Caractéristiques, fonctions, structure et composition du noyau cellulaire

Le noyau cellulaire c'est un compartiment fondamental des cellules eucaryotes. C'est la structure la plus remarquable de ce type de cellule et elle possède le matériel génétique. Il dirige tous les processus cellulaires: il contient toutes les instructions encodées dans l'ADN pour effectuer les réactions nécessaires. Il est impliqué dans les processus de division cellulaire.

Toutes les cellules eucaryotes ont un noyau, à l'exception de certains exemples spécifiques tels que les globules rouges matures (érythrocytes) chez les mammifères et les cellules de phloème chez les plantes. De même, il y a des cellules avec plus d'un noyau, comme certaines cellules musculaires, les hépatocytes et les neurones.

Le noyau a été découvert en 1802 par Franz Bauer; Cependant, en 1830, le scientifique Robert Brown a également observé cette structure et est devenu populaire comme son principal découvreur. En raison de sa grande taille, il peut être observé clairement au microscope. De plus, c'est une structure de coloration facile.

Le noyau n'est pas une entité sphérique homogène et statique avec un ADN dispersé. C'est une structure complexe et complexe avec différents composants et pièces à l'intérieur. En outre, il est dynamique et change constamment tout au long du cycle cellulaire.

Index

• 1 caractéristiques
• 2 fonctions
  • 2.1 Régulation génétique
  • 2.2 Couper et épisser
• 3 Structure et composition
  • 3.1 Enveloppe nucléaire
  • 3.2 Complexe de pores nucléaires
  • 3.3 Chromatine
  • 3.4 Nucléolo
  • 3.5 Corps de Cajal
  • 3.6 corps PML
• 4 références

Caractéristiques

Le noyau est la structure principale qui permet la différenciation entre les cellules eucaryotes et procaryotes. C'est le plus grand compartiment de cellules. Généralement, le noyau est proche du centre de la cellule, mais il existe des exceptions, telles que les plasmocytes et les cellules épithéliales.

C'est un organite en forme de sphère d'environ 5 µm de diamètre en moyenne, mais pouvant atteindre 12 µm, selon le type de cellule. Je peux occuper environ 10% du volume total des cellules.

Il a une enveloppe nucléaire formée de deux membranes qui le séparent du cytoplasme. Le matériel génétique est organisé avec les protéines qu'il contient.

Malgré le fait qu’il n’y ait pas d’autres sous-compartiments membraneux à l’intérieur du noyau, si l’on peut distinguer une série de composants ou de régions de la structure qui ont des fonctions spécifiques.

Fonctions

Le noyau se voit attribuer un nombre extraordinaire de fonctions, car il contient la collection de toute l'information génétique de la cellule (à l'exclusion de l'ADN mitochondrial et de l'ADN chloroplastique) et dirige les processus de division cellulaire. En résumé, les fonctions principales du noyau sont les suivantes:

La régulation des gènes

L'existence d'une barrière lipidique entre le matériel génétique et le reste des composants cytoplasmiques contribue à réduire l'interférence d'autres composants dans le fonctionnement de l'ADN. Cela représente une innovation évolutive d'une grande importance pour les groupes d'eucaryotes.

Couper et épisser

Le processus d'épissage de l'ARN messager se produit dans le noyau avant que la molécule ne se déplace dans le cytoplasme.

L'objectif de ce processus est l'élimination des introns ("morceaux" de matériel génétique qui ne codent pas et qui interrompent les exons, les zones qui codent) de l'ARN. Par la suite, l'ARN quitte le noyau, où il est traduit en protéines.

Il y a d'autres fonctions plus spécifiques de chaque structure de base qui seront discutées plus tard.

Structure et composition

Le noyau se compose de trois parties définies: l'enveloppe nucléaire, la chromatine et le nucléole. Ensuite, nous décrirons en détail chaque structure:

Enveloppe nucléaire

L'enveloppe nucléaire est composée de membranes de nature lipidique et sépare le noyau du reste des composants cellulaires. Cette membrane est double et entre elles se trouve un petit espace appelé espace périnucléaire.

Le système membranaire interne et externe forme une structure continue avec le réticulum endoplasmique

Ce système membranaire est interrompu par une série de pores. Ces canaux nucléaires permettent l'échange de matière avec le cytoplasme car le noyau n'est pas complètement isolé du reste des composants.

Complexe de pores nucléaires

À travers ces pores, les échanges de substances se font de deux manières: passives, sans nécessité de dépense énergétique; ou actif, avec dépense énergétique. Passivement, les petites molécules telles que l'eau ou les sels peuvent entrer et sortir, à moins de 9 nm ou 30 à 40 kDa.

Cela se produit contrairement aux molécules de haut poids moléculaire, qui nécessitent de l'ATP (énergie-adénosine triphosphate) pour se déplacer dans ces compartiments. Les grandes molécules comprennent des fragments d'ARN (acide ribonucléique) ou d'autres biomolécules de nature protéique.

Les pores ne sont pas simplement des trous à travers lesquels passent les molécules. Les protéines sont des structures de taille importante, pouvant contenir 100 ou 200 protéines et appelées "complexes de pores nucléaires". Structurellement, cela ressemble beaucoup à un panier de basket. Ces protéines sont appelées nucléoporines.

