La cellula è l'unità elementare degli organismi viventi sulla Terra e ha una complessa organizzazione chimica di strutture chiamate organelli. Questi includono il nucleolo, la struttura e le funzioni di cui studieremo in questo articolo.
Caratteristiche dei nuclei eucariotici
Le cellule nucleari contengono organelli arrotondati non di membrana, più densi del carioplasma, e chiamati nucleoli o nucleoli. Sono stati scoperti nel 19° secolo. Ora i nucleoli sono completamente studiati grazie alla microscopia elettronica. Quasi fino agli anni '50 del XX secolo, le funzioni dei nucleoli non erano determinate e gli scienziati consideravano questo organello, piuttosto, come un serbatoio di sostanze di riserva utilizzate durante la mitosi.
La ricerca moderna ha stabilito che l'organoide include granuli di natura nucleoproteica. Inoltre, esperimenti biochimici hanno confermato che l'organello contiene una grande quantità di proteine. Sono loro che determinano la sua alta densità. Oltre alle proteine, il nucleolo contiene RNA e una piccola quantità di DNA.
Ciclo cellulare
È interessante che nella vita di una cellula, che è composta daperiodo di riposo (interfase) e di divisione (meiosi - nel sesso, mitosi - nelle cellule somatiche), i nucleoli non sono permanentemente conservati. Quindi, nell'interfase, sono necessariamente presenti il nucleo con il nucleolo, le cui funzioni sono la conservazione del genoma e la formazione di organelli di sintesi proteica. All'inizio della divisione cellulare, cioè nella profase, scompaiono e si riformano solo alla fine della telofase, rimanendo nella cellula fino alla divisione successiva o fino all'apoptosi - la sua morte.
Organizzatore nucleare
Negli anni '30 del secolo scorso, gli scienziati hanno scoperto che la formazione dei nucleoli è controllata da alcune sezioni di alcuni cromosomi. Contengono geni che memorizzano informazioni sulla struttura e le funzioni del nucleolo nella cellula. Esiste una correlazione tra il numero di organizzatori nucleolari e gli organelli stessi. Ad esempio, la rana artigliata contiene nel suo cariotipo due cromosomi che formano nucleolari e, di conseguenza, ci sono due nucleoli nei nuclei delle sue cellule somatiche.
Poiché le funzioni del nucleolo, così come la sua presenza, sono strettamente correlate alla divisione cellulare e alla formazione di ribosomi, gli organelli stessi sono assenti nei tessuti cerebrali altamente specializzati, nel sangue e anche nei blastomeri di un zigote schiacciante.
Amplificazione del nucleolo
Nella fase sintetica dell'interfase, insieme all'autoduplicazione del DNA, c'è un'eccessiva replicazione del numero di geni rRNA. Poiché le funzioni principali del nucleolo sono la produzione di ribosomi, il numero di questi organelli aumenta notevolmente a causa della sovrasintesi dei loci del DNA che trasportano informazioni sull'RNA. Nucleoproteine non associate ai cromosomi iniziano a funzionare autonomamente. Di conseguenza, nel nucleo si formano molti nucleoli, distanziandosi dai cromosomi che formano il nucleolo. Questo fenomeno è chiamato amplificazione del gene rRNA. Continuando a studiare le funzioni del nucleolo nella cellula, notiamo che la loro sintesi più attiva avviene nella profase della divisione di riduzione della meiosi, per cui gli ovociti del primo ordine possono contenere diverse centinaia di nucleoli.
Il significato biologico di questo fenomeno diventa chiaro, dato che nelle prime fasi dell'embriogenesi: frantumazione e blastulazione, è necessario un numero enorme di ribosomi per sintetizzare il principale materiale da costruzione: le proteine. L'amplificazione è un processo abbastanza comune, si verifica nell'oogenesi di piante, insetti, anfibi, lieviti e anche in alcuni protisti.
