La cellula è la componente organizzativa e funzionale fondamentale negli esseri viventi, essendo il costrutto naturale più semplice che include tutte le proprietà assegnate alla vita. In effetti, alcuni organismi sono costituiti da una sola cellula.

La caratteristica visiva e funzionale più notevole di una cellula tipica è il suo nucleo.

La migliore analogia tra i nuclei cellulari è che, almeno in < em> eucarioti
, è il "cervello" della cellula. più o meno allo stesso modo in cui un cervello letterale è il centro di controllo dell'animale genitore.

Nei procarioti
, che non hanno nuclei, il materiale genetico si trova in un ammasso allentato caratteristico nel citoplasma di la cellula. Mentre alcune cellule eucariotiche sono anucleate (ad es. Globuli rossi), la maggior parte delle cellule umane contiene uno o più nuclei che immagazzinano informazioni, inviano comandi ed eseguono altre funzioni cellulari "superiori".
La struttura del nucleo

Guarding the Fortress: Il nucleo è uno dei tanti organelli (in francese per "piccolo organo") trovati nelle cellule eucariotiche.

Tutte le cellule sono legate da una doppia membrana, solitamente chiamata cellula membrana
; tutti gli organelli hanno anche una doppia membrana plasmatica che separa l'organello dal citoplasma, la sostanza gelatinosa che costituisce la maggior parte della massa dell'interno di una cellula.

Il nucleo è normalmente l'organello più prominente quando una cellula viene vista sotto un microscopio, ed è senza dubbio preminente in termini di importanza della funzione.

Proprio come il cervello di un animale, sebbene accuratamente schermato in uno spazio fisico il più sicuro possibile, deve comunicare con il resto del corpo in vari modi, il nucleo ben custodito scambia materiale con il resto della cellula attraverso una varietà di meccanismi.

Mentre il cervello umano ha la fortuna di essere protetto da un teschio osseo, il nucleo si basa su un involucro nucleare per protezione.

Poiché il nucleo è all'interno di una struttura che è protetta dal mondo esterno da una membrana cellulare (e nel caso di piante e alcuni funghi, una parete cellulare), le minacce specifiche al nucleo dovrebbero essere minimal.

Incontra th e Nuclear Security Team: l'involucro nucleare ha le caratteristiche di una doppia membrana plasmatica, come quella che circonda tutti gli organelli.

Contiene aperture chiamate pori nucleari, attraverso le quali le sostanze possono essere scambiate con il citoplasma cellulare secondo requisiti di tempo.

Questi pori controllano attivamente il trasporto di molecole più grandi, come le proteine, dentro e fuori dal nucleo proprio. Molecole più piccole, tuttavia, come acqua, ioni (es. Calcio) e acidi nucleici come acido ribonucleico (RNA) e adenosina trifosfato (ATP, una fonte di energia), possono passare liberamente avanti e indietro attraverso i pori.

In questo modo, l'inviluppo nucleare stesso, a parte il suo contenuto, contribuisce alla regolazione delle informazioni trasmesse dal nucleo al resto della cellula.

Il business del governo nucleare: il nucleo contiene desossiribonucleico acido (DNA) confezionato in stringhe molecolari a spirale chiamate cromatina.

Funziona come materiale genetico della cellula e la cromatina è divisa nell'uomo in 46 unità accoppiate chiamate cromosomi.

Ogni cromosoma non è altro che un filamento di DNA estremamente lungo insieme a una vasta quantità di proteine chiamate istoni
.

Infine, il nucleo contiene anche uno o più nucleoli
( singolare nucleolo
).

Questa è una condensazione di DNA che codifica per l'organizzazione anelles noti come ribosomi. I ribosomi, a loro volta, sono responsabili della produzione di quasi tutte le proteine del corpo. Al microscopio, il nucleolo appare scuro rispetto all'ambiente circostante.
Informazioni genetiche sul nucleo

Come notato, la molecola fondamentale della cromatina e dei cromosomi nel nucleo, e quindi la molecola di base dell'informazione genetica , è DNA.

Il DNA è costituito da monomeri chiamati nucleotidi, ognuno dei quali a sua volta ha tre subunità
: uno zucchero a cinque atomi di carbonio chiamato desossiribosio, un gruppo fosfato
e una base azotata
. Le sezioni di zucchero e fosfato della molecola sono invarianti, ma la base azotata è disponibile in quattro tipi: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).

Un singolo nucleotide quindi contiene un fosfato legato al desossiribosio, che è legato sul suo lato opposto a qualunque base azotata sia presente. I nucleotidi, logicamente, prendono il nome dalla base azotata che contengono (ad es. A, C, G o T).

Infine, il fosfato di un nucleotide viene legato al desossiribosio del successivo, creando così un lungo catena o filamento di DNA.

