El nucli d'una cèl·lula eucariota és l'orgànul central del qual depenen l'activitat vital i els processos sintètics. Una part important del contingut del nucli està representada per molècules d'ADN filamentosos de diferents graus de compactació en combinació amb proteïnes. Aquests són l'eucromatina (ADN descondensat) i l'heterocromatina (trossos d'ADN densament empaquetats).
L'eucromatina té un paper important en la vida de la cèl·lula. Es llegeix la "instrucció" per a l'assemblatge d'àcid ribonucleic (ARN), que es converteix en la base per a la síntesi de molècules polipeptídiques.
Tothom té un nucli?
Tots els éssers vius, des dels més petits fins als gegants, reben informació genètica en forma d'àcid desoxiribonucleic. Hi ha dues formes fonamentalment diferents de representar-lo a les cel·les:
- Els organismes procariotes (prenuclears) tenen cèl·lules no compartimentades. El dipòsit del seu únic ADN circular no lligat a proteïnes és només un pegatcitoplasma anomenat nucleoide. La replicació d'àcids nucleics i la síntesi de proteïnes tenen lloc en procariotes en un sol espai cel·lular. No els veurem a ull nu, perquè els representants d'aquest grup d'organismes són bacteris microscòpics, de fins a 3 micres de mida, bacteris.
- Els organismes eucariotes es caracteritzen per una estructura cel·lular més complexa, on la informació hereditària està protegida per una doble membrana del nucli. Les molècules d'ADN lineals, juntament amb les proteïnes histones, formen la cromatina, que produeix activament ARN amb l'ajuda de complexos polienzims. La síntesi de proteïnes es produeix al citoplasma dels ribosomes.
El nucli format a les cèl·lules eucariotes es pot veure durant la interfase. El carioplasma conté una columna vertebral proteica (matriu), nuclèols i complexos de nucleoproteïnes formats per seccions d'heterocromatina i eucromatina. Aquest estat del nucli persisteix fins a l'inici de la divisió cel·lular, quan la membrana i els nuclèols desapareixen, i els cromosomes adquireixen una forma compacta de vareta.
Principal al nucli
El component principal del contingut del nucli, la cromatina, és la seva part semàntica. Les seves funcions inclouen l'emmagatzematge, implementació i transmissió d'informació genètica sobre una cèl·lula o organisme. La part directament replicada de la cromatina és l'eucromatina, que porta dades sobre l'estructura de les proteïnes i diversos tipus d'ARN.
La resta de parts del nucli fan funcions auxiliars, proporcionen les condicions adequades per a la implementació de la informació genètica:
- nucléols -àrees compactades de contingut nuclear que determinen els llocs per a la síntesi d'àcids ribonucleics per als ribosomes;
- la matriu proteica organitza la disposició dels cromosomes i tot el contingut del nucli, manté la seva forma;
- L'entorn intern semilíquid del nucli, el carioplasma, assegura el transport de molècules i el flux de diversos processos bioquímics;
- La carcassa de dues capes del nucli, el caryolemma, protegeix el material genètic, proporciona una conducció bilateral selectiva de molècules i complexos moleculars a causa dels porus nuclears complexos.
Què vol dir la cromatina
La cromatina va rebre el seu nom l'any 1880 gràcies als experiments de Flemming sobre l'observació de cèl·lules. El fet és que durant la fixació i la tinció, algunes parts de la cèl·lula es manifesten especialment bé ("cromatina" significa "tacat"). Més tard va resultar que aquest component està representat per l'ADN amb proteïnes que, per les seves propietats àcides, percep activament els colorants alcalins.
Els cromosomes tacats són visibles a la part central de la cèl·lula de la foto, formant una placa metafàsica.
Formes d'existència d'ADN
A les cèl·lules dels organismes eucariotes, els complexos de nucleoproteïnes de la cromatina poden estar en dos estats.
- En el procés de divisió cel·lular, l'ADN arriba al seu màxim gir i està representat per cromosomes mitòtics. Cada cadena forma un cromosoma independent.
- Durant la interfase, quan l'ADN cel·lular està més descondensat, la cromatina s'omple uniformementespai del nucli o forma grups visibles al microscopi de llum. Aquests cromocentres es detecten més sovint a prop de la membrana nuclear.
Aquests estats són alternatius entre si, els cromosomes totalment compactats no es conserven a la interfase.
Eucromatina i heterocromatina
La cromatina d'interfase és un cromosoma que ha perdut la seva forma compacta. Els seus bucles s'afluixen, omplint el volum del nucli. Hi ha una relació directa entre el grau de descondensació i l'activitat funcional de la cromatina.
Les seves parts, completament "desencaixades", s'anomenen cromatina difusa o activa. És pràcticament invisible sota un microscopi de llum després de la tinció. Això es deu al fet que l'hèlix d'ADN només té 2 nm de gruix. El seu altre nom és eucromatina.
Aquest estat proporciona complexos enzimàtics amb accés a fragments d'ADN semàntic, la seva connexió i funcionament lliures. L'estructura de l'ARN missatger (transcripció) es llegeix des de les regions difuses per les ARN polimerases, o el propi DNA es copia (replicació). Com més gran sigui l'activitat sintètica de la cèl·lula en aquest moment, més gran serà la proporció d'eucromatina al nucli.
Les seccions difuses de cromatina s' alternen amb zones compactes i retorçades de manera diferent d'heterocromatina. A causa de la major densitat, l'heterocromatina tacada és clarament visible als nuclis d'interfase.
La figura mostra la cromatina amb diferents graus de compactació:
- 1 - molècula d'ADN de doble cadena;
- 2 - histonaproteïnes;
- 3 - L'ADN embolicat al voltant del complex d'histona durant 1,67 voltes forma un nucleosoma;
- 4 - solenoide;
- 5 - cromosoma d'interfase.
Sutileses de la definició
L'eucromatina en un moment concret pot no estar implicada en processos sintètics. En aquest cas, es troba temporalment en un estat més compacte i es pot confondre amb heterocromatina.
L'heterocromatina real, també s'anomena constitutiva, no porta càrrega semàntica i només es descondensa en el procés de replicació. L'ADN en aquestes ubicacions conté seqüències curtes i repetitives que no codifiquen aminoàcids. En els cromosomes mitòtics, es troben a la regió de la constricció primària i les terminacions telomèriques. També separen seccions d'ADN transcrit, formant fragments intercalars (intercalars).
Com "funciona" l'eucromatina
L'eucromatina conté gens que finalment determinen l'estructura de les proteïnes (gens estructurals). La descodificació de la seqüència de nucleòtids en una proteïna es produeix amb l'ajuda d'un intermediari capaç, a diferència dels cromosomes, de sortir del nucli: l'ARN missatger.
Durant la transcripció, l'ARN es sintetitza en una plantilla d'ADN a partir de nucleòtids lliures d'adenil, uridil, citidil i guanil. La transcripció la realitza el complex enzimàtic ARN polimerasa.
Alguns gens determinen la seqüència d' altres tipus d'ARN (transport i ribosòmic) necessaris per completar els processos de síntesi de proteïnes al citoplasma a partir deaminoàcids.
L'heterocromatina d'un únic cromosoma sovint s'ajunta en un cromocentre ben marcat. Al seu voltant hi ha bucles d'eucromatina despiralitzada. Gràcies a aquesta configuració de l'ADN central, els complexos enzimàtics i els nucleòtids lliures, necessaris per a la implementació de les funcions de l'eucromatina, s'ajusten fàcilment a les parts semàntiques.
