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2014-MED-Nucleo [modalità compatibilità]

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La cellula eucariotica animale
Tutte le cellule sono
circondate da una
membrana plasmatica
costituita da
fosfolipidi e proteine.
Le cellule
eucariotiche
posseggono organuli
rivestiti di
membrana.
L’organulo di
dimensioni maggiori è
il nucleo che controlla
le attività cellulari
La membrana plasmatica e il modello a mosaico
fluido
Le proteine di membrana svolgono diverse funzioni….
i fosfolipidi : esteri di
acidi grassi con acido
fosfoglicerico, legato a
sua volta con un
composto organico
IL NUCLEO
Il nucleo è l’organulo di
dimensioni maggiori delle cellule
eucariote
Assente nei procarioti
Separato dal citoplasma
dall’ involucro nucleare
Contiene:
-la maggior parte del DNA
cellulare, il materiale genetico
che dirige e controlla la attività
della cellula
-RNA
-Componenti molecolari necessari
al suo funzionamento (proteine
ed enzimi)
IL NUCLEO
Le funzioni del nucleo sono correlate al suo contenuto in
DNA (materiale genetico)
Divisione cellulare
1cellula
Replicazione
DNA e suo
trasferimento DNA
alle cellule
figlie
Espressione genica
DNA (geni)
Trascrizione
RNA per la
regolazione
delle attività
celulari
RNA
(mRNA, rRNA,
tRNA)
tradotto
2 cellule
Proteine
IL NUCLEO nei preparati istologici
Nei preparati istologici il nucleo si colora
con coloranti basici per il contenuto in
DNA (acido, basofila)
-ematossilina (ematossilina-eosina)
-Reazione di Feulgen
Feulgen
STRUTTURA
Ematossilina-eosina
IL NUCLEO nei preparati istologici: forma e posizione
La forma del nucleo è spesso
correlata a quella della cellula
La posizione del nucleo è
variabile e caratteristica di
ogni tipo cellulare
IL NUCLEO nei preparati istologici: numero
Generalmente le cellule sono:
osteoclasti
1. mononucleate (1 nucleo)
ma esistono cellule:
2. Prive di nucleo (eritrociti)
3. Multinucleate (cellula muscolare,
osteoclasti: sincizi)
eritrociti
nucleus
Cellula
muscolare
cell membrane
Il nucleo cambia la sua morfologia e
le sue attività in base allo stato della
cellula:
- interfase
- divisione cellulare
IL NUCLEO in interfase
Matrice nucleare: mezzo
semifluido all’interno del nucleo
Cromatina ed
RNA
IL NUCLEO nei preparati istologici: ultrastruttura
Cromatina
Nucleolo
Involucro nucleare
IL NUCLEO la cromatina
La cromatina è costituita dal materiale granulo-filamentoso
presente all’interno del nucleo in forma più o meno addensata.
La cromatina è costituita
da:
DNA
e proteine basiche
Eterocromatina (zolle)
ISTONI
La cromatina è la forma
interfasica dei
cromosomi...
Chiariamo questo
concetto…
Eucromatina
IL NUCLEO la cromatina
La cromatina è costituita da: DNA
e proteine basiche dette
Il DNA della
cromatina è un
filamento a doppia
elica del diametro
di 2 nm
ISTONI
Il DNA si avvolge
attorno agli istoni (8
istoni) formano delle
strutture globulari
dette nucleosomi (11nm)
Fibra nucleosomica; diametro= 11nm
IL NUCLEO la cromatina
Fibra nucleosomica;
diametro= 11nm
MITOSI
Avvolgimento della fibra
cromatinica di 30nm
(unità fondamentale della
cromatina interfasica)
IL NUCLEO la cromatina
La cromatina è la forma interfasica
dei cromosomi...
Fibra nucleosomica: 11 nm
Fibra cromatinica:30 nm
Cromosoma
IL NUCLEO la cromatina
Ogni specie eucariotica ha un numero
caratteristico di cromosomi.
