Nucleo cellulare

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February 1, 2023

Il nucleo (dal latino nucleus o nuculeus, 'nucleus') è un organello circondato da una membrana di cellule eucariotiche. In generale, queste cellule hanno un unico nucleo, ma ce ne sono alcune, come gli eritrociti dei mammiferi, che non ne hanno, e altre, come gli osteoclasti, che ne hanno molti. Il nucleo contiene l'intero genoma cellulare (tranne una piccola parte che si trova nel DNA mitocondriale), strutturato in lunghe molecole di DNA lineare che formano complessi con un'ampia gamma di proteine, come gli istoni, per formare i cromosomi. . I geni su questi cromosomi sono organizzati in modo tale da promuovere la funzione cellulare. In quanto centro nevralgico della cellula, il nucleo mantiene l'integrità dei geni e regola l'espressione genica per controllarne le attività. Le principali strutture che compongono il nucleo sono l'involucro nucleare, una doppia membrana che circonda l'intero organello e separa il contenuto del citoplasma cellulare, e la matrice nucleare (compresa la lamina nucleare), una rete situata all'interno del nucleo che fornisce meccanismi supporto in modo simile a come il citoscheletro supporta la cellula nel suo insieme. Poiché l'involucro nucleare non consente il passaggio della maggior parte delle molecole, i pori nucleari sono necessari per regolare il trasporto nucleare delle molecole. Questi pori attraversano entrambe le membrane, fornendo un canale che consente il libero movimento di piccole molecole e ioni. Il movimento di molecole più grandi, come le proteine, è ben controllato e richiede un trasporto attivo regolato dalle proteine ​​trasportatrici. Il trasporto nucleare è essenziale per il funzionamento delle cellule, poiché il movimento attraverso i pori è necessario sia per l'espressione genica che per il mantenimento dei cromosomi. Sebbene l'interno del nucleo non contenga sottocompartimenti delimitati dalla membrana, il suo contenuto non è uniforme e vi sono numerosi "corpi subnucleari" costituiti da proteine ​​uniche, molecole di RNA e alcune parti di cromosomi. Il più noto di questi corpi è il nucleolo, il cui ruolo principale è nell'assemblaggio dei ribosomi. I ribosomi, dopo essere stati prodotti nel nucleolo, vengono esportati nel citoplasma dove traducono l'mRNA.

Storia

Il nucleo è stato il primo organello ad essere scoperto. Probabilmente la più antica illustrazione sopravvissuta risale ad Antonie van Leeuwenhoek, uno dei primi microscopisti (1632–1723). Notò un "lume" nel nucleo, nei globuli rossi del salmone. A differenza dei globuli rossi dei mammiferi, quelli di altri vertebrati conservano il loro nucleo. Il nucleo fu descritto anche da Franz Bauer nel 1804 e più dettagliatamente nel 1831 dal botanico scozzese Robert Brown in un discorso alla Linnean Society di Londra. Brown stava studiando le orchidee al microscopio quando ha osservato un'area opaca, chiamata areola o nucleo, nelle cellule dello strato esterno del fiore. Non ha suggerito alcuna funzione potenziale per questa struttura. Nel 1838, Matthias Schleiden suggerì che il nucleo avesse un ruolo nella generazione cellulare, coniando il nome "citoblasto" ("formazione cellulare"). Credeva di aver osservato la formazione di nuove cellule attorno ai "citoblasti". Franz Meyen era un convinto oppositore di questo punto di vista; descrisse la moltiplicazione delle cellule per divisione e credeva che molte cellule mancassero di un nucleo. L'idea che le cellule possano essere generate de novo, sia dal "citoblasto" che in altro modo, contraddiceva il lavoro di Robert Remak (1852) e Rudolf Virchow (1855), che propagarono decisamente il nuovo paradigma secondo cui le cellule sono generate solo dalle cellule (omnis cellula e cellula). La funzione del nucleo rimase incerta: tra il 1876 e il 1878 Oscar Hertwig pubblicò diversi studi sulla fecondazione delle uova di riccio di mare, dimostrando che il nucleo dello sperma penetra nell'ovocita e si fonde con il suo nucleo. Questa è stata la prima volta