Le noyau d'une cellule eucaryote est l'organite central dont dépendent l'activité vitale et les processus de synthèse. Une partie importante du contenu du noyau est représentée par des molécules d'ADN filamenteuses de divers degrés de compactage en combinaison avec des protéines. Il s'agit de l'euchromatine (ADN décondensé) et de l'hétérochromatine (morceaux d'ADN denses).
L'euchromatine joue un rôle important dans la vie de la cellule. Il lit les "instructions" pour l'assemblage de l'acide ribonucléique (ARN), qui devient la base de la synthèse des molécules polypeptidiques.
Est-ce que tout le monde a un noyau ?
Tous les êtres vivants, du plus petit au géant, reçoivent une information génétique sous forme d'acide désoxyribonucléique. Il existe deux formes fondamentalement différentes de représentation dans les cellules:
- Les organismes procaryotes (prénucléaires) ont des cellules non compartimentées. Le référentiel de leur seul ADN circulaire non lié aux protéines n'est qu'un patchcytoplasme appelé nucléoïde. La réplication des acides nucléiques et la synthèse des protéines ont lieu chez les procaryotes dans un espace cellulaire unique. Nous ne les verrons pas à l'œil nu, car les représentants de ce groupe d'organismes sont microscopiques, jusqu'à 3 microns de taille, des bactéries.
- Les organismes eucaryotes sont caractérisés par une structure cellulaire plus complexe, où les informations héréditaires sont protégées par une double membrane du noyau. Les molécules d'ADN linéaires, associées aux protéines histones, forment la chromatine, qui produit activement de l'ARN à l'aide de complexes polyenzymatiques. La synthèse des protéines se produit dans le cytoplasme sur les ribosomes.
Le noyau formé dans les cellules eucaryotes peut être vu pendant l'interphase. Le caryoplasme contient un squelette protéique (matrice), des nucléoles et des complexes nucléoprotéiques constitués de sections d'hétérochromatine et d'euchromatine. Cet état du noyau persiste jusqu'au début de la division cellulaire, lorsque la membrane et les nucléoles disparaissent et que les chromosomes acquièrent une forme compacte en forme de bâtonnet.
Main dans le noyau
Le composant principal du contenu du noyau, la chromatine, est sa partie sémantique. Ses fonctions comprennent le stockage, la mise en œuvre et la transmission d'informations génétiques sur une cellule ou un organisme. La partie directement répliquée de la chromatine est l'euchromatine, qui contient des données sur la structure des protéines et divers types d'ARN.
Les parties restantes du noyau remplissent des fonctions auxiliaires, fournissent les conditions appropriées pour la mise en œuvre de l'information génétique:
- nucléoles -zones compactées de contenu nucléaire qui déterminent les sites de synthèse des acides ribonucléiques pour les ribosomes;
- la matrice protéique organise l'arrangement des chromosomes et l'ensemble du contenu du noyau, conserve sa forme;
- Le milieu interne semi-liquide du noyau, le caryoplasme, assure le transport des molécules et la circulation des différents processus biochimiques;
- La coquille à deux couches du noyau, le caryolemme, protège le matériel génétique, assure la conduction bilatérale sélective des molécules et des complexes moléculaires grâce aux pores nucléaires complexes.
Qu'est-ce que la chromatine signifie
La chromatine a reçu son nom en 1880 grâce aux expériences de Flemming sur l'observation des cellules. Le fait est que lors de la fixation et de la coloration, certaines parties de la cellule se manifestent particulièrement bien ("chromatine" signifie "coloré"). Plus tard, il s'est avéré que ce composant est représenté par l'ADN avec des protéines qui, en raison de ses propriétés acides, perçoivent activement les colorants alcalins.
Les chromosomes colorés sont visibles dans la partie centrale de la cellule sur la photo, formant une plaque en métaphase.
Formes d'existence de l'ADN
Dans les cellules des organismes eucaryotes, les complexes nucléoprotéiques de la chromatine peuvent être dans deux états.
