Il nucleo è un organello altamente specializzato che funge da centro informativo e amministrativo della cellula. Questo organello ha due funzioni principali. Memorizza il materiale ereditario della cellula, o DNA, e coordina le attività della cellula, che includono il metabolismo intermedio, la crescita, la sintesi proteica e la riproduzione (divisione cellulare).,

Solo le cellule di organismi avanzati, noti come eucarioti, hanno un nucleo. Generalmente c’è solo un nucleo per cellula, ma ci sono eccezioni come le muffe melmose e il gruppo di alghe Siphonales. Gli organismi unicellulari più semplici (procarioti), come i batteri e i cianobatteri, non hanno un nucleo. In questi organismi, tutte le informazioni e le funzioni amministrative della cellula sono disperse in tutto il citoplasma.,

Il nucleo sferico occupa circa il 10% del volume di una cellula, rendendolo la caratteristica più importante della cellula. La maggior parte del materiale nucleare è costituito da cromatina, la forma non strutturata del DNA della cellula che si organizzerà per formare cromosomi durante la mitosi o la divisione cellulare. Anche all’interno del nucleo si trova il nucleolo, un organello che sintetizza gli assemblaggi macromolecolari produttori di proteine chiamati ribosomi.

Una membrana a doppio strato, l’involucro nucleare, separa il contenuto del nucleo dal citoplasma cellulare., L’involucro è pieno di fori chiamati pori nucleari che consentono specifici tipi e dimensioni di molecole di passare avanti e indietro tra il nucleo e il citoplasma. È anche collegato a una rete di tubuli, chiamata reticolo endoplasmatico, dove si verifica la sintesi proteica. Questi tubuli si estendono in tutta la cellula e producono i prodotti biochimici che un particolare tipo di cellula è geneticamente codificato per produrre.,

• Cromatina / Cromosomi-Imballato all’interno del nucleo di ogni cellula umana è quasi 6 piedi di DNA, che è diviso in 46 molecole individuali, uno per ogni cromosoma e ciascuno di circa 1,5 pollici di lunghezza. Imballare tutto questo materiale in un microscopico nucleo cellulare è una straordinaria impresa di imballaggio. Perché il DNA funzioni, non può essere conficcato nel nucleo come una palla di spago. Invece, è combinato con le proteine ed organizzato in una struttura precisa e compatta, una fibra densa del tipo di corda chiamata cromatina.,

  Ogni filamento di DNA avvolge gruppi di piccole molecole proteiche chiamate istoni, formando una serie di strutture simili a perline, chiamate nucleosomi, collegate dal filamento di DNA. Sotto il microscopio, la cromatina non condensata ha un aspetto “perline su una corda”.

  La stringa di nucleosomi, già compattata di un fattore sei, viene quindi arrotolata in una struttura ancora più densa, compattando il DNA di un fattore 40. Questa compressione e strutturazione del DNA serve a diverse funzioni., La carica negativa complessiva del DNA viene neutralizzata dalla carica positiva delle molecole di istone, il DNA occupa molto meno spazio e il DNA inattivo può essere piegato in posizioni inaccessibili fino a quando non è necessario.

  Esistono due tipi di cromatina. L’euchromatin è la porzione geneticamente attiva ed è coinvolta nella trascrizione dell’RNA per produrre proteine utilizzate nella funzione e nella crescita delle cellule. L’eterocromatina contiene DNA inattivo ed è la porzione di cromatina più condensata, poiché non viene utilizzata.,

  Per tutta la vita di una cellula, le fibre di cromatina assumono forme diverse all’interno del nucleo. Durante l’interfase, quando la cellula sta svolgendo le sue normali funzioni, la cromatina viene dispersa in tutto il nucleo in quello che sembra essere un groviglio di fibre. Questo espone l’euchromatin e lo rende disponibile per il processo di trascrizione.

  Quando la cellula entra in metafase e si prepara a dividersi, la cromatina cambia drasticamente. Innanzitutto, tutti i fili di cromatina fanno copie di se stessi attraverso il processo di replicazione del DNA., Quindi vengono compressi in misura ancora maggiore rispetto a interfase, una compattazione di 10.000 volte, in strutture specializzate per la riproduzione, chiamate cromosomi. Mentre la cellula si divide per diventare due cellule, i cromosomi si separano, dando a ciascuna cellula una copia completa delle informazioni genetiche contenute nella cromatina.

• Nucleolo-Il nucleolo è un organello senza membrana all’interno del nucleo che produce i ribosomi, le strutture che producono proteine della cellula. Attraverso il microscopio, il nucleolo sembra una grande macchia scura all’interno del nucleo., Un nucleo può contenere fino a quattro nucleoli, ma all’interno di ogni specie il numero di nucleoli è fisso. Dopo che una cellula si divide, si forma un nucleolo quando i cromosomi vengono riuniti in regioni organizzative nucleolari. Durante la divisione cellulare, il nucleolo scompare. Alcuni studi suggeriscono che il nucleolo può essere coinvolto con l’invecchiamento cellulare e, quindi, può influenzare l’invecchiamento di un organismo.

• Involucro nucleare – L’involucro nucleare è una membrana a doppio strato che racchiude il contenuto del nucleo durante la maggior parte del ciclo di vita della cellula., Lo spazio tra gli strati è chiamato spazio perinucleare e sembra connettersi con il reticolo endoplasmatico ruvido. L’involucro è perforato con piccoli fori chiamati pori nucleari. Questi pori regolano il passaggio delle molecole tra il nucleo e il citoplasma, permettendo ad alcuni di passare attraverso la membrana, ma non ad altri. La superficie interna ha un rivestimento proteico chiamato lamina nucleare, che si lega alla cromatina e ad altri componenti nucleari., Durante la mitosi, o divisione cellulare, l’involucro nucleare si disintegra, ma si riforma man mano che le due cellule completano la loro formazione e la cromatina inizia a disfarsi e disperdersi.

• Pori nucleari-L’involucro nucleare è perforato con fori chiamati pori nucleari. Questi pori regolano il passaggio delle molecole tra il nucleo e il citoplasma, permettendo ad alcuni di passare attraverso la membrana, ma non ad altri. Blocchi di costruzione per la costruzione di DNA e RNA sono ammessi nel nucleo così come molecole che forniscono l’energia per la costruzione di materiale genetico.,

  I pori sono completamente permeabili a piccole molecole fino alle dimensioni delle proteine più piccole, ma formano una barriera che mantiene la maggior parte delle molecole grandi fuori dal nucleo. Alcune proteine più grandi, come gli istoni, sono ammesse nel nucleo. Ogni poro è circondato da un’elaborata struttura proteica chiamata complesso dei pori nucleari, che probabilmente seleziona grandi molecole per l’ingresso nel nucleo.