Una tipica cellula umana ha 46 cromosomi
Una cellula umana contiene 6.4 pg DNA
Una cellula umana contiene 180 cm di DNA
Un cromosoma contiene
MA è lungo solo
in metafase
7.4 cm di DNA
10 micron
IL NUCLEO la cromatina
In interfase
Se i nucleosomi sono molto addensati tra loro avremo eterocromatina
Se i nucleosomi sono meno addensati avremo eucromatina
Eucromatina
N.B. I filamenti di cromatina che
costituiscono i singoli cromosomi
mantengono la loro individualità
durante l’interfase anche se non
sono distinguibili morfologicamente
Eterocromatina (zolle)
Notiamo un nucleo eucromatico
e un nucleo eterocromatico…
IL NUCLEO la cromatina
Funzioni di eterocromatina ed eucromatina
Il DNA della eterocromatina (regioni telomeriche e centromeriche dei
cromosomi e altre regioni) non è disponibile per la trascrizione.
Il DNA della eucromatina è solo in parte disponibile per la trascrizione.
Distinguiamo:
eucromatina attiva e inattiva in base al diverso grado di condensazione
La eucromatina inattiva ha uno stato di condensazione intermedio tra
eterocromatina ed eucromatina attiva
Solo il 10% del DNA totale è trascritto in circa 50.000 proteine
(eucromatina) in un mammifero, sebbene ci sia una trascrizione
selettiva in base al tipo cellulare.
In ogni cellula differenziata circa 1-5% del genoma è trascritto
IL NUCLEO eterocromatina
• Cromatina Inattiva
• Condensata, elettrondensa
• Facilmente osservabile in cellule che
non sintetizzano attivamente
proteine o che producono poche
proteine
– Linfociti, spermatozoi
IL NUCLEO eurocromatina
• Colorazione chiara in EM e MO
• Cromatina despiralizzata
– DNA viene trascritto
• Osservabile in cellule con attiva
sintesi proteica
– Neuroni, Fegato
IL NUCLEO proteine non istoniche e matrice
nucleare
Proteine
roteine non istoniche o nucleari acide
classe eterogenea di proteine che si associano al DNA con funzioni molto
varie:
Proteine della matrice nucleare che costituiscono una impalcatura per il
nucleo e i cromosomi
- si legano a sequenze del DNA e sono coinvolte nei ripiegamenti della
cromatina
- favoriscono una corretta duplicazione del DNA ed efficiente espressione
genica
-Proteine che formano una trama di sostegno dopo estrazione di DNA e
RNA (lamìne della lamina nucleare, vimentina e altre…)
Enzimi coinvolti nella duplicazione del DNA (DNA polimerasi)
Enzimi della trascrizione e del processamento dell’RNA (RNA polimerasi,
endonucleasi, ligasi)
Fattori di trascrizione (regolazione espressione genica)
IL NUCLEO nucleolo
Regione granulare densa all’interno del nucleo priva di membrana
È formato da DNA, Proteine e prevalentemente RNA
Si colora con i coloranti basici (ematossilina è un colorante basico
che colora le sostanza acide (DNA E RNA)
Visibile in interfase, si dissolve in mitosi
nucleolo
IL NUCLEO nucleolo
Il nucleolo appare
come un’ area
granulare densa, non
rivestita da membrana
Funzione:
È il sito di produzione
dei ribosomi
(rRNA e proteine)
Nucleolo al
TEM
IL NUCLEO nucleolo
Il nucleolo mostra tre zone diverse
visibili al ME
1. l’organizzatore nucleolare
(A):
DNA = numerose copie
dei geni per rRNA
2. una porzione Fibrillare (F)
(Ribosomi immaturi, rRNA)
3. una porzione Granulare (G)
(ribosomi maturi)
Cromatina
associata al
nucleolo
Nucleolo al TEM
elevato ingrandimento
IL NUCLEO nucleolo
Zona F
Zona G
IL NUCLEO nucleolo
Il nucleolo è molto prominente ed evidente
in cellule che producono proteine in modo attivo,
soprattutto per la secrezione
Neuroni, Epatociti
IL NUCLEO nucleolo
Il numero e le dimensioni del nucleolo possono variare in base:
Livello di espressione genica
la presenza di molti nucleoli o grossi nucleoli
