Citologia del nucleo -...

09-12-08

1

1

2

Il nucleo è facilmente evidenziabile in una cellula tuttavia ...•Può avere aspetti diversi•Non è presente durante tutto il ciclo cellulare•Può mancare in alcune cellule•Oltre alla forma sono variabili anche per la dimensione, la localizzazione nellacellula e l’intensità di colorazione

Solo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la vendita

Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - il nucleo

Citologia del nucleo

09-12-08

2

3



Cosa contiene il nucleo?

Il nucleo non contiene solo DNA, che costituiscesolo il 20% del materialenucleare, ma anche una grande quantità di proteinechiamate nucleoproteine edRNA.

La maggior parte delle nucleoproteine èstrettamente associata al DNA; le proteine chelegano il DNA sono di due tipi:

1) istoni: struttura della cromatina2) proteine nonistoniche: proteine diregolazione dell’attività genica, enzimidi sintesi degli acidi nucleici.

L’RNA nucleare è costituito da RNA messaggero (mRNA) di nuova sintesi e da RNA ditrasferimento (tRNA) e ribosomico (rRNA) che non è stato ancora trasferito nelcitoplasma.

Inoltre il nucleo contiene le proteine del nucleoskeletro e nucleoplasma.Tutte le nucleoproteine sono sintetizzate nel citoplasma e quindi trasportate nel nucleo

4

Tranne che nel periodo della divisione cellulare, i cromosomi, ciascunodei quali è costituito da due molecole di DNA appaiate, esistono sotto forma di filamentiaggrovigliati che si estendono attraverso il nucleo e non possono esserevisualizzati individualmente mediante la microscopia elettronica. I nucleiappaiono come strutture eterogenee con aree elettron-dense ed aree elettron-trasparenti.Le aree dense chiamate eterocromatina, rappresentano quella porzione di DNA, con lenucleoproteine associate, che non è attiva nella sintesi di RNA. L’eterocromatina tende araggrupparsi alla periferia del nucleo, ma forma anche agglomerati irregolari all’internodel nucleo. Nelle femmine, in cromosoma X inattivato (corrispondente al cromosoma Ynel maschio), forma una piccola massa nota come corpo di Barr. I corpi di Barr sonovisibili lungo il margine esterno del nucleo in una piccola percentuale di cellulefemminili in cui la sezione sia stata condotta secondo un piano favorevole. La zonaelettron-trasparente, chiamata eucromatina, rappresenta quella parte di DNA cheèattiva nella sintesi di RNA. Globalmente, l’eucromatina e l’eterocromatina costituisconola cromatina, denominazione derivata dall’aspetto fortemente colorati dei nuclei osservatial microscopio ottico.

Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - Il nucleo, la cromatina


09-12-08

3

5

Gli istoni, (H1, H2A, H2B, H3, H4), che rappresentano la maggior parte delle proteinelegate al DNA, formano il nucleosoma su cui si avvolge per due giri e mezzo ilfilamento di DNA (200 paia di basi). Il DNA che unisce due nucleosomi e’ ilDNAlinker. Gli istoni sono proteine di peso molecolare relativamente basso, con unalto contenuto di aa carichi positivamente, che si legano con facilità alle eliche delDNA cariche negativamente. Gli istoni possono essere coinvolti nel compattamento delDNA e nella regolazione della sua attività.



6

L’istone H1 serve permantenere uniti duenucleosomi adiacenti. Tuttiquesti avvolgimenti riduconola lunghezza del DNA



09-12-08

4

7

La struttura della cromatina di una cellula può cambiare nel tempo: questa regolazione faparte dei meccanismi del differenziamento cellulare.

cellula “giovane”(non totalmente differenziata)

Struttura della cromatina permissiva perl’espressione del gene “B” e non per i geni“A” e “C”

Stessa cellula più “vecchia”(totalmente differenziata)

Struttura della cromatina permissiva perl’espressione dei geni “A” e “C” e non piùper il gene “B”



8

Nuclei ricchi di eterocromatinalocalizzata essenzialmente allaperiferia del nucleo. Questa morfologiaè tipica di cellule poco attive da unpunto di vista della sintesi proteica.

Nucleo con cromatina inmaggioranza sotto forma dieucromatina. Cellula conalta attività trascrizionale.



