citologie animală - cursul ii, nucleul, anul i

71
Organi Organi zarea structurală şi zarea structurală şi funcţională a celulei funcţională a celulei animale animale • Nucleul Membrana plasmatică • Mitocondria Organite implicate în sinteza şi transportul macromoleculelor: Reticulul endoplasmic Aparatul Golgi Organite implicate în degradarea intracelulară a macromoleculelor: – Lizosomii • Citoscheletul

Upload: cristina-cris

Post on 08-Feb-2016

270 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

curs

TRANSCRIPT

Page 1: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

OrganiOrganizarea structurală şi zarea structurală şi funcţională a celulei funcţională a celulei animaleanimale

• Nucleul• Membrana plasmatică• Mitocondria• Organite implicate în sinteza şi transportul

macromoleculelor:– Reticulul endoplasmic– Aparatul Golgi

• Organite implicate în degradarea intracelulară a macromoleculelor:– Lizosomii

• Citoscheletul

Page 2: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

NUCLEULNUCLEUL

Page 3: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

NN UU CC LL EE UU LL CaracterizaCaracterizare generalre generalăă

NucleulNucleul este cel mai voluminos organit al celulei EK (6-10% din volumul celulei)

NucleulNucleul îndeplineşte funcţii fundamentale pentru existenţa celulei:– Stocarea şi transmiterea informaţiei geneticeStocarea şi transmiterea informaţiei genetice de la o

celulă către celulele descendente, pe parcursul diviziunilor celulare succesive

– Controlul activităţii celulareControlul activităţii celulare (nucleul controlează funcţiile metabolice ale celulei prin reglarea transcrierii genelor)

Page 4: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

NucleulNucleul• Nucleus, nuculeus – sâmbure, lb.latină• 1831 - Robert Brown (botanist scoţian)

– a efectuat studii de microscopie optică pe ţesuturi vegetale şi a descris în detaliu această formaţiune intracelulară;

– a enunţat conceptul de celule nucleate.• Din punct de vedere morfologic nucleii din diferite tipuri de

celule prezintă variaţii privind mărimea şi forma. Forma cea mai comună este cea sferică-elipsoidală.

• De regulă nucleul ocupă în celulă o poziţie centrală.• În cadrul organismului uman există şi celule anucleate

(eritrocitele mature, trombocitele).• În nucleu există 3 categorii majore de molecule: ADN, ARN

şi proteine.

Robert Brown Robert Brown (1773–1858)(1773–1858)

Page 5: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Celule anucleateForma cea mai comună este cea sferică-elipsoidală.

Excepţii: Nuclei cu aspect lobat

Page 6: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• De regulă nucleul ocupă în celulă o poziţie centrală.

• Excepţie: Nucleu poziţionat periferic

Celulă din ţesutul adipos (adipocit)

Nucleu

Celule din ţesutul hepatic (hepatocite)

Nuclei

Page 7: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Nucleul este un organit dinamic din punct de Nucleul este un organit dinamic din punct de vedere al organizării structuralevedere al organizării structurale

Nucleul Nucleul prezintă două tipuri de organizări structurale distincte, corespunzătoare celor două faze majore ale ciclului celular:– În interfază nucleul este bine individualizat,

delimitat de învelişul nuclear, nucleolii sunt vizibili, cromatina este dispersată.

– În mitoză nucleul suferă modificări complexe: condensarea cromatinei sub formă de cromozomi, dezorganizarea învelişului nuclear şi dispariţia nucleolilor.

Page 8: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Ciclul celular

Cromozomi şi nuclei

I – interfazăM - mitoză

Page 9: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Organizarea structurală a nucleului prezintă două aspecte fundamentale, ce sunt esenţiale pentru înţelegerea funcţiei acestui organit:

– Nucleul prezintă subcompartimente distincte

– Nucleul este un organit dinamic

Page 10: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura nucleului în interfazăStructura nucleului în interfază

EC eucromatina

Hc heterocromatina

G pars granulosa

F pars fibrosa nucleol

Page 11: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i
Page 12: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Învelişul nuclearÎnvelişul nuclearEste format din două membrane concentrice:

membrana nuclearmembrana nuclearăă extern externăă membrana nuclermembrana nuclerăă intern internăă

ÎÎntre cele două membrane este delimitat spaspaţţiul perinucleariul perinuclear.

