Vom vorbi despre nucleu, despre cromatina și despre cromozomi. Cromatina este componenta fundamentala a nucleului din care, intr-o anumita etapa a ciclului celular, se formeaza cromozomii.
Nucleul este considerat creierul celulei. Acesta depoziteaza informatia ereditara prin care este controlata activitatea celulara, metabolismul celular si prin care se initiaza si se dirijeaza reproducerea celulara.
Metabolismul si reproducerea celulara sunt insusirile fundamentale ale tuturor vietuitoarelor. Prin metabolism se asigura intretinerea vietii. Prin reproducere se asigura perpetuarea vietii.
Contributia nucleului la transmiterea caracterelor ereditare este fundamentala. O celula fara nucleu nu are activitate metabolica si nu se poate divide. Are o viata foarte scurta din punct de vedere structural.
Nucleul prezinta un invelis nuclear format din doua citomembrane.
In structura fiecarei membrane se gaseste bistratul fosfolipidic. Invelisul nuclear are doua straturi duble de fosfolipide.
Intre aceste foite membranare se afla spatiul perinuclear.
Din loc in loc ele se unesc creand apertuuri mici numite pori. Prin acestia se face un schimb intens intre carioplasma si citoplasma. Prin pori parasesc nucleul subunitatile ribozomale si diferitele tipuri de ARN.
Foita externa se continua in unele locuri cu reticulul endoplasmatic.
Interiorul nucleului este ocupat de nucleoplasma sau carioplasma in care se afla nucleoli si cromatina.
Nulcleolul este un corpuscul dens, format din proteine si ARN. La nivelul lui iau nastere subunitatile ribozomale care au in structura lor proteine si ARN. Cele doua subunitati formeaza ribozomul, o subunitate mica si una mare.
Ribozomii sunt raspanditi in hialoplasma si se ataseaza si de foita externa a invelisului nuclear si de reticulul endoplasmatic formand membranele ruguoase. La nivelul ribozomilor are loc biosinteza proteinelor. De aceea la reticulul endoplasmatic ruguos se adauga si rolul reticulului in biosinteza proteinelor.
Cromatina, in interiorul celulei, provine prin despiralizarea cromozomilor. La inceputul interfazei, cand cromozomii ajung in celula, contin cromatina condensata. Prin despiralizarea lor se formeaza cromatina functionala. Cromatina este componenta structurala si functionala a celulelor deoarece stocheaza informatia ereditara in cele aproximativ 30.000 de gene.
Gena este un segment din macromolecula de ADN pe baza careia se sintetizeaza o proteina. Genele sunt segmente de ADN, componenta importanta a cromatinei. Cromatina apare ca un lant flexibil format din unitati repetitive numite nucleozomi.
Un nucleozom este format din ADN si proteine bazice histone.
Histonele formeaza un cilindru, octomer histonic, pe care se infasoara ADN-ul la varf si la baza. Ei sunt ordonati liniar si sunt uniti tot prin ADN de legatura sau linker. Se formează asa-numita cromatina care apare ca un lant flexibil format din unitati repetitive numite nucleozomi. Histonele si ADN-ul formeaza cromatina.
Cromatina pe parcursul ciclului celular o intalnim in doua stari:
-
stare activa, functionala, prezenta in interfaza si
-
o stare inactiva, nefunctionala, in timpul diviziunii celulare.
Ce inseamna stare activa? Cand incepe viata celulei, cromatina cromozomiala se desface, se despiralizeaza formand 46 de filamente flexibile de cromatina, care apoi se unesc si formeaza cromatina initiala a nucleului. Cromatina devine functionala cu ajutorul altor proteine din structura sa si anume proteinele nonhistonice. Acestea vor permite, prin relaxarea cromatinei, sa poata sa se realizeze functiile ADN-ului, functiile de sinteza a proteinelor si de replicatie, cele doua functii: functia heterocatalitica si functia autocatalitica.
Viata celulei incepe cu o activitate metabolica intensa in care se sintetizeaza proteinele pe baza informatiei din genele structurate in macromolecula de ADN. Proteinele sintetizate prin activitatea metabolica vor fi structurale si functionale asigurand formarea orgranitelor celulare, cresterea celulei, viata celulei, activitatea ei corespunzatoare fiecarei celule.
Din cele 30.000 de gene, in fiecare celula vor fi exprimate acele gene care corespund activitatii celulare. Gene pentru sinteza:
-
insulinei in anumite celule ale pancreasului;
-
unor enzime in componentele tubului digestiv;
-
colagenului pentru structura scheletului;
-
miofibrilele pentru fibrele musculare.
Toate componentele structurale ale celulei se realizeaza prin biosinteza proteica. Se sintetizeaza enzime, se sintetizeaza hormoni. Pe parcursul procesului acesta metabolic de sinteza de proteine se vor sintetiza si nucleotidele necesare dublarii cantitatii de ADN.
Enzima ADN Helicaza rupe legaturile dintre cele doua catene si desface puntile de hidrogen. Aceasta desface dublu helix in cele doua catene ale ADN-ului. Are denumirea de Helicaza, pentru ca desface dublul helix, ADN-ul fiind infasurat sub forma de dublu helix.
Cu ajutorul altei enzime, ADN polimeraza, din citoplasma se aduc nucleotidele complementare catenei vechi, sintetizand-se o catena noua. Astfel, ADN-ul se dubleaza. Pe catena veche se sintetizeaza catena noua. In loc de o macromolecula de ADN in structura cromatinei, vom avea doua macromolecule de ADN.
Replicatia este de tip semiconservativ: la fiecare macromolecula de ADN se pastreaza catena veche si apare catena noua. Dublandu-se ADN-ul se sintetizeaza si componentele necesare formarii fusului de diviziune si a altor structuri necesare si enzime necesare diviziunii celulare.
Proteinele histonice de asemenea se sintetizeaza. Astfel, incepe spiralizarea, condensarea cu ajutorul proteinelor histonice si formarea cromozomilor bicromatidici. Astfel vom avea dubla cantitatea de cromatina ce ne va permite sa formam 46 de cromozomi cu cate doua cromatide (cromozomi bicromatidici). Pornind de la cromozomi monocromatidici (46 de cromatide) vom avea 92 de cromatide. In felul acesta, pentru ca avem doua cantitati de cromatina, informatia initiala cuprinsa intr-o cromatina va putea fi distribuita identic in doua celule fiice.
Starile acestea, in interfaza functionala a cromatinei si in diviziune nefunctionala, inactiva, este realizata cu proteinele din structura cromatinei. Prin proteinele histonice se asigura starea inactiva, formarea cromozomilor. Prin proteinele nonhistonice se asigura relaxarea cromatinei si forma ei flexibila, activa.
In afara de ADN, componenta fundamentala a cromatinei, avem si ARN si mici cantitati de lipide, ioni de calciu si de magneziu. Din cromatina, prin condensare, spiralizare si fragmentare se formeaza cromozomii.
Ce sunt cromozomii? Purtatorii informatiei ereditare din celula mama in celulele fiice. Si pentru ca sunt formati din ADN infasurat cu ajutorul proteinelor histonice, cromozomii sunt purtatorii genelor. In fiecare celula fiica vom avea aceeasi cantitate de gene, aproximativ 30.000, distribuite conform informatiei din celula mama.