Ottenere il DNA in forma: in natura, tuttavia, il DNA non è a singolo filamento ma a doppio filamento
. Ciò si verifica mediante legame tra basi azotate di trefoli adiacenti. Criticamente, i tipi di legami che possono essere formati in questa disposizione sono limitati a AT e CG.

Questo ha una varietà di implicazioni funzionali, una delle quali è che se la sequenza dei nucleotidi in un filamento di DNA è noto, la sequenza del filo a cui può legarsi può essere dedotta. Sulla base di questa relazione, nel DNA a doppio filamento, un filamento è complementare all'altro.

Il DNA a doppio filamento è, quando indisturbato da fattori esterni, sotto forma di doppia elica .

Ciò significa che fili legati complementari sono uniti da legami tra le loro basi azotate, formando qualcosa come una scala, e che le estremità di questo costrutto simile a una scala sono attorcigliate in direzioni opposte l'una dall'altra.

Se hai visto una scala a chiocciola, in un certo senso hai visto come assomiglia una doppia elica del DNA. Nel nucleo, tuttavia, il DNA è molto stretto; infatti, per funzionare in una cellula animale, ogni cellula deve contenere abbastanza DNA da raggiungere un sorprendente 6 piedi se fosse allungata da un capo all'altro.

Questo si ottiene attraverso la formazione della cromatina.

Cromatina, l'esperta dell'efficienza cellulare: la cromatina è costituita da DNA e proteine chiamate istoni.

Parti contenenti solo DNA si alternano a sezioni contenenti DNA avvolto attorno agli istoni. I componenti dell'istone sono in realtà costituiti da ottetti o gruppi di otto. Queste otto subunità si dividono in quattro coppie. Laddove il DNA incontra questi ottetti di istoni, si avvolge attorno agli istoni come se il filo venisse avvolto attorno a una bobina.

Il complesso DNA-istone risultante è chiamato nucleosoma.

I nucleosomi sono avvolti in strutture chiamate solenoidi
, che sono ulteriormente arrotolate in altre strutture e così via; questa squisita stratificazione di avvolgimento e imballaggio è ciò che alla fine consente a così tanta informazione genetica di essere condensata in uno spazio così piccolo.

La cromatina umana è divisa in 46 pezzi distinti, che sono i cromosomi.

Ognuno riceve 23 cromosomi da ciascun genitore. 44 di questi 46 cromosomi sono numerati e accoppiati, in modo che ognuno ottenga due copie del cromosoma 1, due del cromosoma 2 e così via fino a 22. I cromosomi rimanenti sono i cromosomi sessuali.

Un maschio ha una X e un cromosoma Y, mentre una femmina ha due cromosomi X.

23 è considerato il numero aploide nell'uomo, mentre 46 è definito il numero diploide. Ad eccezione delle cellule chiamate gameti, tutte le cellule di una persona contengono un numero diploide di cromosomi, una singola copia completa dei cromosomi ereditati da ciascun genitore.

La cromatina in realtà viene in due tipi, eterocromatina
e euchromatin
. L'eterocromatina è molto stretta anche dagli standard della cromatina in generale, e il suo DNA non è di solito trascritto nell'RNA che codifica per un prodotto proteico funzionale.

L'euchromatina è raggruppata meno strettamente, e è tipicamente trascritto.

La disposizione più libera di euchromatina rende più facile per le molecole che partecipano alla trascrizione accedere al DNA da vicino.
••• Scienza dell'espressione genica e del nucleo

La trascrizione, il processo mediante il quale il DNA viene utilizzato per creare una molecola di RNA messaggero (mRNA), ha luogo nel nucleo.

Questo è il primo passo nel cosiddetto "dogma centrale" della biologia molecolare: Il DNA viene trascritto per produrre l'mRNA messaggero, che viene poi tradotto in proteine. Il DNA contiene i geni, che sono semplicemente lunghezze uniche di DNA che codificano per determinate proteine.

La sintesi finale del prodotto proteico è ciò che gli scienziati intendono quando menzionano espressione genica
.

All'inizio della trascrizione, la doppia elica del DNA nella regione da trascrivere viene parzialmente srotolata, causando una bolla di trascrizione. A questo punto, gli enzimi e altre proteine che contribuiscono alla trascrizione sono migrati nella regione. Alcuni di questi si legano a una sequenza di nucleotidi del DNA chiamata promotore
.

La risposta nel sito del promotore determina se il gene "a valle" verrà trascritto o se verrà ignorato.

L'RNA messaggero è assemblato dai nucleotidi, che sono gli stessi di quelli trovati nel DNA ad eccezione di due caratteristiche: lo zucchero è ribosio anziché desossiribosio e la base azotata uracile (U) prende il posto della timina.

Questi nucleotidi sono uniti per creare una molecola che è quasi identica al filamento complementare del DNA usato come modello per la trascrizione.

Quindi un filamento di DNA con la sequenza base ATCGGCT avrebbe un filamento di DNA complementare di TAGCCGA e un prodotto di trascrizione di mRNA di UAGCCGU.