Spaţiul perinuclear comunică cu lumenul reticulului endoplasmic (RE).Membrana nucleară externă are ataşaţi ribosomi pe faţa sa citoplasmatică (la fel ca şi membrana RE).

Page 13: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Porul nuclear: Porul nuclear: structura structura şi rolul în transportul şi rolul în transportul moleculelor între nucleu şi citoplasmămoleculelor între nucleu şi citoplasmă - Porii nucleari au fost identificaţi în învelişul nuclear la toate celulele eucariote. Numărul de pori nucleari din învelişul nuclear al celulelor de mamifere variază între 3.000 şi 4.000.

- Porul nuclear este un edificiu multimolecular cu structură complexă, cu masa moleculară de 125x106 daltoni, alcătuit din 50 de tipuri diferite de proteine numite nucleoporine.

1 – înveliş nuclear2 – componenta inelară

externă 3 – componenta

centrală 4 – fibrile convergente 5 – fibrile paralele

Page 14: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Complexul porului nuclear prezintă la microscopul electronic aspectul unui poligon cu opt laturi organizat în jurul unui canal central (simetrie octogonală).

Imagini de microscopie electronică şi modele computerizate ale structurii complexelor porilor nuclear.

9-26 nm

Page 15: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

(a) subunităţi dispuse sub formă de coloane ce formează peretele porului

(b) subunităţi centrale, fixate de peretele porului, ce delimitează deschiderea porului

(c) subunităţi transmembranare ce ancorează complexul în membrana nucleară

(d) subunităţi dispuse circular pe cele două feţe ale complexului, faţa nucleară, respectiv faţa citosolică, şi care sunt plasate la capetele coloanelor.

StructuraStructura porului nuclearporului nuclear

Page 16: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura Structura porului nuclearporului nuclear

De pe cele două feţe ale complexului porului nuclear se extind o serie de fibrile, cele dinspre citosol cu dispoziţie paralelă, iar cele de pe faţa nucleară cu dispoziţie convergentă.

În regiunea centrală a porului există o reţea fibrilară ce blochează difuzia pasivă a macromoleculelor de dimensiuni mari.

Citosol

Lumenul nucleului

Page 17: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Transportul prin porii nucleariTransportul prin porii nucleari• Fiecare por nuclear poate transporta 500-1000 de molecule per

secundă, în ambele sensuri. Modul în care se realizează coordonarea acestui trafic bidirecţional al moleculelor, astfel încât să se evite coliziunile şi colmatarea porilor este încă neelucidat.

• Întrucât controlează traficul moleculelor între nucleu şi citoplasmă, porii nucleari joacă un rol fundamental în controlul funcţiilor celulare.

• Fenomenele de transport ce se desfăşoară la nivelul porilor nucleari sunt de două tipuri: – difuzia pasivă pentru moleculele mici, – transportul activ (proces care necesită consum de energie)

pentru moleculele de dimensiuni mari.

Page 18: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Transportul macromoleculelor este selectiv şi se desfăşoară bidirecţional, dinspre citoplasmă spre nucleu (importimport) sau dinspre nucleu spre citoplasmă (exportexport).

• Importul este mediat de semnale de localizare semnale de localizare nuclearănucleară (NLSNLS, nuclear localization signal or sequence)

• Exportul este mediat de semnale nucleare de semnale nucleare de exportexport (NESNES, nuclear export signal).

Page 19: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Secvenţele de aminoacizi ce funcţionează ca semnale de localizare nucleară sunt înscrise în structura proteinei ce urmează să fie transportată în nucleul şi formează bucle sau aglomerări pe suprafaţa proteinei (pentru a fi accesibile interacţiunii cu receptorii nucleari specifici).

• Secvenţa de aminoacizi ce determină localizarea nucleară nu este identică pentru toate proteinele nucleare (nu există o secvenţă unică).