- Dans le processus de division cellulaire, l'ADN atteint sa torsion maximale et est représenté par des chromosomes mitotiques. Chaque brin forme un chromosome séparé.
- Pendant l'interphase, lorsque l'ADN cellulaire est le plus décondensé, la chromatine se remplit uniformémentl'espace du noyau ou forme des amas visibles au microscope optique. Ces chromocentres sont plus souvent détectés près de la membrane nucléaire.
Ces états sont alternatifs les uns aux autres, les chromosomes entièrement compactés ne sont pas conservés dans l'interphase.
Euchromatine et hétérochromatine
La chromatine interphase est un chromosome qui a perdu sa forme compacte. Leurs boucles sont desserrées, remplissant le volume du noyau. Il existe une relation directe entre le degré de décondensation et l'activité fonctionnelle de la chromatine.
Ses parties, complètement "démêlées", sont appelées chromatine diffuse ou active. Il est pratiquement invisible au microscope optique après coloration. En effet, l'hélice d'ADN n'a que 2 nm d'épaisseur. Son autre nom est l'euchromatine.
Cet état fournit aux complexes enzymatiques un accès aux fragments d'ADN sémantique, à leur attachement libre et à leur fonctionnement. La structure de l'ARN messager (transcription) est lue à partir des régions diffuses par les ARN polymérases, ou l'ADN lui-même est copié (réplication). Plus l'activité de synthèse de la cellule est élevée en ce moment, plus la proportion d'euchromatine dans le noyau est élevée.
Les sections diffuses de la chromatine alternent avec des zones compactes et différemment torsadées de l'hétérochromatine. En raison de la plus grande densité, l'hétérochromatine colorée est clairement visible dans les noyaux d'interphase.
La figure montre la chromatine à différents degrés de compactage:
- 1 - molécule d'ADN double brin;
- 2 - histoneprotéines;
- 3 - L'ADN enroulé autour du complexe d'histone pendant 1,67 tours forme un nucléosome;
- 4 - solénoïde;
- 5 - chromosome en interphase.
Subtilités de définition
L'euchromatine à un moment donné peut ne pas être impliquée dans les processus de synthèse. Dans ce cas, il est temporairement dans un état plus compact et peut être confondu avec de l'hétérochromatine.
L'hétérochromatine réelle, elle aussi appelée constitutive, ne porte pas de charge sémantique et ne se décondense qu'au cours du processus de réplication. L'ADN à ces endroits contient de courtes séquences répétitives qui ne codent pas pour les acides aminés. Dans les chromosomes mitotiques, ils se situent dans la région de la constriction primaire et des terminaisons télomériques. Ils séparent également des sections d'ADN transcrit, formant des fragments intercalaires (intercalaires).
Comment "fonctionne" l'euchromatine
L'euchromatine contient des gènes qui déterminent finalement la structure des protéines (gènes structurels). Le décodage de la séquence nucléotidique en une protéine se fait à l'aide d'un intermédiaire capable, contrairement aux chromosomes, de quitter le noyau - l'ARN messager.
Au cours de la transcription, l'ARN est synthétisé sur une matrice d'ADN à partir de nucléotides libres d'adényle, d'uridyle, de cytidyle et de guanyle. La transcription est effectuée par le complexe enzymatique ARN polymérase.
Certains gènes déterminent la séquence d'autres types d'ARN (de transport et ribosomique) nécessaires pour compléter les processus de synthèse des protéines dans le cytoplasme à partir deacides aminés.
L'hétérochromatine d'un seul chromosome est souvent assemblée en un chromocentre bien marqué. Autour d'elle se trouvent des anses d'euchromatine déspiralisée. Grâce à cette configuration du noyau ADN, les complexes enzymatiques et les nucléotides libres, nécessaires à la mise en œuvre des fonctions de l'euchromatine, s'adaptent facilement aux parties sémantiques.