Ce complexe a été trouvé dans un grand nombre d'organismes: de la levure à l'homme.En plus de la fonction de transport cellulaire, il intervient également dans la régulation de l'expression des gènes. Ils sont une structure indispensable pour les eucaryotes.

En termes de taille et le nombre, le complexe peut conduire à une taille de 125 MDa chez les vertébrés, et un groupe de base de cet animal peut avoir environ 2000 pores. Ces caractéristiques varient selon le taxon étudié.

Chromatine

La chromatine se trouve dans le noyau, mais nous ne pouvons pas la considérer comme un compartiment du noyau. Il reçoit ce nom pour son excellente capacité à colorer et à être observé au microscope.

L'ADN est une molécule linéaire extrêmement longue chez les eucaryotes. Son compactage est un processus clé. Le matériel génétique est associé à une série de protéines appelées histones, qui ont une forte affinité pour l'ADN. Il existe également d'autres types de protéines qui peuvent interagir avec l'ADN et ne sont pas des histones.

Dans les histones, ADN enroule et forme des chromosomes. Ce sont des structures dynamiques et ne sont pas en permanence sur leur forme typique (les X et Ys nous sommes habitués à voir dans les illustrations de livres). Cette disposition n'apparaît que pendant les processus de division cellulaire.

Dans le reste des étapes (lorsque la cellule n'est pas en cours de division), les chromosomes individuels ne peuvent pas être distingués. Ce fait ne suggère pas que les chromosomes sont dispersés de manière homogène ou désordonnée par le noyau.

À l'interface, les chromosomes sont organisés en domaines spécifiques. Dans les cellules de mammifères, chaque chromosome occupe un "territoire" spécifique.

Types de chromatine

On distingue deux types de chromatine: l'hétérochromatine et l'euchromatine. La première est très condensé et est situé à la périphérie du noyau, de sorte que la machinerie de transcription n'a pas accès à ces gènes. L'eucromatine est organisée de manière plus souple.

L'hétérochromatine est divisée en deux types: l'hétérochromatine constitutive, qui n'est jamais exprimée; et hétérochromatine facultative, qui n'est pas transcrite dans certaines cellules et dans d'autres, oui.

Le plus célèbre d'hétérochromatine et régulateur de l'expression génique est l'exemple de la condensation et l'inactivation du chromosome X chez les mammifères, les femelles ont des chromosomes sexuels XX, alors que les hommes sont XY.

Pour des raisons de dosage génétique, les femelles ne peuvent pas avoir deux fois plus de gènes chez les mâles que chez les mâles. Pour éviter ce conflit, un chromosome X est inactivé (devenant l'hétérochromatine) de manière aléatoire dans chaque cellule.

Nucléole

Le nucléole est une structure interne très pertinente. Ce n'est pas un compartiment délimité par des structures membraneuses, c'est une zone plus sombre du noyau avec des fonctions spécifiques.

Dans ce domaine, les gènes codant pour l'ARN ribosomal, transcrit par l'ARN polymerase I. Dans l'ADN humain, ces gènes se trouvent dans des satellites sont regroupés les chromosomes suivants: 13, 14, 15, 21 et 22. Ceux-ci sont les organisateurs nucléolaires.

À son tour, le nucléole est séparé en trois régions distinctes: les centres fibrillaires, les composants fibrillaires et les composants granulaires.

Des études récentes ont de plus en plus de preuves accumulées de fonctionnalités supplémentaires possibles du nucléole, non seulement limité à la synthèse et l'assemblage de l'ARN ribosomal.

On pense actuellement que le nucléole peut être impliqué dans l'assemblage et la synthèse de différentes protéines. Des modifications post-transcriptionnelles ont également été mises en évidence dans cette zone nucléaire.

Le nucléole est également impliqué dans les fonctions de régulation. Une étude a montré comment elle était liée aux protéines suppressives de tumeurs.

Corps de Cajal

Les corps de Cajal (aussi appelé corps enroulés) sont nommés en l'honneur de son découvreur, Santiago Ramón y Cajal. Ce chercheur a observé ces corpuscules dans les neurones en 1903.

Ce sont de petites structures en forme de sphères et il y a 1 à 5 copies par noyau. Ces corps sont très complexes avec un nombre assez élevé de composants, parmi ces facteurs de transcription et les mécanismes liés à la épissage.

Ces structures sphériques ont été trouvées dans différentes parties du noyau, car ce sont des structures mobiles. Ils se trouvent généralement dans le nucléoplasme, bien que des cellules cancéreuses aient été trouvées dans le nucléole.

Il existe deux types de corps de boîtes dans le noyau, classés selon leur taille: grands et petits.

Corps PML

Les corps PML (pour son acronyme en anglais, leucémie promyélocytaire) sont de petites zones sphériques subnucléaires d’importance clinique, car elles ont été associées à des infections virales et à l’oncogenèse.

Dans la littérature, ils sont connus sous différents noms, tels que le domaine nucléaire 10, les corps de Kremer et les domaines PML oncogènes.

Un noyau possède 10 à 30 de ces domaines et a un diamètre de 0,2 à 1,0 µm. Ses fonctions comprennent la régulation des gènes et la synthèse de l'ARN.

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