Il nucleo è una porzione molto importante e distintiva della cellula eucariotica. Esso è sferoidale ed è l’organulo più grande presente all’interno della cellula. Nelle cellule animali è frequentemente localizzato nella regione centrale del citoplasma.
La funzione del nucleo è quella di contenere il materiale genetico, il DNA, che contiene i geni che regolano tutte le funzioni e le attività della cellula. Il DNA presente all’interno del nucleo è associato a proteine formando un addensamento chiamato cromatina. Negli eucarioti il DNA è sempre associato a proteine ed è organizzato in un certo numero di molecole lineari che è caratteristico per ogni specie, i cromosomi, visibili al microscopio solamente in determinate fasi del ciclo cellulare (in genere nella mitosi).
Il nucleo è circondato da un involucro nucleare formato da 2 membrane con doppi strati fosfolipidici simili alla membrana plasmatica e da pori. Sia la membrana nucleare che lo spazio tra le due membrane nucleari sono in continuità con la membrana e le cavità del reticolo endoplasmatico rugoso.
L’involucro nucleare separa il nucleo dal citoplasma e, come la membrana plasmatica, è plastico e, durante i processi mitotici, si sfalda per poi riorganizzarsi una volta avvenuta la replicazione dei cromosomi.
L’unica via di comunicazione tra nucleo e citoplasma è costituita dai pori nucleari organizzati in una struttura specializzata denominata complesso del poro nucleare (NCP), formato da due anelli proteici di forma ottagonale che si estendono verso il citoplasma e il nucleoplasma dove generano delle fibre che, insieme ai trasportatori, regolano il passaggio delle molecole. Solo alcuni aminoacidi o ioni riescono a passare liberamente e passivamente attraverso questi pori, il passaggio di altre molecole più complesse, come le proteine, è controllato ed è dovuto per mezzo di un sistema di trasporto attivo e selettivo.
Tra la cromatina è presente anche la matrice nucleare, o nucleoscheletro, in cui è presente una lamina nucleare fatta di proteine altamente insolubili che danno sostegno al nucleo. La matrice costituisce un’impalcatura cui si associano strettamente le fibre di cromatina per la propria organizzazione strutturale e, seppure è diversa per composizione, è connessa con il citoscheletro della cellula.
Il nucleolo è una regione particolare presente nel nucleo perché è la sede in cui vengono trascritti, maturati e assemblati gli RNA ribosomiali (rRNA) con le proteine per formare i ribosomi. Nel nucleolo, in genere, si distingue una zona fibrillare, in cui sono presenti i geni per la produzione di rRNA (rDNA) e si stanno accumulando gli rRNA, ed una zona granulare che contiene le proteine ribosomiali che si stanno associando agli rRNA per formare i ribosomi. La grandezza ed il numero di nucleoli varia a seconda dello stato fisiologico della cellula: una cellula più attiva metabolicamente ha un nucleolo più grande o presenta più nucleoli, una cellula inattiva ha un nucleolo di dimensioni ridotte.
Il nucleo sembra essere organizzato in sub-domini strutturali che rappresentano una vera e propria compartimentalizzazione funzionale. Infatti la cromatina non si distribuisce in maniera casuale, ma è organizzata in domini strutturali e funzionali. La stessa cosa accade per le proteine che tendono ad agglomerarsi in speckle. Le speckle corrisponderebbero a cluster di granuli di intercromatina che sono distribuiti tra i vari domini intercromosomici. Adiacenti agli speckle, nei domini intercromosomici, si possono identificare i corpi di Cajal, o coiled bodies, che sono strutture compatte formate da filamenti aggrovigliati la cui funzione non è ancora ben chiara.
Fonti: Wikipedia – Biology Q&As – University of St Andrews – Biologia e genetica