• Primul semnal de localizare nucleară descifrat a fost cel al antigenului T al virusului SV40 (proteină virală necesară pentru replicarea ADN-ului viral în nucleul celulei infectate) şi constă într-o secvenţă de aminoacizi bogată în Lys, în următoarea succesiune:

Pro-Pro-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-LysLys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Val

SSemnaleemnalelele de localizare nucleară de localizare nucleară (NLS(NLS))

Page 20: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Detectarea localizării antigenului T al SV40 (prin tehnica de imunofluorescenţă). Proteina (antigenul T) ajunge în nucleu doar în condiţiile în care semnalul de localizare nucleră este corect (A). Modificarea semnalului de localizare nucleară nu permite transportul în nucleu, astfel încât antigenul T rămâne în citoplasmă (B).

Figure was taken from Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Garland Pub., N.Y. 1994, Fig 12-13.

Page 21: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Vizualizarea importului proteinelor nucleare sintetizate în citoplasmă, la nivelul porilor nucleari

Imagine de microscopie electronică prezentând pătrunderea în nucleu a unor particule sferice de aur coloidal învelite cu proteina nucleară numită nucleoplasmină (porii nucleari sunt marcaţi cu roşu).

Page 22: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Lamina nuclearăLamina nuclearăLamina nucleară este o reţea de natură proteică cu aspect fibros situată sub membrana nucleară internă, ce formează suportul structural al nucleului (menţine forma şi dă stabilitate învelişului nuclear).

Page 23: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Ataşarea laminei de învelişul nuclear se realizează prin intermediul unor proteine din membrana nucleară internă şi prin ataşare de complexele porilor nucleari.

• Lamina nucleară interacţionează direct şi cu cromatina, funcţionând astfel ca punte de legătură între ADN şi învelişul nuclear.

• Reţeaua de filamente este alcătuită din proteine numite lamine nucleare, ce reprezintă o clasă specială de proteine.

• Lamina nucleară este o structură dinamică ce se dezorganizează la intrarea în mitoză şi se reorganizează la sfârşitul mitozei, odată cu refacerea învelişului nuclear.

Page 24: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Lamina nucleară este o structură dinamică ce se dezorganizează la intrarea în mitoză.

Page 25: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Progeria Progeria • Maladie genetică extrem

de rară (1 din 8 milioane de indivizi), caracterizată prin apariţia semnelor de îmbătrânire la vârste timpurii (îmbătrânire accelerată);

• Determinată de mutaţii ale genei ce codifică un anumit tip de lamină nucleară denumită lamina A.

Hayley Okines

Page 26: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Matricea nuclearăStudiile privind organizarea internă a nucleului au condus la identificarea unei reţele de natură proteică numită matrice nucleară, alcătuită din proteine denumite proteine scaffold. Filamentele matricei nucleare sunt dispuse într-o reţea tridimensională ce formează în interiorul nucleului o structură cu rol analog citoscheletului. Matricea nucleară reprezintă sediul unor procese importante ca replicarea ADN şi procesarea precursorilor mARN (ARN nuclear heterogen - hnARN).

Macromoleculele de ADN se fixează de proteinele scaffold prin intermediul unor secvenţe polinucleotidice numite regiuni de ataşare la scaffold (SAR, scaffold associated regions) sau MAR (matrix-attachment regions). Deşi rolul secvenţelor SAR nu este foarte bine precizat se consideră că participă la organizarea cromozomilor şi la reglarea transcrierii şi replicării ADN.

Page 27: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Macromoleculele de ADN se fixează de proteinele scaffold (care formează un ax de susţinere), prin intermediul unor secvenţe polinucleotidice numite regiuni de ataşare la scaffold (SAR, MAR).

Proteinele scaffold joaca un rol important in condensarea cromozomilor.

Page 28: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Nucleul în interfază

Cromatina

Page 29: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

CromatinaCromatina• Cromatina reprezintă complexul format de ADN-ul nuclear cu

histone şi proteine cromozomale nehistonice. • Etimologie: chroma – culoare, lb. greacă.• Examinarea nucleilor în interfază prin tehnici de microscopie,

relevă aspectul neomogen al cromatinei, fiind evidenţiate două tipuri distincte: eucromatina (cromatina “adevărată”, de la eu în limba greacă) şi heterocromatina (cromatina “diferită”, de la heteros în limba greacă).

