Nucleul

NucleulNucleul reprezint centrul care controleaz toate funciile celulare, jucnd rolul de creier al celulei. Nucleul conine informaia genetic n ADN-ul nuclear i pe baza acestei informaii coordoneaz activitatea tuturor organitelor i determin toate caracteristicile metabolice i morfologice ale celulei.Compartimentele nucleului interfazic observate la microscopul electronic sunt: nveliul nuclear, nucleoplasma, care conine cromatina, nucleolul (sau nucleolii) matricea nuclear.

. Structura nveliului nuclear nveliului nuclear separ informaia genetic de citoplasm, oferind astfel o mai bun protecie pentru ADN. nveliul nuclear separ i dou mari mecanisme de sintez ale celulei eucariote: transcrierea ARN-ului n interiorul nucleului i sinteza proteic ce are loc n citoplasm.nveliul nuclear reprezint un sistem de membrane ce este alctuit din: membrana extern (orientat spre citoplasm) cu dimensiuni ntre 5 i 10 nm, este acoperit pe partea citoplasmatic de ribozomi i se continu cu R.E.Rmembrana intern (aproape de nucleoplasm), cu faa spre nucleoplasm nu conine ribozomi, este mai bogat n proteine i acioneaz ca o barier ce separ coninutul nucleului de citoplasmCele 2 membrane sunt separate de un spaiu intermembranar de 10 - 60 nm. lamina nuclear, complexul nuclear al porului.

Lamina nuclear. Membrana nuclear intern este tapetat pe faa nucleoplasmatic cu o reea proteic groas de 10-20 nm. Lamina nuclear numit i lamina fibroas reprezint suportul structural pentru membrana nuclear, un cadru pentru ataarea porilor nucleari i este un loc de interaciune ntre cromatin i membrana nuclear S-au identificat 4 proteine principale numite lamine (lamina A, B1, B2 i C), ele formeaz acele filamente ce dau reeaua laminei nucleare. Dezasamblarea i reasamblarea proteinelor din lamina nuclear, indus prin fosforilare i defosforilare n timpul mitozei sunt urmate de dezintegrarea respectiv reapariia membranei nucleare i de fapt a nucleului n sine.

Porii nucleariMembrana nuclear este perforat n numeroase locuri, n care cele dou membrane fuzioneaz i devin continue. n aceste situsuri apar pori circulari, care par a fi un canal major, (posibil singurul) de transport al moleculelor ntre nucleu i citoplasm. Datorit structurii complexe a porului nuclear, denumirea uzual e cea de complex al porului nuclear. Un por nuclear are o simetrie octogonal ce const din trei inele coaxiale: inelul citoplasmatic (extern) i inelul nuclear (intern) (ambele cu diametrul de 120-140 nm) i inelul intermediar (de 60 nm). Inelul citoplasmatic conine 8 molecule proteice i 8 filamente citoplasmatice (orientate spre citoplasm). Inelul nuclear este deasemenea format din 8 molecule proteice i 8 filamente care converg i formeaz o structur asemntoare unui co de baschet orientat spre nucleoplasm.Inelele menionate delimiteaz o regiune anular care are o granul central (diametru 35-40 nm). Aceast granul apare conectat cu inelele prin 8 brae externe i 8 brae interne care formeaz n partea central a porului un canal de 9 nm diametru i cu o lungime de 15 nm.Complexul porului nuclear e ataat la membrana nuclear prin lamina nuclear i deasemenea prin 8 brae radiare. La nivelul porului se petrec aproape toate schimbrile nucleo-citoplasmatice

. Funciile nveliului nuclearFuncia de barier: are rolul de a proteja informaia genetic ADN-ul nuclear, de aciunea enzimelor citoplasmatice.Funcia de izolare: membrana nuclear izoleaz procesele genetice ale replicrii ADN i sintezei ARN, de ribozomii din citoplasmFuncia de transport: reprezint un schimb foarte bine controlat i nalt selectiv prin pori, ntre nucleu i citoplasm. Funcia de dezorganizare i reorganizare a nucleuluiFuncia metabolic: deoarece nveliul dublu al nucleului e o extensie specializat a R.E.R, el particip n procese matabolice (elongarea i nesaturarea lanurilor de acizi grai, sinteza de fosfolipide i colesterol, glicozilarea lipidelor i proteinelor); ribozomii de pe membrana extern particip la sinteza proteic.

