Il nucleo di una cellula

Il nucleo di una cellula è la sua parte più importante, perché contiene il materiale genetico che determina le caratteristiche di ogni organismo vivente. Il materiale genetico è formato da molecole di DNA, che si organizzano in strutture chiamate cromosomi. Ogni cromosoma contiene migliaia di geni, che sono le unità fondamentali dell’ereditarietà. I geni contengono le informazioni per la sintesi delle proteine, che sono le macromolecole responsabili delle funzioni vitali delle cellule.

Il nucleo di una cellula è separato dal resto del citoplasma da una membrana nucleare, che ha dei pori che permettono il passaggio di molecole tra il nucleo e il citoplasma. All’interno del nucleo si trovano anche il nucleolo e la cromatina. Il nucleolo è una struttura densa e sferica, dove avviene la produzione dei ribosomi, che sono gli organelli deputati alla sintesi proteica. La cromatina è il complesso formato dal DNA e da proteine specializzate chiamate istoni, che aiutano a impacchettare il DNA in modo ordinato e compatto.

Il nucleo di una cellula svolge due processi fondamentali: la replicazione e la trascrizione. La replicazione è il processo in cui il DNA viene duplicato prima della divisione cellulare, in modo che ogni cellula figlia riceva una copia identica del materiale genetico della cellula madre. La trascrizione è il processo in cui il DNA viene trascritto in RNA, che è una molecola simile al DNA ma con una struttura e una funzione diverse. L’RNA può essere di diversi tipi, ma quello più importante è l’RNA messaggero, che porta le informazioni dal nucleo al citoplasma, dove avviene la traduzione, cioè la sintesi delle proteine a partire dall’RNA messaggero.

Struttura chimica del DNA

Il DNA è la molecola che contiene le informazioni genetiche di tutti gli esseri viventi; in moltissime cellule si trova all’interno di un nucleo ben definito con una parete che lo protegge mentre in altri organismi, chiamati procarioti, non è visibile.

Il DNA è formato da due catene di nucleotidi, unità formati dagli acidi nucleici che si ripetono continuamente, i quali si avvolgono per formare una doppia elica. Ogni nucleotide è composto da tre parti: una base azotata, uno zucchero (desossiribosio) e un gruppo fosfato. Le basi azotate sono quattro: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Le basi azotate si legano tra loro con legami a idrogeno, formando le coppie A-T e G-C. Queste coppie sono chiamate basi complementari, perché si appaiano sempre nello stesso modo. Lo zucchero e il fosfato formano lo scheletro della catena di nucleotidi, mentre le basi azotate si proiettano verso l’interno della doppia elica. La sequenza delle basi azotate determina il codice genetico, che è il linguaggio con cui il DNA trasmette le informazioni alle cellule. Il DNA si trova nel nucleo delle cellule eucariotiche, dove è organizzato in strutture chiamate cromosomi. Ogni cromosoma contiene una lunga molecola di DNA avvolta attorno a delle proteine chiamate istoni. Il numero e la forma dei cromosomi varia a seconda della specie. Il DNA si replica prima della divisione cellulare, in modo da trasferire le informazioni genetiche alle cellule figlie. Il DNA si replica grazie all’azione di un enzima chiamato DNA polimerasi, che legge la sequenza di una catena di nucleotidi e sintetizza la catena complementare. Il DNA è anche coinvolto nel processo di espressione genica, che consiste nella produzione di proteine a partire dalle informazioni contenute nel DNA. Il DNA viene trascritto in un altro tipo di acido nucleico chiamato RNA, che poi viene tradotto in una sequenza di amminoacidi che forma la proteina. Il DNA è quindi la molecola fondamentale della vita, che conserva e trasmette le informazioni genetiche da una generazione all’altra.

Cellule con e senza nucleo

Le cellule sono le unità fondamentali della vita, ma non tutte sono uguali. Esistono due grandi categorie di cellule: quelle provviste di nucleo e quelle senza nucleo. Il nucleo è un organulo che contiene il materiale genetico (DNA) e regola le attività cellulari. Vediamo quali sono le differenze tra queste due tipologie di cellule e quali esempi possiamo trovare in natura.

Le cellule provviste di nucleo si chiamano eucariote e sono tipiche degli organismi più complessi, come piante, animali, funghi e protisti. Queste cellule hanno una struttura interna molto organizzata, con diversi organuli specializzati in varie funzioni, come il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i mitocondri, i cloroplasti, i lisosomi e i ribosomi. Il nucleo è separato dal citoplasma da una doppia membrana chiamata involucro nucleare, che presenta dei pori per il passaggio di molecole. All’interno del nucleo si trova la cromatina, formata da DNA e proteine, che si condensa in cromosomi durante la divisione cellulare. Il nucleo contiene anche uno o più nucleoli, dove si forma l’RNA ribosomiale.

Le cellule senza nucleo si chiamano procariote e sono tipiche degli organismi più semplici ed antichi, come batteri e archei. Queste cellule hanno una struttura interna molto semplice, con pochi organuli e senza compartimenti membranosi. Il materiale genetico (DNA) si trova libero nel citoplasma, in una regione chiamata nucleoide. Il DNA è di solito circolare e non associato a proteine. Le cellule procariote possono avere anche dei piccoli frammenti di DNA extra-cromosomico chiamati plasmidi, che conferiscono caratteristiche particolari come la resistenza agli antibiotici. Le cellule procariote hanno anche dei ribosomi, più piccoli di quelli eucariotici, dove avviene la sintesi proteica.

Oltre alle cellule procariote, esistono anche delle cellule che perdono il nucleo durante il loro sviluppo o la loro maturazione. Queste cellule sono specializzate in alcune funzioni e non hanno bisogno di esprimere il loro DNA. Alcuni esempi sono:

• I globuli rossi o eritrociti, che trasportano l’ossigeno nel sangue. Queste cellule perdono il nucleo dopo la loro maturazione per aumentare lo spazio disponibile per l’emoglobina, la proteina che lega l’ossigeno. I globuli rossi umani e di altri mammiferi sono quindi anucleati, mentre quelli di altri vertebrati (uccelli, rettili, anfibi e pesci) hanno il nucleo.
• Le piastrine o trombociti, che partecipano alla coagulazione del sangue. Queste cellule sono dei frammenti derivati dai megacariociti, delle grandi cellule del midollo osseo che contengono molti nuclei. Il fatto che le piastrine non abbiano un nucleo consente loro di essere più flessibili e di aderire meglio alle superfici durante la coagulazione.
• Le squame cornee della pelle, che formano lo strato superficiale dell’epidermide. Queste cellule sono delle cheratinociti morti e piatti, che hanno perso il nucleo e altri organuli per accumulare cheratina, una proteina resistente e impermeabile.

In conclusione, possiamo dire che le cellule con o senza nucleo rappresentano due modi diversi di organizzare la vita cellulare, a seconda delle esigenze biologiche e funzionali degli organismi.