Πυρήνας

Ο πυρήνας είναι το μεγαλύτερο οργανίδιο του κυττάρου και περιέχει το κυτταρικό DΝΑ (Εικόνα 1.6).

Στο κοινό φωτονικό μικροσκόπιο ο πυρήνας έχει σφαιρικό ή ωοειδές σχήμα και διάμετρο 5 έως 10 μ m . Χρωματίζεται με βασικές χρωστικές όπως η αιματοξυλίνη (είναι δηλαδή βασεόφιλος) και περιέχει ένα μικρότερο σφαιρικό δομικό στοιχείο, το πυρήνιο στο οποίο συντίθενται οι υπομονάδες των ριβοσωμάτων.

Το πυρηνικό DNA αποτελεί περίπου το 20% της μάζας του πυρήνα και συσπειρώνεται μέσω πρόσδεσης με ειδικές πρωτεΐνες, τις νουκλεοπρωτεΐνες και σχηματίζει τη χρωματίνη.

Η χρωματίνη αποτελείται κυρίως από περιελιγμένες ταινίες DNA ενωμένες με βασικές πρωτεΐνες τις ιστόνες έτσι, ώστε να σχηματίζονται σφαιρικές δομές, τα νουκλεοσώματα (nucleosomes). Κάθε νουκλεόσωμα αποτελείται από ένα κεντρικό τμήμα από ιστόνες (δύο αντίγραφα από ιτόνη τύπου Η2Α, Η2Β, Η3 και Η4) που περιβάλλεται από 166 ζεύγη βάσης DNA . Τα νουκλεοσώματα συνδέονται μεταξύ τους με ιστόνες τύπου Η1 ή Η5 και σχηματίζουν δομές που μοιάζουν με χάντρες κο­μπολογιού. Τα νουκλεοσώματα στη συνέχεια, περιελίσσονται δημιουργώντας νημάτια διαμέτρου 30 nm , τα οποία σχηματί­ζουν τη δομή της χρωματίνης. Περαιτέρω συμπύκνωση του DNA είναι δυνατό να γίνει κατά τη διάρκεια του κυτταρικού πολλαπλασιασμού με το σχηματισμό των χρωμοσωμάτων, τα οποία αποτελούνται από μεγάλες αγκύλες χρωματίνης συνδε­όμενες με ειδικές πρωτεΐνες που προσδένουν το DΝΑ. Σε κύτταρα θηλέων στη μεσόφαση το ανενεργό χρωμόσωμα Χ σχηματίζει μια μικρή μάζα (σωμάτιο Barr) που εφάπτεται με την πυρηνική μεμβράνη και είναι ορατό με το απλό φωτονικό μικροσκόπιο σε ποσοστό 15-90% των κυττάρων και με το διαβιβαστικό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, εφόσον η τομή περνά από το επίπεδο του σωματίου Barr .

Η κατανομή της χρωματίνης δεν είναι ομοιόμορφη αντανακλώντας το διαφορετικό βαθμό αποσυμπύκνωσης, που αντιστοιχεί στο βαθμό της μεταγραφικής δραστηριότητας. Η ευχρωματίνη φαίνεται ως αραιοχρωματικές, φωτεινές περιοχές, που αντιστοιχούν στο ενεργά μεταγραφόμενο DΝΑ του κυττάρου. Η ετεροχρωματίνη διακρίνεται ως πυκνοχρωματικές περιοχές, συχνά εφαπτόμενες με την πυρηνική μεμβράνη, εμφανίζει υψηλό βαθμό συμπύκνωσης και α­φορά μεταγραφικά ανενεργό DΝΑ.

Εκτός από τις ιστόνες στις νουκλεοπρωτεΐνες περιλαμβάνεται και μια ετερογενής ομάδα πρωτεϊνών (οι μη ιστόνες), οι οποίες συμμετέχουν στη ρύθμιση της δραστηριότητας των ενζύμων. Το σύνολο των νουκλεοπρωτεΐνων συντίθεται στο κυτταρόπλασμα και στη συνέχεια μεταφέρεται στον πυρήνα.