IL NUCLEO IL NUCLEO Il nucleo

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1 Il nucleo

2 Nelle cellule eucariotiche 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.

3 Ipotesi sull origine delle cellule eucariotiche

4 Nuclei al MO

5 Nucleo al ME Cisterna perinucleare

6 Nucleo al ME Cisterna perinucleare e RER *

7 Cromatina Nucleolo Involucro nucleare

8 Differenti forme di nuclei spermatozoo Leucociti del sangue

9 NUCLEI NUCLEO FUSIFORME DI CELLULA SATELLITE OSTEOCLASTO CON NUMEROSI NUCLEI

10 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.

11 INVOLUCRO NUCLEARE È formato da due membrane, che sono una estensione e una specializzazione delle membrane del RER È attraversato da numerosi pori, che permettono la comunicazione tra nucleo e citoplasma

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13 Lamina fibrosa nucleare

14 Involucro nucleare al freeze-etching A B A: faccia citoplasmatica; B: faccia nucleare del complesso del poro

15 PORI NUCLEARI

16 COME DNA E ISTONI SONO ORGANIZZATI NEL NUCLEO A B A) Fibre di cromatina di nm. B) Dopo ulteriore stiramento (10 nm)

17 AL MICROSCOPIO ELETTRONICO EUCROMATINA struttura filamentosa delicata molto abbondante in cellule in attiva trascrizione (le regioni di DNA che subiscono la trascrizione o la duplicazione debbono essere srotolate prima che la sequenza genica sia letta). ETEROCROMATINA -forma condensata della cromatina (placche dense) -Inattiva dal punto di vista della trascrizione. -E addossata alla membrana nucleare, ma si interrompe in corrispondenza dei pori nucleari. -In alcuni casi, l eterocromatina si dispone a ruota di carro. -Abbondante in cellule quiescenti o in cellule di riserva (ad es.: piccoli linfociti), che restano in attesa di esporsi ad antigeni estranei.

18 CROMATINA È costituita da: DNA e proteine basiche dette ISTONI Gli istoni formano delle strutture globulari dette nucleosomi, intorno ai quali si avvolge il DNA. Se i nucleosomi sono molto addensati tra loro avremo eterocromatina Se i nucleosomi sono meno addensati avremo eucromatina

19 SPIRALIZZAZIONE DEL DNA Distinti livelli di spiralizzazione del DNA rintracciabili nel cromosoma

20 In alto: avvolgimento dei nucleosomi nella fibra cromatinica da 30 nm. In basso: schema di nucleosomi.

21 CROMATINA E SPIRALIZZAZIONE DEL DNA NUCLEO

22 I cromosomi umani

23 EUCROMATINA

24 ETEROCROMATINA Porzioni di cromatina molto spiralizzata (elettrondensa al TEM) I L NUCLEO Il DNA non viene trascritto

25 Eterocromatina Eritroblasto con eritrociti

26 ETEROCROMATINA Eritroblasto

27 ETEROCROMATINA Megacariocito: i nuclei, poliploidi, possono contenere fino a 64N, cioé avere 32 copie del normale contenuto in DNA

28 NUCLEOLO Regione granulare densa all interno del nucleo È formato da DNA, RNA e proteine (ribosomali) È il sito di produzione dei ribosomi Mostra tre diverse zone l organizzatore nucleolare una porzione fibrosa una porzione granulare

29 LO AL MICROSCOPIO ELETTRONICO

30 nucleoli al MO

31 Il citoscheletro Definizione operativa: è l insieme di strutture filamentose, di natura proteica, che restano nel citoplasma della cellula eucariotica dopo estrazione con detergenti non ionici.

32 IL CITOSCHELETRO citoscheletro RETE MICROTRABECOLARE

33 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

34 A Microtubuli CITOSCHELETRO B Filamenti intermedi C Microfilamenti o filamenti sottili (di actina) Schema che raffigura i tre tipi di elementi citoscheletrici

35 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.

36 Alcuni esempi di strutture citoscheletriche

37 I filamenti di actina formano fasci di varia lunghezza in base alle funzioni da svolgere nelle cellule non muscolari. Questi fasci si associano in tre differenti tipi: Reti gelificate in associazione alla filamina (impalcatura della corteccia cellulare) Fasci paralleli in associazione a villina e fimbrina (impalcatura dei microvilli) Fibrille contrattili in associazione alla miosina (movimento di vescicole e organelli, eso- ed endocitosi, migrazione cellulare)

38 RETI GELIFICATE: Corteccia cellulare Membrana plasmatica IL CITOSCHELETRO actina filamina E composta da un fitto feltro di actina e proteine di collegamento, tra le quali spicca la filamina. La proteina gelsolina (in presenza di Ca++ ed ATP) rompe i filamenti di actina diminuendo la viscosità della rete gelificata, consentendo così variazioni di forma cellulare o la fusione di vescicole e granuli di secrezione con il plasmalemma.

39 I MICROVILLI Microvilli IL CITOSCHELETRO sezione longitudinale Sezione trasversale

40 L impalcatura citoscheletrica dei microvilli si continua con il terminal web (trama terminale) una rete contrattile di actina e spettrina. IL CITOSCHELETRO La contrazione della trama determina una espansione dei microvilli e una loro maggiore efficienza nell assorbimento.

41 FIBRILLE CONTRATTILI: associazioni con la miosina IL ACTINA CITOSCHELETRO MIOSINA

42 I Filamenti intermedi

43 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

44 Filamenti intermedi nei desmosomi IL CITOSCHELETRO Placca di desmoplachina desmogleine Filamenti di citocheratina

45 I Microtubuli

46 Microtubuli del fuso mitotico colorati (in verde) con anticorpi fluorescenti antitubulina (i cromosomi sono in rosso). IL CITOSCHELETRO

47 Microtubuli nella cellula in interfase IL CITOSCHELETRO Immunofluorescenza con anticorpi anti-tubulina

48 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.

49 MAP: chinesina e dineina citoplasmatica CHINESINA CITOSCHELETRO Molecole di chinesina e di dineina citoplasmatica fungono da motori microtubulari, veicolando ipotetici organelli lungo un microtubulo DINEINA CITOPLASMATICA

50 altre animazioni Molecular Motor Struts Like Drunken Sailor Molecular motors, built from proteins, are a kind of transport service that keep us functioning by trafficking essential chemical packages throughout the cell. To understand how molecular motors work, some researchers are creating animations. Here, each "leg" of a molecular motor called dynein moves as it progresses along a cellular structure called a microtubule. New data collected by a team led by Samara Reck-Peterson and published online Jan. 8, 2012, in "Nature Structural & Molecular Biology" suggest that dynein's walk is even stranger than the one modeled.

51 Due tipologie di citoscheletro - Citoscheletro Statico (microtubuli e filamenti intermedi) - Citoscheletro Dinamico (microfilamenti e proteine contrattili associate)

52 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.

53 Il movimento cellulare IL CITOSCHELETRO