09-12-08

5

9

Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - il nucleo, trascrizione

Trascrizione: Cosa: da DNA a RNAsDove: nucleoChi: RNA polimerasi


10

Eucariote hanno numerosi tipi di RNA polimerasi:

•La RNA polimerasi I: sintetizza un pre-rRNA 45S, che matura in rRNA di28S, 18S and 5.8S della grande subunità ribosomale.•La RNA polimerasi II sintetizza i pre-mRNAs and la maggior parte deglinon coding RNA (snRNA e microRNAs). Questa polimerasi è di gran lungala più studiata e la cui attività è la più regolata. Fattori trascrizionali regolanola sua interrazione con i promotori.•La RNA polymerase III sinteiizza tRNAs, rRNA 5S and e tutti gli altripiccoli RNAs che si trovano nel nucleo e nel citosol.•La RNA polymerase IV sintetizza i siRNA nelle piante.•Ci sono altri tipi di RNA polimerasi nei mitocondri e nei cloroplasti e RNApolimerasi RNA-dioendenti coinvolte nel processo di RNA-interferenze.



09-12-08

6

11


DNA stampo

C5’

C3’

C3’

C5’

Nuovo ribonucleotidenucleotide tri-fosfatoda aggiungere allacatena di RNA.

Tutte le RNA polimerasisintetizzano l’RNAsecondo le stesse regole:1) La catena di RNAneosintetizzata èantiparallela alla catena diDNA stampo e 2) ladirezione della sintesi è5’---->3’

RNA crescente

C3’


12

mRNA

L’mRNA è sintetizzato sottoforma di pre-mRNA che subiscenel nucleo modifiche co- o post-trascrizionali: capping al 5’,splicing (eliminazione degliintroni) e aggiunta del poliA al 3’.

snRNA, microRNAs, siRNA

Questi altri tipi di RNA sono statiidentificati più recentemente ehanno svariati importanti ruoliregolatori

tRNA



09-12-08

7

13

I nucleoli sono strutture eterogenee in cui le aree piùpallide rappresentano i siti del DNA che codificano perl’rRNA e le aree scure i siti di assemblaggio dellesubunità ribosomali. Ogni tipo cellulare ha unacaratteristica forma del nucleo e, in generale, il livello diattività di ogni cellula può essere desunto dall’aspettoultrastrutturale del suo nucleo. Le cellule relativamenteinattive hanno un nucleo piccolo, in cui la cromatina èprevalentemente in forma addensata (eterocromatina) edin cui il nucleolo è piccolo o assente, mentre nelle cellulemolto attive da un punto di vista della sintesi proteica, ilmateriale nucleare è disperso (eucromatina) ed i nucleolisono molto evidenti.

Nucleolo: masserella granulare efibrillare dai contorni irregolarinon rivestita da citomembrane.Costituito da: parte (RNA eproteine) parte fibrillare 5-10 nmdiametro (DNA ed RNA)parte amorfa proteicanucleoscheletro

granuli fibrilleNUCLEOLOMolti nuclei, contengono una o piùstrutture estremamente dense chiamatenucleoli, che sono i siti di sintesi dell’RNA ribosomico e dell’ assemblaggiodelle subunità ribosomali.


Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - il nucleo, trascrizione rRNA: il nucleolo

14



Le due subunità ribosomali sono formate nel nucleolodall’associazione tra rRNA e proteine

+ 49 proteine + 33 proteine

Composizione della grandesubunità ribosomale =60S

Composizione della piccolasubunità ribosomale =40S

09-12-08

8

15

•L’involucro nucleare separa il contenuto nucleare della cellula eucariotedall’ambiente citoplasmatico.


Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - l’involucro nucleare

16

•L’involucro nucleare ècomposto da due membranefosfolipidiche ciascuna dispessore di 8 nm circa, chedelimitano il lume della cisternaperinucleare di 15-40 nm.



09-12-08

9

17


7nm

7nm

15-40 nm

Membrana interna

cisternaperinucleare

Membrana esterna


18

•Tale cisterna perinucleare è incontinuità con il RER. Lacisterna è interrotta a livello deipori dove le due membrane sifondono.•La membrana esterna e quellainterna, sebbene noncontravvengono al principio dimembrana unitaria hannocomposizione differente sia infosfolipidi che in proteine.



09-12-08

10

19


•Tale cisterna perinucleare è in continuità con ilRER. La cisterna è interrotta a livello dei pori dovele due membrane si fondono.•La membrana esterna e quella interna, sebbene noncontravvengono al principio di membranaunitaria hanno composizione differente sia infosfolipidi che in proteine.


Citologia del nucleo -...

Documents

Transcript of Citologia del nucleo -...