Il nucleo di una cellula eucariotica è l'organello centrale da cui dipendono l'attività vitale ei processi sintetici. Una parte significativa del contenuto del nucleo è rappresentata da molecole di DNA filamentoso di vari gradi di compattazione in combinazione con proteine. Questi sono l'eucromatina (DNA decondensato) e l'eterocromatina (pezzi di DNA densamente imballati).
L'eucromatina svolge un ruolo importante nella vita della cellula. Si legge "l'istruzione" per l'assemblaggio dell'acido ribonucleico (RNA), che diventa la base per la sintesi delle molecole polipeptidiche.
Tutti hanno un nucleo?
Tutti gli esseri viventi, dal più piccolo al gigante, ricevono informazioni genetiche sotto forma di acido desossiribonucleico. Ci sono due forme fondamentalmente diverse di rappresentarlo nelle celle:
- Gli organismi procarioti (pre-nucleari) hanno cellule non compartimentate. Il deposito del loro unico DNA circolare non legato alle proteine è solo un cerottocitoplasma chiamato nucleoide. La replicazione dell'acido nucleico e la sintesi proteica avvengono nei procarioti in uno spazio a singola cellula. Non li vedremo ad occhio nudo, perché i rappresentanti di questo gruppo di organismi sono microscopici, fino a 3 micron di dimensioni, batteri.
- Gli organismi eucariotici sono caratterizzati da una struttura cellulare più complessa, dove le informazioni ereditarie sono protette da una doppia membrana del nucleo. Le molecole di DNA lineare, insieme alle proteine istoniche, formano la cromatina, che produce attivamente RNA con l'aiuto di complessi polienzimatici. La sintesi proteica avviene nel citoplasma sui ribosomi.
Il nucleo formato nelle cellule eucariotiche può essere visto durante l'interfase. Il carioplasma contiene una spina dorsale proteica (matrice), nucleoli e complessi nucleoproteici costituiti da sezioni di eterocromatina ed eucromatina. Questo stato del nucleo persiste fino all'inizio della divisione cellulare, quando la membrana ei nucleoli scompaiono ei cromosomi acquisiscono una forma compatta a bastoncino.
Principale nel nucleo
La componente principale del contenuto del nucleo, la cromatina, è la sua parte semantica. Le sue funzioni includono l'archiviazione, l'implementazione e la trasmissione di informazioni genetiche su una cellula o un organismo. La parte direttamente replicata della cromatina è l'eucromatina, che trasporta dati sulla struttura delle proteine e sui vari tipi di RNA.
Le restanti parti del nucleo svolgono funzioni ausiliarie, forniscono le condizioni adeguate per l'implementazione delle informazioni genetiche:
- nucleoli -aree compattate di contenuto nucleare che determinano i siti per la sintesi degli acidi ribonucleici per i ribosomi;
- la matrice proteica organizza la disposizione dei cromosomi e l'intero contenuto del nucleo, ne mantiene la forma;
- L'ambiente semiliquido interno del nucleo, il carioplasma, assicura il trasporto di molecole e il flusso di vari processi biochimici;
- Il guscio a due strati del nucleo, il cariolemma, protegge il materiale genetico, fornisce una conduzione bilaterale selettiva di molecole e complessi molecolari a causa dei complessi pori nucleari.
Cosa significa cromatina
La cromatina ha preso il nome nel 1880 grazie agli esperimenti di Flemming sull'osservazione delle cellule. Il fatto è che durante la fissazione e la colorazione, alcune parti della cellula si manifestano particolarmente bene ("cromatina" significa "macchiato"). Successivamente si è scoperto che questo componente è rappresentato dal DNA con proteine, che, per le sue proprietà acide, percepisce attivamente i coloranti alcalini.
I cromosomi colorati sono visibili nella parte centrale della cellula nella foto, formando una placca metafase.
Forme di esistenza del DNA
Nelle cellule degli organismi eucariotici, i complessi nucleoproteici della cromatina possono trovarsi in due stati.
- Nel processo di divisione cellulare, il DNA raggiunge la sua massima torsione ed è rappresentato dai cromosomi mitotici. Ogni filamento forma un cromosoma separato.
- Durante l'interfase, quando il DNA cellulare è più decondensato, la cromatina si riempie uniformementespazio del nucleo o forma grumi visibili al microscopio ottico. Tali cromocentri sono più spesso rilevati vicino alla membrana nucleare.
Questi stati sono alternativi tra loro, i cromosomi completamente compattati non sono conservati nell'interfase.
Eucromatina ed eterocromatina
La cromatina interfase è un cromosoma che ha perso la sua forma compatta. I loro cappi si allentano, riempiendo il volume del nucleo. Esiste una relazione diretta tra il grado di decondensazione e l'attività funzionale della cromatina.
Le sue parti, completamente "sbrogliate", sono dette cromatina diffusa o attiva. È praticamente invisibile al microscopio ottico dopo la colorazione. Questo perché l'elica del DNA ha uno spessore di soli 2 nm. L' altro nome è eucromatina.
Questo stato fornisce ai complessi enzimatici l'accesso ai frammenti di DNA semantico, al loro libero attaccamento e funzionamento. La struttura dell'RNA messaggero (trascrizione) viene letta dalle regioni diffuse dalle RNA polimerasi o viene copiato il DNA stesso (replica). Maggiore è l'attività sintetica della cellula in questo momento, maggiore è la proporzione di eucromatina nel nucleo.
Sezioni diffuse di cromatina si alternano a zone di eterocromatina compatte e diversamente intrecciate. A causa della maggiore densità, l'eterocromatina colorata è chiaramente visibile nei nuclei interfase.
La figura mostra la cromatina con vari gradi di compattazione:
- 1 - molecola di DNA a doppio filamento;
- 2 - istoneproteine;
- 3 - Il DNA avvolto attorno al complesso istonico per 1,67 giri forma un nucleosoma;
- 4 - solenoide;
- 5 - cromosoma interfase.
Sottigliezze della definizione
L'eucromatina in un determinato momento potrebbe non essere coinvolta nei processi sintetici. In questo caso, è temporaneamente in uno stato più compatto e può essere scambiato per eterocromatina.
L'eterocromatina reale, detta anche costitutiva, non porta un carico semantico e si decondensa solo nel processo di replicazione. Il DNA in queste posizioni contiene sequenze brevi e ripetitive che non codificano per gli amminoacidi. Nei cromosomi mitotici, si trovano nella regione della costrizione primaria e delle terminazioni telomeriche. Separano anche sezioni di DNA trascritto, formando frammenti intercalari (intercalari).
Come "funziona" l'eucromatina
L'eucromatina contiene geni che in definitiva determinano la struttura delle proteine (geni strutturali). La decodifica della sequenza nucleotidica in una proteina avviene con l'aiuto di un intermediario capace, a differenza dei cromosomi, di lasciare il nucleo - RNA messaggero.
Durante la trascrizione, l'RNA viene sintetizzato su un modello di DNA da nucleotidi liberi di adenile, uridilico, citidilico e guanile. La trascrizione è effettuata dal complesso enzimatico RNA polimerasi.
Alcuni geni determinano la sequenza di altri tipi di RNA (di trasporto e ribosomiale) necessari per completare i processi di sintesi proteica nel citoplasma daamminoacidi.
L'eterocromatina di un singolo cromosoma è spesso assemblata in un cromocentro ben marcato. Intorno ci sono anelli di eucromatina despiralizzata. Grazie a questa configurazione del DNA centrale, complessi enzimatici e nucleotidi liberi, necessari per l'implementazione delle funzioni dell'eucromatina, si adattano facilmente alle parti semantiche.