• HeterocromatinaHeterocromatina este o formă de cromatină înalt condensată şi inactivă din punct de vedere transcripţional (netranscriptibilă), având o pondere de circa 10% din genom, în timp ce eucromatinaeucromatina este o formă de cromatină mai puţin condensată şi activă din punct de vedere transcripţional (conţine secvenţe de ADN ce sunt transcrise).

Page 30: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

EEucromatina – ucromatina – corespunde zonelor clarecorespunde zonelor clare

Heterocromatina – corespunde zonelor întunecate

1928 – Emil Heitz1928 – Emil Heitz(botanist german)(botanist german)

Page 31: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Heterocromatina poate fi clasificată la rândul ei în două tipuri: heterocromatină constitutivă, formă în care cromatina rămâne permanent condensată şi care conţine secvenţe de ADN ce nu sunt transcrise, şi heterocromatină facultativă, formă de cromatină condensată care nu este transcrisă, cu menţiunea că fie s-a făcut transcrierea într-o perioadă anterioară, fie se va face ulterior dacă heterocromatina se va transforma în eucromatină sub acţiunea unor factori specifici.

• Heterocromatina constitutivăHeterocromatina constitutivă apare în nucleul interfazic sub forma unor aglomerate localizate la periferia nucleului şi în jurul nucleolilor.

• Heterocromatina facultativăHeterocromatina facultativă apare numai în anumite tipuri de celule. Heterocromatina facultativă a fost descrisă în cazul inactivării unuia dintre cei doi cromozomi X în nucleii celulelor somatice de mamifere, la organismele femele, în cursul dezvoltării embrionare timpurii.

Page 32: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Heterocromatina facultativă – Inactivarea cromozomilor X. În faze embrionare timpurii unul din cei 2 cromozomi X (la organismele femele) devine inactiv prin condensare (corpuscul Barr). În celulele descendente rămâne condensat acelaşi cromozom X.

Page 33: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Organizarea structurală a cromatinei şi Organizarea structurală a cromatinei şi nivelurile de compactarenivelurile de compactare

• Macromoleculele de ADN se asamblează cu histonelehistonele şi proteinele cromozomale nehistoniceproteinele cromozomale nehistonice într-o manieră înalt ordonată ce permite un grad mare de compactare a ADN-ului.– Raportul de condensare specific

interfazei este de 500X.– În condiţiile de maximă condensare

din cursul diviziunii nucleare (metafazei) raportul de condensare este de 10.000X.

Lungimea ADN în celulele organismuluiuman este de aprox. 2 metri, iar nucleulInterfazic are un diametru de 20-60 μm.

Page 34: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

HistoneHistonelele• Histonele sunt un grup de proteine de mici

dimensiuni, cu caracter bazic (datorat prezenţei în structura lor a unui număr mare a resturi de Lys şi Arg).

• Această proprietate favorizează asocierea lor de ADN prin atracţie electrostatică atracţie electrostatică, de grupările fosfat din coloanele glucido-fosforice ale catenelor polinucleotidice.

• IInteracţiunea histonelor cu ADN-ul nu este nteracţiunea histonelor cu ADN-ul nu este influenţată de secvenţa de nucleotide a ADNinfluenţată de secvenţa de nucleotide a ADN.

• În celulele eucariote au fost identificate cinci tipuri principale de histone: H1H1, H2AH2A, H2BH2B, H3H3 şi H4H4.

Page 35: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Interacţiunea histonelor cu ADN-ul este de natură electrostatică

Lys Arg

ADN

Page 36: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura nucleosomalStructura nucleosomală (fibra de ă (fibra de cromatină de 11 nm)cromatină de 11 nm)

• Structura nucleosomală reprezintă primul nivel de compactare al cromatinei.

• Organizarea sub formă de nucleosomi este rezultatul asocierii ADN cu histonele nucleosomale: H2AH2A, H2BH2B, H3H3 şi H4H4.

