Nucleul celular – o calatorie spre centrul celulei

Celula si nucleul sau exista de peste cateva milioane de ani, dar Robert Brown (1773-1858), un botanist de origine scotiana, cu importante contributii in cercetarile biologice, a demonstrat ca plantele au nucleu celular, in care se ascunde o intreaga baza de date. Brown publica observatiile sale, in legatura cu structura ovala a nucleului celular, in 1833, sugerand ca acesta joaca un rol important in fertilizare si in dezvoltarea embrionilor la plante. Robert Brown nu este doar cel care descopera nucleul celular, dar este si cel care a emis ipoteza ca acesta este centrul crearii celulare.

Cu ceva vreme inainte de Brown, inventatorul microscopului, Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) – un adevarat geniu al tehnicii – cel care a construit microscoape care aveau capacitatea de a mari chiar si de 250 de ori, este cel care, in anul 1682, trimite o scrisoare Societatii Regale de Stiinte din Londra, in care descrie observatiile sale in ceea ce priveste structura interna a celulei – o aglomerare de structuri ovoide, incapsulate intr-un inel membranar. Cu ajutorul microscoapelor sale foarte puternice,  Leeuwenhoek contrazice supozitiile lui Hooke, conform carora celulele sunt goale la interior. Antoni van Leeuwenhoek nu a putut trage, insa, si concluziile necesare in legatura cu rolul nucleului celular in teoria celulara, din cauza barierelor de limba, cultura si educatie. Pentru a putea fi pusa in lumina corespunzatoare, aceasta structura celulara a mai avut nevoie sa mai astepte inca 150 de ani, pana cand Robert Brown isi definitiveaza cercetarile.

Nucleul celular este o organita (structura) celulara foarte specializata, care are rol in procesarea si administrarea informatiilor din cadrul celulei. Acesta indeplineste doua functii majore – stocheaza, in interiorul sau, continutul ereditar genetic (ADN-ul celular) si coordoneaza activitatile celulare, activitati care cuprind cresterea, dezvoltarea, metabolismul intermediar, sinteza de proteine si diviziunea celulara (reproducere). Este important de retinut ca doar celulele organismelor aflate pe o treapta superioara a evolutiei, asa cum este celula eucariota (caracteristica tuturor organismelor, cu exceptia algelor albastre si bacteriilor), pot avea nucleu. In general, in fiecare celula exista doar un singur nucleu celular, dar exista si exceptii, asa cum se intampla in cazul celulelor hepatice, a celulelor canceroase si in cazul grupului de alge ce poarta numele de Siphonales.

Celulele simple, asa cum sunt cele procariote, in categoria carora intra bacteriile si cianobacteriile (algele albastre-verzi), nu au nucleu, informatia celulara si functiile administrative ale celulei fiind dispersate in citoplasma celulara. Nucleul sferic ocupa, in mod normal, aproximativ 10% din volulmul total al unei celule eucariote, devenind astfel, una dintre cele mai proeminente structuri celulare. Nucleul este separat de citoplasma celulara, prin intermediul unei anvelope nucleare, o membrana dubla, in interiorul careia se gasesc porii nucleari, care permit schimburile de molecule intre nucleul celular si citoplasma, fiind atasata unei retele complexe de tubuli si vacuole, care poarta numele de reticul endoplasmatic, sediul sintezei proteice. Matricea semifluida din interiorul nucleului poarta numele de nucleoplasma si este alcatuita din cromatina – forma mai putin condensata a ADN-ului – care se organizeaza pentru a forma cromozomii din timpul mitozei (diviziunea celulara). Tot in interiorul nucleului se gasesc si unul sau mai multi nucleoli, organite responsabile de sinteza macromoleculelor producatoare de proteine.

Cromatina si cromozomi

In fiecare nucleu celular al celulei umane exista, compactati, aproximativ 183 de centimetri de ADN, divizat in 46 de molecule individuale, una pentru fiecare cromozom in parte. Pentru ca ADN-ul sa fie functional, acesta nu poate fi, pur si simplu, inghesuit sub forma unui ghem de ata, motiv pentru care este combinat cu proteine si organizat intr-o structura extrem de precisa, compacta si densa, care poarta numele de cromatina.

Nucleolul

Nucleolul este o organita celulara lipsita de membrana, cu rolul de producere de ribozomi, localizata in interiorul nucleului celular. Privita la microscop, aceasta structura este perceputa ca fiind o pata de culoare neagra, in interiorul nucleului. Dupa ce se termina procesul de diviziune celulara, nucleolul se va forma in momentul in care cromozomii se aduna in regiunile nucleolare. Pe toata durata diviziunii, aceasta structura dispare, studiile recente demonstrand faptul ca aceasta organita poate fi implicata in procesul de imbatranire celulara.

Anvelopa nucleara

Anvelopa este o membrana dubla care inchide continutul nucleului celular, pe toata perioada ciclului de viata a celulei. Spatiul dintre cele doua straturi membranare poarta si denumirea de spatiu perinuclear si se conecteaza, printr-o retea de tubuli, cu reticulul endoplasmatic. Partea interna a anvelopei nucleare contine un strat de proteine ce poarta numele de lamina nucleara. In timpul mitozei (diviziunea celulara) aceasta anvelopa a nucleului se dezintegreaza, reformandu-se in momentul in care cele doua celule ulterioare si-au incheiat procesul de divizare.

Porii nucleari

Anvelopa nucleara este perforata, fiecare mic orificiu fiind numit por nuclear, cu rol in reglarea schimbului de molecule intre nucleul celular si citoplasma, permitand numai anumitor molecule sa treaca si stopand trecerea altora.

Asadar, nucleul celular este o structura cu rol fundamental in organism, fiind responsabil de ereditate si de controlul functiilor celulelor vii, ADN-ul contine instructiunile pentru functionarea celulei, genele – segmente de ADN – poarta informatiile necesare producerii proteinelor (gratie celor aproximativ 100 000 de gene diferite care formeaza genotipul, fiinta umana posedand o carte de identitate unica) etc.