Nucleo Compartimento limitato da membrana che contiene il materiale genetico L organello più grande Solo negli EUCARIOTI
Cellula Interfasica Involucro nucleare Doppia membrana Pori Matrice Nucleare /Nucleoplasma Cromatina Nucleolo
Cromatina Associazione di DNA e proteine Proteine istoniche e non-istoniche Responsabile della colorazione basofila Eterocromatina Cromatina Inattiva Eucromatina Cromatina Attiva
Eterocromatina (H)
Cromatina Inattiva Eterocromatina Condensata, elettrondensa Facilmente osservabile in cellule che non sintetizzano attivamente proteine o che producono un numero ristretto di proteine Es: Linfociti (plasma cellule), spermatozoi,
neuroni dei gangli spinali Cromatina rilassata DNA viene trascritto Eucromatina Colorazione chiara in Micr. ottica e elettr. Osservabile in cellule con attiva sintesi proteica Neuroni, Fegato
DNA nel nucleo: cromosomi Lunghe molecole lineari di DNA associate a proteine CROMOSOMI n:23 (22 somatici, 1 sessuale) CELLULE APLOIDI: 1n CELLULE DIPLOIDI: 2n Nelle cellule diploidi una serie di 23 cromosomi viene dal padre e l altra serie di 23 cromosomi dalla madre Lunghezza di un cromosoma: Da 50 a 250 milioni di paia di basi (nucleotidi) Da 1,7 a 8,5 cm di lunghezza lineare Quindi in un nucleo (diametro medio 5-10 mm) ci sono circa 2 metri di DNA
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
Fibre di cromatina
Organizzazione del DNA in cromatina
Coinvolgimento di proteine non istoniche a formare un supporto che organizza le fibre di cromatina In interfase l eucromatina è organizzata in anse che contengono circa 50 a 100 kb di DNA (fibre da 30 nm). Circa il 10% della eucromatina, contenente i geni attivamente trascritti, è in uno stato più decondensato (la conformazione a 10 nm) che ne consente la trascrizione.
Cromosomi mitotici Letteralmente, corpi colorati La cromatina si condensa in strutture discrete durante la mitosi
Cromosomi mitotici Centromero Restringimento in posizione più o meno 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 RNA e proteine
Altri componenti del nucleo Il DNA costituisce solo il 20% del materiale nucleare, Inoltre il nucleo contiene: - RNA - una grande varietà di proteine, chiamate nucleoproteine. Tutte le nucleoproteine sono sintetizzate nel citoplasma e quindi trasportate nel nucleo.
Nucleoproteine 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: - Proteine che organizzano la cromatina - Enzimi responsabili della replicazione del DNA e della sua riparazione - Enzimi responsabili della sintesi dell RNA e proteine che regolano la sintesi dell RNA.
RNA Vi sono tre principali tipi di RNA: - RNA messaggero - RNA di trasferimento - RNA ribosomiale L RNA nucleare è quello non ancora trasferito nel citoplasma
Trascrizione del DNA in RNA Il Nucleo permette di mantenere separate trascrizione e traduzione. Questo consente di: - regolare i due eventi in maniera indipendente - modificare l RNA prima che venga tradotto, aumentando il numero di isoforme prodotte da un gene
Trascrizione del DNA in RNA 1. La cromatina deve essere parzialmente decondensata per permette l accesso degli enzimi al DNA 2. La trascrizione è effettuata da enzimi denominati RNA polimerasi 3. La trascrizione è regolata da fattori positivi e negativi che legano sequenze regolative dei geni (promotori ed enhancer) 4. L RNA trascritto viene processato (modificazioni, splicing ) prima di essere esportato dal nucleo
1) La cromatina deve essere decondensata per permette l accesso degli enzimi al DNA Regolata da cambi nella Metilazione (metilasi), Fosforilazione (chinasi) ed Acetilazione (acetilasi) degli Istoni
2) Trascrizione Polimerasi I: RNA ribosomiali, Polimerasi II: RNA messaggeri, Polimerasi III: RNA transfer e 5S ribosomiale
3) La trascrizione del RNA è regolata sia positivamente che negativamente da fattori trascrizionali. Questi fattori legano sequenze regolative presenti sul DNA in prossimità della porzione da trascrivere (promotori) o più distalmente (enhancer)
4) I RNA messaggeri trascritti vengono processati prima lasciare il nucleo Cappuccio al 5 Poliadenilazione al 3
Lo splicing dei RNA messaggeri Spliceosoma
Esporto degli mrna nel citoplasma
Trascrizione e processamento dei 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 membrane - Costituito da parte fibrillare (DNA ed RNA: trascrizione) e parte granulare (RNA e proteine: assemblaggio)
Trascrizione dei RNA ribosomali e formazione dei ribosomi
Involucro Nucleare Doppia membrana con spazio intermembrana Continuo con il RER, da cui si forma Lamina Fibrosa All interno della membrana nucleare Composta da Lamine Filamenti Intermedi classe V Connessa alle fibre della matrice nucleare
Aperture di 10-40 nm Trasporto nucleocitoplasma bidirezionale Pori Nucleari Macromolecole richiedono meccanismi ATP dipendenti per passare attraverso i pori
Pori Nucleari Struttura molto complessa costituita da 50 proteine diverse Nucleoporine: Subunità ad anello Braccia Proteine di ancoraggio Fibre e cesto di fibre Trasportatore
Esterno Pori Nucleari Interno
Movimento di proteine dal citosol al nucleo Importine
Movimento di RNA e proteine dal nucleo al citosol Esportine
L attività di importine ed esportine è regolata dalla proteina G Ran. Il legame a RanGTP permette il rilascio dal cargo dalle Importine, mentre le Esportine necessitano di RanGTP per legare il cargo da esportare.
Differenze nei Nuclei di diversi tipi cellulari
Eritrociti Cellule senza Nucleo Globuli Rossi Nucleo espulso durante l eritropoiesi Non si dividono
Cellule Multinucleate Muscolo Scheletrico Mioblasti (1 nucleo) Miotubi (tanti nuclei) Sincizi (fusione) di centinaia di mioblasti, ma non dei nuclei Non possono più dividersi Nuclei localizzati in periferia Osteoclasti - Riassorbono il tessuto osseo - Originano dalla fusione di Monociti e Macrofagi (fagociti professionisti) - 5-50 nuclei
Cellule Multinucleate Plasmodi: divisione dei nuclei ma non del citoplasma Epatociti Possono essere binucleati A volte anche 1 nucleo con numero di cromosomi superiore a 2n In seguito a danno epatico possono dividersi per Mitosi per sostitutire cellule morte Megacariociti Precursori delle Piastrine Fino a 64x il numero di cromosomi Divisione incompleta dei nuclei
Nuclei caratteristici Nucleo rotondo Linfociti Nucleo a fagiolo Monociti Leucociti Polimorfonucleati (PMNs) Nuclei singoli multi-lobati, non sono frutto di divisioni incomplete Neutrofili Eosinofili Basofili
Adipociti (bianchi) Nucleo e citoplasma schiacciati alla periferia