• În imaginile de microscopie electronică nucleosomii apar sub forma unor particule

discoidale de 11 nm, ce dau cromatinei aspectul unui “şirag de mărgele”.

Page 37: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

NucleosomulNucleosomul• Nucleosomul conţine un miez proteic format din 8

molecule de histone (octamer de histone) de forma unui cilindru turtit cu diametrul de 11 nm şi înălţimea de 5,5 nm, înconjurat de 1,65 ori de ADN-ul dublu catenar (răsucirii de 1,65 ori în jurul miezului de histone îi corespunde o secvenţă polinucleotidică de 147 perechi de nucleotide).

• Miezul de proteine al nucleosomului (octamerul de histone) are câte două copii ale histonelor H2AH2A, H2BH2B, H3H3 şi H4H4, numite histone nucleosomalehistone nucleosomale. Nucleosomul nu conţine proteine nehistonice.

• Histona H1 nu face parte din structura nucleosomului.

Page 38: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura nucleosomuluiStructura nucleosomului

Page 39: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Particulele nucleosomale succesive sunt separate prin secvenţe de ADN spaţiator scurt ce poartă numele de ADN de legăturăADN de legătură sau ADN ADN linkerlinker, a căror lungime poate să varieze între 18 şi 80 de perechi de nucleotide (valoarea medie este de circa 50 perechi de nucleotide).

• Formarea structurilor nucleosomale scurtează lungimea macromoleculelor de ADN dublu catenar de 3 ori:

Page 40: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura solenoid (fibra de cromatinStructura solenoid (fibra de cromatină de 30 nm)ă de 30 nm)• Acest mod de împachetare se

realizează prin răsucirea a şase nucleosomi într-o structură spiralată numită solenoidsolenoid.

• Împachetare strânsă este posibilă atât datorită implicării histonei H1 (histonă linker), cât şi interacţiunilor dintre nucleosomii adiacenţi.

Page 41: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Pentru fiecare spiră a solenoidului 6 histone H1 se asociază cu 6 particule nucleosomale.

Page 42: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Nivelurile superioare de compactare aNivelurile superioare de compactare alele cromatineicromatinei

• Nivelul următor de împachetare corespunde organizării fibrei de cromatină de 30 nm sub formă de bucle de 300nmbucle de 300nm fixate de un miez proteic de natură non-histonică, de tip scaffold.

Page 43: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Nivelul maxim de condensare a cromatinei corespunde unor bucle super-răsucite cu dimensiunea de 700nm (dimensiunea cromatidei cromozomului mitotic).

• În concluzie, formarea cromatinei prin asocierea şi împachetarea înalt ordonată a ADN-ului cu histonele şi cu alte proteine cromozomale este importantă atât pentru compactarea ADN-uluicompactarea ADN-ului până la nivelul maxim reprezentat de comozomul metafazic, cât şi pentru reglarea accesului la reglarea accesului la secvenţe specifice de ADN în cursul transcrierii şi replicăriisecvenţe specifice de ADN în cursul transcrierii şi replicării.

Page 44: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Nivelurile de Nivelurile de îîmpampachetare chetare

(condensare) (condensare) ale cromatineiale cromatinei

În nucleul interfazic eucromatinaeste prezentă sub forma fibrei de 11 nm şi parţial sub forma fibrei de 30 nm.

Page 45: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

C R O M O Z O M I IC R O M O Z O M I I• În momentul intrării celulei în mitoză cromatina se

condensează sub formă de cromozomi, structuri vizibile la microscopul optic.

• Această condensare puternică este necesară pentru a permite mişcarea cromozomilor de-a lungul fusului mitotic, fără ca macromoleculele de ADN să se încolăcească sau să se rupă în timpul distribuţiei în celulele fiice.

I – interfazăM - mitoză

Page 46: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

• Cromozomii sunt formaţi din ADN şi proteine, în proporţii aproximativ egale. Componenta proteică este un amestec heterogen de proteine, dintre care pot fi menţionate histonele, proteinele scaffold, şi o serie de enzime implicate în replicarea ADN şi în transcriere (ADN- şi ARN-polimerazele).

