Biocel Curs Nucleul

NUCLEUL II

CROMATINA

CROMATINA/clasificare

• EUCROMATINA• Palid colorata, cu

cromozomi decondensati,

• fibra cromatidiana despiralizata/nespiralizata.

• activa genetic, AND in replicare , transciere

• HETEROCROMATINA• Intens colorata,

segmente de cromozomi ramin condesati

• AND inactiv- nu transcriptie

• CONSTITUTIVA, FACULTATIVA

EUCROMATINA Funcţie: TRANSCRIPŢIE (ARNm,ARNt,ARNr5s) Enzime

implicate:ARN polimeraze II, III Produs: ARNm,t,r 5s

Exoni = fragmente nucleotide ADN trancrise pe ARN Introni = secvenţe ce separă exonii Maturare ARNm- excizia introni-exoni uniţi cap la cap maturare transcript primar( ARNpre m, ARNheterogen m) (metilare,acetilare,fosforilare, complexare cu proteine) →POR Informozomi = ARNm + Proteine ME: granule inter / pericromatidiene

Clasificarea eucromatina /heterocromatina, apartine germanului Heitz inca din 1927. Poate fi transpusa si prin faptul ca eucromatina este accesibila ARN polimerazei II, iar heterocromatina nu permite acest acces.

Raportul eucromatina /heterocromatina , care functional se traduce pin raportul transcriptibil/netranscriptibil, perimite elucidarea dilemei citogenetice genotip//fenotip!!

Genotipul - totalitatea materialului genetic reprezentat de cromatina interfazica( eucromatina si heterocromatina)

Fenotipul , ca expresie a genotipului este complexul de trasaturi exprimate din genotip, respectiv ceea ce se transcrie din eucromatina.

Numai transcriptibilitatea materialului genetic activ ( eucromatina)este supusa reglarii ; nu si structura .

HETEROCROMATINA CONSTITUTIVA

Permanent condensată Inactivă genetic (niciodată transcrisa)

Mai ales la nivelul cromozomilor 1,9,16,YFormată din ADN (1/3 inalt-, 2/3 mediu- repetitiv)

pericentromeric (ADN satelit),constricţii secundare

Cantitate variabilă funcţie de specieReplicată tardiv in S Explică paradoxul valorii C

• Valoarea C = cantitatea de ADN(picograme) din nucleul haploid al unei specii (C)

• Cel.diploide au 2C• Ar trebui sa crească cu complexitatea organisme

• Dar animale inferioare au C > mamifere *salamandra-168pg *om - 6pg

• Au mai mult ADN neinformaţional !

• Cantitatea ADN – Număr cromozomi → EVOLUŢIA SPECIILOR ?

• SALAMANDRA: 168 pg ADN si detine recordul lungimii moleculei de ADN de :2,5m!.

• CROMOZOMI• Albina 32, Feriga 1262, Găina 78, Câine 78,

Cal 64 • Om 46 !!!!!

HETROCROMATINA FACULTATIVA AUTOSOMALA

• Segmente hipercondensate cromozomi autosomi mărimea si distribuţia heterocromatinei se modifică funcţie de ce segmente urmează să fie transcrise

• Are sens genetic – gene au fost / urmează transcrise• Gene inactive / represate• Cantitatea / distribuţia →activitatea / specializarea cel.• Se poate converti in eucromatină• Celule degenerate→picnoză

(eucromatina→heterocromatina)• Diferenţiere celulară- genele represate diferă

de la un tip de celulă la altul

HETEROCROMATINA FACULTATIVA GONOZOMALA

• Inactivă pe toata durata ciclului celular• Cromatina SEXUALĂ• CORPUSCUL BARR (Cromatina X)

(inactivarea aleatorie a un Cr. X – z 14 embrion) Mary Lion (lionizare)

sferic/oval ataşat de MNI, de nucleol, “drum stick” marker citologic genetic de sex feminin la mamifere femeia “mozaic genetic”→celule cu X(tata),X(mama)

• CORPUSCUL F (Cromatina Y) braţul Cr.Y inactiv genetic, bogat in A-T Fluorescenţa cu Quinacrină marker genetic de sex masculin (om, gorila)

HETEROCROMATINA

DOGMA CENTRALA A BIOLOGIEI MOLECULARE

• ADN- singurul depozitar al informatiei genetice

• ADN- se autoreplica • ADN- constituie matrita pentru sinteza ARNm• ARNm – constituie matrita pentru sinteza

lantului polipeptidic specific

DOGMA – FLUXUL INFORMATIEI GENETICE

• Au descifrat structura AND-lui dublu spiralat, dublu catenar, aducind lumina in descifrarea singurului detinator al informatiei genetice

• O celua somatica diploida contine cca. 6,5 ngr de AND. Cantitatea de AND din nucleu este proportionala cu necesarul de informatie genetica si este specifica fiecarei specii.