può indicare una intensa espressione genica (grossi nucleoli
sono presenti nelle cellule nervose)
Fasi del ciclo cellulare:
alla fine della mitosi si formano molti nucleoli che
poi si fondono: la presenza di molti nucleoli può indicare
una intensa attività proliferativa
IL NUCLEO
INVOLUCRO NUCLEARE
È formato da due
membrane, che sono una
estensione e
specializzazione delle
membrane del RER
Sulla membrana esterna
sono presenti ribosomi
È attraversato da
numerosi pori, per la
comunicazione tra nucleo e
citoplasma
Si disgrega in mitosi e
dopo la mitosi, si riforma
da elementi del RER
IL NUCLEO
INVOLUCRO NUCLEARE
PORI NUCLEARI
Complesso del poro
proteine dette NUCLEOPORINE
IL NUCLEO i PORI dell’ INVOLUCRO NUCLEARE
Sezione tangenziale (TEM)
Istoni
DNA polimerasi
RNA polimerasi
IN
OUT
mRNA
ribosomi
La superficie dell’involucro
nucleare è cosparsa di pori
che consentono gli scambi
nucleo-citoplasmatici di
molecole, in modo regolato
e selettivo
IL NUCLEO
INVOLUCRO NUCLEARE
La membrana interna dell’involucro nucleare
è in rapporto con la lamina nucleare e la
cromatina
La lamina nucleare:
cromatina
•
è costituita da una rete di filamenti
intermedi (lamìne)
•
Contribuisce al mantenimento della forma
del nucleo
•
Media le interazioni con la cromatina
Ribosomi
Membrana esterna
Membrana interna
Complesso
Poro
Lamina nucleare
Lamina nucleare (TEM)
Il nucleo cambia in base allo stato
della cellula:
- interfase
- divisione cellulare
- apoptosi
IL NUCLEO divisione cellulare
Divisione cellulare
Principali modificazioni del nucleo in mitosi:
DNA (1cellula)
replicazione
DNA
Addensamento della cromatina nei cromosomi
Formazione del fuso mitotico
Disgregazione e riformazione dell’involucro nucleare
2 cellule
Disgregazione e riformazione dei nucleoli
IL NUCLEO divisione cellulare
INTERFASE: non si
distinguono i cromosomi
MITOSI si iniziano a
distinguere i cromosomi
IL NUCLEO divisione cellulare
Nella mitosi l’involucro
nucleare
si disgrega
?
APOPTOSI: morte cellulare
programmata
• ESISTONO DUE TIPI DI MORTE CELLULARE
• NECROSI: morte legata a grossolane perturbazioni
dell’omeostasi, quali ipossia, ischemia, ipertermia o
avvelenamento da tossine:
• rottura della membrana plasmatica e rilascio di
enzimi litici
• APOPTOSI: le cellule invecchiano e muoiono
naturalmente (fisiologicamente) attraverso un
processo attivo e programmato
APOPTOSI: morte cellulare programmata
• È un fenomeno dal significato positivo
per l’organismo in quanto permette di
eliminare:
• cellule invecchiate
• cellule potenzialmente danneggiate
(infettate da virus, o trasformate)
• cellule che non servono più
APOPTOSI
attivazione delle
caspasi
del citoscheletro
di altri componenti cellulari
Della membrana nucleare
3
of DNA
IL NUCLEO apoptosi
Morfologia apoptosi (TEM): Cromatina Condensata,
Corpi apoptotici, evaginazioni della membrana
La cromatina comincia ad
essere degradata e
condensata in corpi
addossati alla
membrana nuclere.
Cromatina condensata
Successivamente si degrada la membrana
nucleare che diventa discontinua e le
molecole di DNA sono frammentate. Il
nucleo si rompe in alcuni “corpi
cromatinici” o “corpi apoptotici”
Evaginazioni della membrana
Corpi apoptotici
Differenze morfologiche
necrosi
apoptosi
IL NUCLEO
DNA
Geni
Cromatina
Cromosomi
Mitosi
INTERFASE
FASE S: DNA replicazione del DNA
NUCLEO in INTERFASE
(fasi diverse dalla fase S):
Trascrizione di mRNA, tRNA, rRNA
Espressione genica
DNA
trascritto
Maturazione degli RNAs
RNA
Assemblaggio dei Ribosomi (nucleolo)
Movimento di molecole in and out
tradotto
Proteine
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