• După ieşirea din mitoză, cromozomii individuali se decondensează ocupând anumite zone bine delimitate în interiorul nucleului interfazic numite teritorii cromozomiale.

• Fiecare cromozom este format dintr-o moleculă liniară de ADN.

• Un cromozom operează ca o unitate structurală distinctă, astfel încât o copie a fiecărui cromozom să fie transmisă fiecăreia dintre celulele fiice.

Page 47: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Teritorii cromozomialeTeritorii cromozomiale• După ieşirea din mitoză,

cromozomii individuali se decondensează ocupând anumite zone bine delimitate în interiorul nucleului interfazic numite teritorii cromozomiale.

Page 48: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Cromozomii În momentul în care începe diviziunea celulară fiecare cromozom este alcătuit din două unităţi longitudinale numite cromatide. cromatide.

Cromatidele sunt libere pe toată lungimea lor, cu excepţia unui singur punct de contact numit centromer sau constricţie primară.

Page 49: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Centromer

Cromatide “surori”

p - braţul scurt

q - braţul lung

Page 50: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Structura cromozomilorStructura cromozomilor• Un cromozom funcţional prezintă 3 tipuri de

secvenţe specializate de ADN:– origine a replicării – reprezintă secvenţele

nucleotidice de unde începe replicarea ADN.– centromer (constricţie primară) -reprezintă

regiunea specializată a cromozomului ce asigură adeziunea celor două cromatide, ancorarea şi deplasarea cromozomilor de-a lungul fibrelor fusului de diviziune şi segregarea corectă a cromatidelor în timpul diviziunii celulare. În timpul diviziunii mitotice la nivelul centromerului se formează tranzitoriu o structură proteică complexă numită kinetocor.

– telomere – secvenţe de la capetele cromozomului ce conferă stabilitate cromozomilor şi împiedică asocierea lor.

Page 51: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

KinetocorulKinetocorul

Kinetocorul are aspectul unui disc multilamelar şi reprezintă locul de ataşare al cromozomilor de microtubulii fusului de diviziune.Pentru fiecare dintre cele 2 cromatide se formează un kinetocor.

Page 52: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Celulă umană în diviziune: microtubulii fusului de diviziune (verde), cromozomii (albastru), kinetocorii (roz).

Page 53: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Cromozomul are 2 tipuri de braţe: p - braţul scurt (“petit”) şi q - braţul lung

(1) – cromatidă; (2) centromer; (3) braţul p; (4) braţul q

Page 54: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

TelomereTelomere

Telomerele protejează informaţia genetică în timpul diviziunii celulare. Telomerele se scurtează pe parcursul diviziunilor celulare succesive.

Page 55: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

GenomulGenomul reprezintă cantitatea de material genetic ce defineşte zestrea ereditară a unui organism.Cariotipul Cariotipul reprezintă totalitatea cromozomilor unui celule, dispuşi într-un set complet (caracteristic unui individ sau unei specii) şi într-un anumit aranjament. Realizarea cariotipului constă în aşezarea cromozomilor microfotografiaţi dintr-o celulă (în metafază) în ordinea descrescătoare a dimensiunii lor în perechi omoloage.

Page 56: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Cariotipul umanCariotipul uman• Conform Standardului Internaţional de

Nomenclatură Citogenetică, cariotipul uman este redat prin numărul total de cromozomi (46) urmat de formula comozomilor de sex (XX pentru femeie şi XY pentru bărbat), de exemplu 46, XX şi respectiv 46, XY.

• Cariotipul uman are 23 de perechi de dintre care 22 perechi de autozomi şi o pereche de heterozomi (cromozomii ce determină sexul unui organism, denumiţi şi gonozomi).

• Cariotipurile sunt studiate pentru a determina aberaţiile cromozomiale. Cariotip normal de bărbat

46, XY

Page 57: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Cariotip de femeie (46, XX)Cariotip de femeie (46, XX)Cromozomii au fost marcaţi fluorescent cu fluorocromi de diferite culori. Datorită marcării fluorescente diferenţiate toate perechile de cromozomi pot fi vizualizate şi identificate simultan.