• Cantitatea de 6,5pg de AND, din celulele somatice diploide este constanta si se dubleaza prin autoreplicare inainte de perioada S , respectiv in faza G1

Gradele de condensare ale cromatinei , caracteristice pentru cromozomi in metafaza

• Str elicoidala a mol de AND

• Asocierea AND-lui cu histone si formarea nucleozomilor

• Cresterea gradului de condensare

• Cromozom in metafaza

BANDARE CROMOZOMIALA SI IMPORTANTA EI

• Bandarea cromozomilor prin tehnici diverse, are o importanta deosebita in practica medicala:

• Diagnosticul bolilor congenitale la nou-nascuti

• Sfatul genetic si prognoza genetica• Aprecierea statusului fetal pentru familiile cu

risc genetic mare• Diagnosticul diferential al anomaliilor

sexuale, a un unor boli de singe, al tumorilor benigne si maligne

• Expertiza medico-legala

NUCLEOLUL

NUCLEOLUL• Corpuscul intranuclear, interfazic, vital • Rol: biogeneza ribozomi • Control ciclu celular / diviziune celulară • In absenţa lui nu se sintetizează proteine/nu diviziune • Dimensiuni: 0,5 – 2 μm (> celule sinteză ↑ proteine)• Forma: rotund – oval Nu inveliş (Nucleolonema)

• Localizare: central / excentric (poate varia funcţional) • Număr: 1 – 10 (medie 2 – unul /set haploid) in toate celulele! • Vizibil / nu – frecvent in afara planului de secţiune• Compoziţie chimică (dupa digestie enzimatică):

ADN 3% (ADNaza) ARN 7% (ARNaza) Proteine 90% (proteaze)

BAZOFIL/ nucleu eucromatic( heterocromatic greu)

ARN/ col Brachet ( verde metil pironina)

AND asociat / coloratie Feulgen-AND rosu-violet

ME : Structura nucleolPars FIBROSA – reţea filamente ARN Pars GRANULOSA (dominantă) granule preribozomiPars CROMOSOMA – periferie/ interior ADN Pars AMORPHA – omogenă proteine

• Corelaţie STRUCTURĂ – FUNCŢIE

studierea incorporării Uridinei marcată radioactiv

Pars Chromosoma → Fibrosa → Granulosa → →ribozomi citoplasmatici

Concluzie: Biogeneza ribozomilor

BIOGENEZA RIBOZOMILOR• Nucleolul conţine bucle de ADN

– 5 perechi Cromozomi (13, 14, 15, 21, 22) x 2 = NOR 2 NOR (Nucleolar Organizing Center)

• ADNr transcripţie (ARNpolimeraza I)→ ARNr 45s Maturare: ARNr 45s→ 41s→32s→28s + 5,8s + 5s + 45

proteine →Particula 60s (1oră) ( ARNr5s -Cr 1 extranucleolar, ARNpolimeraza III )

ARNr 45s→ 41s→21s→18s + 38 proteine

→Particula 40s (30 min)

• In momentul declanşării diviziunii celulare,(profaza) – Nucleolul se micşorează→dispare

• in mitoză sinteza ARN stopată ARNpolim/ADNpolimeraza – asociate NOR (telofaza) – reconstrucţie prin interacţiunea 10 corpi prenucleolari (proteine specifice) cu NOR → fuzionează → 2 nucleoli

3 REGIUNI NUCLEOLARE

• Centrul Fibrilar (mai clar) conţine proteine implicate in transcriere -ARN polimeraza I, ADN polimeraza I factori de transcriere. nucleolina-navetă Nucleu-Citoplasmă transcriere ADNr→ARNr45s fosforilată- eliberează histonele H1→transcriere defosforilată- leagă H1→ inhibă transcrierea

• Component Fibrilar Dens (densă in jur centru fibrilar) conţine proteine implicate in clivajul preARNr si asamblarea post-transcripţie a preribozomi

• Componenta Granulară

(inconjoară precedenta) conţine preribozomi

MATRICEA CELULARA

• Ordoneaza enzimele de replicare,transcriere ARNpolimerazele - fixate de reţeaua fibrilară (rămân imobile – molec. ADN se deplasează)

• Schelet de fixare a cromozomilor in locuri bine definite

• ADN – centromerele-contact cu nucleolul telomerele – inseră pe lamina nucleara,MNI bucle-extremitatea se asociază cu reţeaua

• Organizează nucleolul• Rol in mitoză – reconstrucţia nucleară

(proteine Nu MA -aparat mitotic nuclear)

• Materialul insolubil care persistă in urma: extragere proteine + lipide (detergenţi) digestie enzimatică (ADNaza, ARNaza) extragere proteine (soluţii saline)

• Reţea de fibre de 3-5nm in care sunt inglobate granule >25nm

• Compoziţie chimică: proteine 85-95% ADN,ARN ~15%, lipide ~ 1%

• 30 tipuri proteine : lamine , actina, etc.

DIVIZIUNE CELULARA

• REPREZINTA FORMAREA DINTR-O CELULA A DOUA CELULE FICE , PRIN DIVIZIUNE DIRECTA ( CA MITOZA) SI PRIN DIVIZIUNE INDIRECTA ( MITOZA SI MEIOZA)

• MITOZA• Profaza, metafaza , anafaza,si telofaza

FAZE ALE MITOZEI

CICLUL CELULAR

MULTUMESCDr. Alina Draghia