.2. Cromatina nuclear1. Structura cromatineiCromatina reprezint modul de organizare al informaiei genetice nucleare n interfaz. n cadrul cromatinei molecula de ADN se asociaz cu proteine care au rolul de a mpacheta macromolecula de ADN i n acelai timp de a favoriza accesul enzimelor la informaia genetic. n timpul diviziunii celulare fiecare molecul de ADN e mpachetat sub forma unui cromozom. Aspectul cromatinei la microscopul electronic depinde de concentraia de sruri. La concentraii sczute, cromatina se aseamn cu un irag de mrgele, pe cnd la concentraii fiziologice ia o form mai condensat cu un diametru de 30nm. n microscopia optic, datorit concentraiei mari de ADN, cromatina apare bazofil (colorat cu colorani bazici: hematoxilin, tripan. n microscopia electronic, cromatina apare sub dou forme. Una se numete eucromatin (din gr. eu= adevrat), care apare sub forma unei reele fine, slab colorate i care reprezint o cromatin aflat n stadiul maxim de decondensare i are o activitate metabolic intens. Avem 2 feluri de eucromatin eucromatina activ, eucromatina permisiv Cealalt form a cromatinei, hetrocromatina (din gr. heteros = diferit) este reprezentat de zone ale cromatinei puternic condensate i colorate. Ea este prezent n nucleu ntr-o proporie de (aproximativ 10% ) este metabolic inactiv, adic netranscriptibil. Heterocromatin este constitutiv condensat permanent i facultativ - cromatin condensat ce conine gene represate care pot fi derepresateADN-ul este strns asociat cu dou grupuri majore de proteine : histone i proteine nonhistonice. Histonele sunt n aproximativ aceeai proporie ca i ADN-ul pe cnd proteinele nonhistonice se gsesc n proporii variabile (de la 20% pn la aceeai concentraie cu ADN-ul).Histonele sunt implicate n organizarea cromatinei (de grecescul chroma = culoare).n nucleul interfazic, ADN (dublul helixul) este asociat cu complexe proteice de form discoidal i formeaz unitile fundamentale de mpachetare ale cromatinei, nucleozomii (nucleosomii), care la microscopul electronic apar ca un irag de mrgele pe o a. Fiecare nuclozom e format dintr-un octamer proteic central n jurul cruia se nfoar de 2 ori o poriune din molecula de ADN, cu o lungime de 146 perechi de baze, diametrul fibrei de cromatin este de 10 nm iar lungimea moleculei de ADN se reduce la o treime. Doi nucleosomi adiaceni sunt conectai de un segment de ADN de 40-50 perechi de baze (ADN - linker).

Cele patru tipuri de histone ce intr n structura nucleosomilor sunt denumit e H2A, H2B, H3 i H4 i au greuti moleculare cuprinse ntre 11 18 kDa.O alt protein histonic este H1, care are un rol important n urmatorul nivel de mpachetare al cromatinei, reprezentat de fibra de cromatin de 30nm, care este forma de baz a cromatinei ntr-un nucleu interfazic. Proteina histonic H1, comparativ cu celelalte histone, are o structur mai variabil la diferite specii; la psri s-a descris o alt protein = H5 care nlocuiete H1. Prin mpachetri ulterioare se ajunge la fibra de 300 nm; 700 nm; 1400 nm, adic de la circa 50.000 microni se ajunge la 2-10 microni.

NucleolulNucleolul reprezint structura nuclear interfazic implicat n biogeneza ARN ribozomal. E un corpuscul cu forma neregulat i dimensiuni variabile ce dispare la nceputul mitozei i reapare la sfritul acesteia. . La microscopul electronic el apare a fi format din trei elemente importante: un centru fibrilar, o component fibrilar dens i o component granular. Centrul fibrilar conine filamente de ADN ce codific ARNr i enzime implicate n transcriere. n componenta fibrilar dens, dispus n jurul centrului fibrilar, ARNr este procesat i asamblat n uniti periribizomale. Componenta granular (70% din nucleol) e format din filamente de ARNr care sunt legate de numeroase proteine citoplasmatice, formnd granule ribonucleoproteice mici (precursorii ribozomilor).Funciile nucleolului1. Sinteza ARNr i biosinteza ribozomilor: fragmentele de ADN din interiorul nucleolului sunt utilizate pentru sinteza ARNr. ARNr asociat cu proteine formeaz subuniti ribozomale mari i mici ce prsesc nucleul i se asambleaz n citoplasm n jurul unei molecule de ARNm formnd ribozomii, ce au un rol important n biosinteza proteinelor.2. Rol n mitoz3. Staie intermediar pentru ARNm i ARNt n drumul lor spre citoplasm.

Matricea nuclearMatricea nuclear poate fi izolat dup extracia cu detergeni non-ionici, soluii saline concentrate i digestie cu DN-aze i separat de lipide, proteine histonice i nonhistonice. n matricea nuclear exist ap, ioni de K+, ATP n cantiti ridicate i ioni de Na+ n cantiti mai mici.Alctuit din proteine stabile, cu mas molecular mare anastomozate ntr-o tridimensional, matricea nuclear este considerat a fi echivalentul schletului nuclear. n general aceste proteine sunt reprezentate de proteine nonhistonice, foarte heterogene, cu greuti moleculare ntre 10 i 300 kDa.Matricea nuclear determin forma nucleului i este implicat n organizarea cromatinei, dar i n replicaie, transcriere i maturarea ARN.

Exportul din nucleuDup transcriere, ribonucleoproteinele sunt transportate la periferia nucleului i mai apoi transferate n citoplasm prin porii nucleari. Acest trafic de proteine i ribonucleoproteine ntre nucleu i citoplasm trece i este reglat de complxele porale. Fibrele din matricea nuclear coordoneaz deasemenea transportul intranuclear al ribonucleoproteinelor de la locul de sintez la membrana nuclear.Studiile de microscopie de fluorescen au artat prezena unor rute specifice n traficul intranuclear. Se pare c exist o strns legtur ntre transportul ribonucleoproteinelor i transcrierea i procesarea ARN. Complexe mari ARN-proteine sunt transportate selectiv prin porii nucleari. Transportul este vectorial i necesit energie. Translocarea prin complexele porale presupune o modificare conformaional reversibil a ribonucleoproteinelor.