La cellula (terza parte) Lezioni d'autore

Nucleo: introduzione Tra tutti gli organelli cellulari, il nucleo è quello che svolge la funzione più basilare per la cellula: infatti contiene i caratteri ereditari e garantisce la duplicazione del DNA. Inoltre esso ha il compito fondamentale di dirigere e controllare le funzioni citoplasmatiche (sintesi di proteine strutturali, di proteine di secrezione, di enzimi) sulla base delle informazioni genetiche iscritte nei cromosomi.

Nucleo: struttura (I) Il nucleo è una regione del citoplasma spesso centrale e sferica. Negli eucarioti il nucleo è delimitato da una membrana originata dal reticolo endoplasmatico e costituita da due foglietti, uno ricoperto da ribosomi e in continuità con il sistema di membrane del reticolo endoplasmatico, l'altro caratterizzato da proteine in parte specifiche.

Nucleo: struttura (II) Schema della struttura del nucleo a, reticolo endoplasmatico rugoso; b, membrana nucleare esterna; c, membrana nucleare interna; d, lamina nucleare; e, ribosomi; f, poro nucleare; g, nucleolo; h, cromatina; i, spazio perinucleare; l, nucleoplasma

Nucleo: funzioni (I) Le attività che avvengono nel nucleo sono strettamente collegate al ciclo cellulare, ossia l'insieme delle fasi che nella cellula si succedono tra una mitosi e l'altra. Durante l'interfase, che precede la mitosi, si susseguono tre fasi definite G1, S e G2 (G sta per gap, intervallo, e S sta per sintesi).

Nucleo: funzioni (II) Fasi del ciclo cellulare: nel ciclo delle cellule somatiche M indica la mitosi; in quello delle cellule germinali, la meiosi

Mitosi La mitosi è suddivisa in una serie di tappe (profase, metafase, anafase, telofase); ed è caratterizzata da trasformazioni della cellula che sono ben visibili al microscopio. Essa è preceduta dall'interfase, nella quale il DNA è diffuso nel nucleo e i microtubuli sono disposti in modo geometrico, a partire dal centrosoma.

Meiosi (I) Oltre alla mitosi, la cellula presenta la meiosi, un altro tipo di divisione che porta alla formazione delle cellule germinali, nelle quali il numero di cromosomi risulta dimezzato, ossia si riduce dal numero diploide (2n) al numero aploide n.

Meiosi (II) Schema della seconda parte della divisione meiotica, ossia dopo la separazione dei cromosomi omologhi

Meiosi (III) La meiosi è preceduta da una fase iniziale di sintesi, alla quale segue una prima divisione (simile alla mitosi) che permette la formazione di due cellule con contenuto di cromosomi dimezzato. Infatti, i cromosomi omologhi si separano e migrano ognuno in una delle due cellule. In figura i cromosomi che migrano ai poli opposti della cellula durante la prima anafase della meiosi

Meiosi (IV) In figura i cromosomi che migrano ai poli opposti della cellula durante la prima anafase della meiosi

Trascrizione Questo processo permette di trasferire l'informazione genetica contenuta nel DNA all'rna messaggero (mrna), che è in grado di uscire dal nucleo e passare nel citoplasma. Infatti, la sequenza di DNA codificante per una certa proteina viene letta, in forma di singolo filamento, dall'enzima RNA polimerasi che costruisce una molecola di mrna in cui ogni nucleotide è complementare al corrispondente nucleotide del DNA.

Differenziamento cellulare Già dai primi stadi di sviluppo dell'uovo fecondato, tra le cellule si stabiliscono interazioni che portano al loro differenziamento. In questo modo le varie cellule diversificano il proprio destino e quello della loro progenie. I meccanismi alla base del differenziamento sono rappresentati da modificazioni dei processi di espressione genica, grazie a specifici fattori di trascrizione che regolano la sintesi di determinati mrna e quindi di determinate proteine.

Apoptosi e necrosi In ogni organismo la proliferazione delle cellule è controbilanciata in buona parte dalla loro morte. Questo fenomeno può essere la conseguenza di due processi profondamente diversi: la morte programmata, o apoptosi, la morte occasionale, o necrosi.

Cellula procariotica (I) La cellula procariotica è simile a quella eucariotica, ma presenta anche delle differenze caratteristiche. Innanzitutto, come già visto, la cellula è avvolta da una parete cellulare la cui composizione non è la stessa di quella eucariotica.

Cellula procariotica (II) La cellula procariotica possiede anch'essa ribosomi (fig.8), ma con coefficiente di sedimentazione pari a 70S; tali ribosomi sono formati da due subunità: una più piccola di 30S e una più grande di 50S.