.
diversi secondo le cellule considerate (15-27 Kda).
• Due catene leggere sono dette essenziali è sono
indispensabili per lo svolgimento della catalisi nella
scissione dell'ATP (attività ATPasica), mentre le altre
due catene leggere sono dette regolatrici, controllano il
rapporto con l'actina.
FILAMENTI INTERMEDI (FI)
• Sono le strutture più stabili e insolubili del
citoscheletro
• Sono presenti solo negli organismi
pluricellulari
• Sono raggruppati in sei classi che sono
presenti a seconda del tipo di tessuto
Classi dei FI
• I classe
• II classe
• III classe
• IV classe
• V classe
• VI classe
cheratine acide
cherat. basiche o neutre
vimentina
desmina
GFAP*
prot. dei neurofilam. (NF)
lamìne nucleari A, B e C
nestina
(epiteli)
(epiteli)
(fibroblasti, cell. endotel.)
(cellule muscolari)
(astrociti, c. di Schwann)
(neuroni)
(involucro nucleare)
(in varie cellule staminali)
* proteina fibrillare acida della glia delle cellule nervose
Filamenti intermedi nei
desmosomi
Placca di
desmoplachina
Il citoscheletro
desmogleine
Filamenti di
citocheratina
Filamenti intermedi
nel neurone:
Il citoscheletro
I neurofilamenti
Il citoscheletro
I microtubuli
• Nella cellula in interfase costituiscono una
impalcatura per gli organelli e per
mantenere la forma cellulare.
• Compongono il fuso mitotico e meiotico
(sono strutture labili)
• Sono presenti nelle ciglia e nel flagello
(come strutture stabili)
I microtubuli
+
Sono strutture polarizzate
Formano un’impalcatura di sostegno per gli
organuli cellulari
Costituiscono una via preferenziale di
movimento per le vescicole di secrezione e,
nell’assone, partecipano al trasporto assonico.
Formano l’apparato del fuso (nella mitosi e
nella meiosi)
Formano l’assonema nelle ciglia e nei flagelli,
contribuendo al loro movimento.
-
13
1
Il citoscheletro
I microtubuli sono formati da 13
protofilamenti di subunità alternate di
tubulina α e β (55 kD).
5-7 nm
Polarità dei microtubuli, che presentano un’estremità (-) ed una estremità (+)
Il citoscheletro
Microtubuli nella cellula in interfase
Il citoscheletro
Immunofluorescenza con anticorpi anti-tubulina
MAP: chinesina e dineina citoplasmatica
CHINESINA
Il citoscheletro
Molecole di chinesina e di dineina citoplasmatica
fungono da motori microtubulari, veicolando ipotetici
organelli lungo un microtubulo
DINEINA
CITOPLASMATICA
MAP: chinesina bipolare
Il citoscheletro
La chinesina bipolare potrebbe mediare lo scorrimento reciproco dei
microtubuli (ad esempio, quelli dell’apparato mitotico)
Microtubuli del fuso mitotico colorati (in verde) con anticorpi
fluorescenti anti-tubulina (i cromosomi sono in blu).
CIGLIA E FLAGELLI
Le ciglia sono appendici
cellulari lunghe dai 5 ai 10
mm, di diametro pari a
circa 0,2 mm. Perciò, sono
al limite del potere
risolutivo del MO.
Il citoscheletro
a
b
Spermatozoi di cavia (a) e umani (b). Il
flagello può raggiungere i 60 mm di
lunghezza nell’uomo.
Ciglia in sezione trasversale e longitudinale al ME
Il citoscheletro
Ciglia in sezione
Organizzazione 9+2
dell’assonema
B1
B2
A
A
Fuso mitotico con microtubuli (A) e le due
coppie di centrioli (diplosomi, B1 e B2)
Centriolo dell’apparato mitotico: la
struttura del corpo basale è
identica a quella del centriolo
A
Spermatozoo in sezione longitudinale (A) e
trasversale, a vari livelli (B)
B
Scorrimento dei tubuli
ciliari
IL CITOSCHELETRO
domande
1. Definizione di citoscheletro.
2. Quali sono le componenti del citoscheletro.
3. Indicare le principali caratteristiche e funzioni dei
microfilamenti.
4. Indicare le principali caratteristiche e funzioni dei
filamenti intermedi.
5. Indicare le principali caratteristiche e funzioni dei
microtubuli.
6. Da cosa si diversifica l’estremità + dei microfilamenti di
actina rispetto alla estremità - ?