Page 58: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Aberaţii cromozomialeAberaţii cromozomiale• Există 2 categorii principale de aberaţii

cromozomiale:– Numerice– Structurale

• Anomaliile numerice presupun pierderea şi/sau câştigul unui cromozom întreg sau a mai multor cromozomi.

• Cea mai comună anomalie numerică autozomală este trisomia 21 (Sindromul Down).

• Cea mai frecventă anomalie numerică heterozomală (a cromozomilor de sex) este sindromul Klinefelter (47, XXY).

Page 59: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Anomalii numerice autozomaleSindromul Down (Trisomia 21 - prezenţa unei extra copii a cromozomului 21, o celulă are 3 în loc de 2 copii ale cromozomului 21 în nucleu)

• Incidenţa (1: 1000 nou-născuţi)• Trăsături fizice caracteristice: corp

scurt şi îndesat, faţa turtită, urechi cu aspect modificat, dinţi atipici, aspect facial “mongoloid”, tonus muscular scăzut

• Retard mintal moderat• Factori de risc: vârsta înaintată a

părinţilor, istoricul familial de sindrom Down

Page 60: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Anomalii ale cromozomilor de sex (heterozomi, gonozomi)• Sindromul KlinefelterSindromul Klinefelter (47,XXY) - anomalie

cromozomială numerică, cu o incidenţă de aproximativ 1:600 / 1:800 nou-născuți de sex masculin ce rezultă din prezența unui cromozom X suplimentar la sexul masculin.

Page 61: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Nucleul în interfază

Nucleol

Page 62: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

N U C L E O L U LN U C L E O L U L• Nucleolul este o formaţiune intranucleară decelabilă în interfază

(vizibilă la microscopul optic). • Nucleolul este sediul producerii subunităţilor ribosomale.• Nucleul celulelor somatice umane conţine în mod obişnuit câte

un nucleol pentru fiecare set de cromozomi, astfel că majoritatea celulelor umane somatice (diploide) prezintă doi nucleoli.

• Nucleolul nu este delimitat de membrane, ci este organizat în aria regiunilor cromozomale ce conţin gene codificatoare pentru ARN-urile ribosomale.

Page 63: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Morfologia nucleoluluiMorfologia nucleolului

• Din punct de vedere morfologic în nucleol au fost evidenţiate trei regiuni distincte: – centrul fibrilarcentrul fibrilar – zona fibrilară densăzona fibrilară densă– zona granularăzona granulară

• Genele pentru rARN sunt localizate şi transcrise în centrul fibrilar şi în zona fibrilară densă.

• Prelucrarea rARN şi asamblarea cu proteinele ribosomale este iniţiată în zona fibrilară densă şi continuă în zona granulară unde se formează subunităţile ribozomale, gata de a fi exportate în citoplasmă.

• Mărimea nucleolului depinde de activitatea metabolică a celulei.

Page 64: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Imagini de microscopie electronică (fibroblast uman): (A) nucleul (B) nucleolul

Page 65: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Tehnici de vizualizare a nucleului:1. Microscopia optică

- microscopia optică convenţională- microscopia de fluorescenţă- microscopia cu contrast de fază

2. Microscopia electronică- Transmisie (TEM)- Scanning (SEM)

Page 66: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Imagine de microscopia electronică (TEM)

Page 67: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Imagine de microscopia electronică (SEM)

Page 68: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Vizualizarea cromozomilor mitotici prin microscopie optică convenţională

Page 69: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Imagini de microscopie de fluorescenţă

Page 70: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

Coloraţie Hoechst Coloraţie DAPI

Imagini de microscopie de fluorescenţă

Page 71: Citologie Animală - Cursul II, Nucleul, Anul i

C O N C L U Z I IMorfologia nucleului prezintă două aspecte fundamentale:

1. Nucleul prezintă compartimente distincte la nivelul cărora se desfăşoară procese specifice,

2. Nucleul este un organit dinamic, cu două tipuri de organizări structurale şi funcţionale, corespunzătoare celor două faze majore ale ciclului celular.