Composizione istochimica dell'organello
Continuiamo lo studio delle cellule eucariotiche e delle loro strutture, e consideriamo il nucleolo, la cui struttura e le cui funzioni sono interconnesse. È stabilito che contiene tre tipi di elementi:
- Nucleonema (formazioni filamentose). Sono eterogenei e contengono fibrille e grumi. Essendo una parte delle cellule vegetali e animali, i nucleonemi formano centri fibrillari. La struttura citochimica e le funzioni del nucleolo dipendono anche dalla presenza di una matrice al suo interno, una rete di molecole proteiche di supporto della struttura terziaria.
- Vacuoli (aree chiare).
- Granuli granulari (nucleoline).
Dal punto di vista dell'analisi chimica, questo organello è quasi interamente composto da RNA e proteine, eIl DNA si trova solo alla sua periferia, formando una struttura a forma di anello - cromatina perinucleolare.
Quindi, abbiamo stabilito che il nucleolo è costituito da cinque formazioni: centri fibrillari e granulari, cromatina, reticolo proteico e una componente fibrillare densa.
Tipi di nucleoli
La struttura biochimica di questi organelli dipende dal tipo di cellule in cui sono presenti, nonché dalle caratteristiche del loro metabolismo. Esistono 5 principali tipi strutturali di nucleolo. Il primo - reticolare, è il più comune ed è caratterizzato da un'abbondanza di materiale fibrillare denso, grumi di nucleoproteine e nucleone. Il processo di riscrittura delle informazioni dagli organizzatori nucleolari è molto attivo, quindi i centri fibrillari sono poco visibili nel campo visivo del microscopio.
Poiché le funzioni principali del nucleolo nella cellula sono la sintesi delle subunità ribosomiali, da cui si formano gli organelli che sintetizzano le proteine, il tipo di organizzazione reticolare è inerente sia alle cellule vegetali che a quelle animali. Il tipo di nucleoli ad anello si trova nelle cellule del tessuto connettivo: linfociti ed endoteliociti, in cui i geni rRNA non sono praticamente trascritti. I nucleoli residui si trovano nelle cellule che hanno perso completamente la capacità di trascrivere, come normoblasti ed enterociti.
Le specie segregate sono inerenti alle cellule che hanno subito un'intossicazione da agenti cancerogeni e antibiotici. E, infine, il tipo compatto del nucleolo è caratterizzato da molti centri fibrillari e una piccola quantità dinucleonem.
Matrice nucleolare proteica
Continuiamo lo studio della struttura interna delle strutture del nucleo e determiniamo quali sono le funzioni del nucleolo nel metabolismo cellulare. È noto che circa il 60% della massa secca di questo organello è rappresentato dalle proteine che compongono la cromatina, dalle particelle ribosomiali e anche dalle stesse proteine nucleolari. Soffermiamoci su di loro in modo più dettagliato. Alcune delle proteine sono coinvolte nell'elaborazione - la formazione di RNA ribosomiale maturo. Questi includono l'RNA polimerasi 1 e la nucleasi, che rimuovono le triplette extra dalle estremità della molecola di rRNA. La proteina fibrillarina si trova nella componente fibrillare densa e, come la nucleasi, svolge l'elaborazione. Un' altra proteina è la nucleolina. Insieme alla fibrillarina si trova nella PFC e FC dei nucleoli e negli organizzatori nucleolari dei cromosomi della profase della mitosi.
Un polipeptide come la nucleofosina si trova nella zona granulare e nella componente fibrillare densa, è coinvolto nella formazione dei ribosomi dalle subunità 40 S e 60 S.
Qual è la funzione del nucleolo
La sintesi dell'RNA ribosomiale è il compito principale che il nucleolo deve svolgere. In questo momento, la trascrizione avviene sulla sua superficie (vale a dire, nei centri fibrillari) con la partecipazione dell'enzima RNA polimerasi. Su questo organizzatore nucleolare vengono sintetizzati centinaia di preribosomi, chiamati globuli ribonucleoproteici. Formano subunità ribosomiali, che lasciano il carioplasma attraverso i pori nucleari e finiscono nel citoplasma della cellula. La piccola subunità 40S si lega all'RNA messaggero e solo allora a lorola subunità grande 40S è collegata. Si forma un ribosoma maturo, in grado di effettuare la traduzione - la sintesi di proteine cellulari.
In questo articolo abbiamo studiato la struttura e le funzioni del nucleolo nelle cellule vegetali e animali.
