THE NUCLEUS AND THEIR
COMPONENTS
B.Sc. (Botany)
First Third
Fifth Sem
By
Dr.Thirunahari Ugandhar
Asst Prof of Botany
Govt Degree College
Mahabubabad
Contents
• History
• Occurrence and position
• Morphology
• Ultrastructure:
1. Nuclear Envelope
2. Nucleoplasm
3. Chromatin Fibres
4. Nucleolus
• Functions
History:
• First discovered & named by Robert Brown (1833).
• Term Nucleolus -Bowman(1840).
• Term Chromatin – W. Flemming(1879).
• Term Cytoplasm & Nucleoplasm- Strasburger (1882)
• రాబర్ట్ బర
ౌ న్ (1833) చేత మొదట కనుగొనబడింది మరియు పేరు
పెట్బడింది.
• టర్ట్ నయూక్లియోలస్ -బరమన్ (1840).
• టర్ట్ క్రో మాటిన్ - డబ్
ి ూ. ఫ్ెిమింగ్ (1879).
• టర్ట్ సెైటోప్ా
ి జమ్ & నయూక్లియోప్ా
ి జమ్- స్టా
్ా స్బరర్ట (1882
Occurrence an Position
• Occurrence:
1. Found in all eukaryotic cells of plants & animals.
2. Exceptions: Mature sieve tube & erythrocytes.
3. Prokaryotes(Bacteria) lack true nucleus.
• Position:
Usually at Centre but change time to time acc. to metabolic state.
• Staining Properties:
Fluorescent dyes with aromatic amino or guanidine groups,
such as propidium iodide (PI), ethidium bromide (EB),
diaminophenylindole (DAPI), acridine orange (AO), and Hoechst
dyes, interact with nucleotides to emit fluorescence.
• Size:
- Generally occupies 10% of cell volume.
- Size varies from 3μm to 25 μm depending on cell type.
- Size of nucleus is directly proportional to cytoplasm.
- R. Hertwig gives formula for determination of
size, Vn
NP= Vc- Vn where,
NP- Nucleoplasmic ratio, Vc- Volume of cell, Vn- Vol. of nucleus.
-Size is related with ploidy level.
e.g. Haploid cells have small-sized nucleus than diploid and
polyploid cells and vice versa.
- Thus size depends on Cell Volume, Amount of DNA and
protein, Metabolic phase of cell.
• ఆకోమసు
త ింది. సెల్ రక్ాన్ని బటి్ పరిమాణిం 3μm నుిండ 25 μm
వరకు మారుతుింది.
• నయూక్లియస్ పరిమాణిం సెైటోప్ా
ి జమ్కు నేరుగా
అనులోమానుప్ాతింలో ఉింటలింది.
• R. హెరి్ిగ్ పరిమాణిం న్నరణయించడాన్నక్ల సయతా
ౌ న్ని ఇస్టా
త డు, Vn NP
= Vc- Vn ఎకకడ, NP- నయూక్లియోప్ా
ి సథ్క్ న్నష్పతిత, Vc- సెల్ యొకక
వాలయూమ్,
•Vn- వాలయూమ్. క్ిందౌకిం యొకక. -సెైజ్ ప్లి యడ్ స్టా
ా యక్ల
సింబింధిించినది.
• ఉదా: హాప్ా
ి యడ్ కణాలు డప్ా
ి యడ్ మరియు ప్ాలప్ా
ి యడ్ కణాల
కింటే చిని-పరిమాణ క్ిందౌక్ాన్ని కలగి ఉింటాయ మరియు దీన్నక్ల
వరుదధింగా ఉింటాయ. - అిందువలి పరిమాణిం సెల్ వాలయూమ్, DNA
మరియు ప్లౌ టీన్ మొతతిం, సెల్ యొకక జీవక్లోయ దశపెై ఆధారపడ
ఉింటలింది
B) Nuclear Pores:
1) Structure:
Circular, Diameter 10nm to 100nm.
Nuclear pore complex (M.W.= 50-100 million daltons) have
octagonal symmetry, contain two rings (R), large particle that
forms central plug and radial spokes.
Proteins
i) Integral membrane protein, a glycoprotein of 120 K daltons.
ii) Transporter Protein, 63 k daltons.
2) Pore Density:
Correlated with transcriptional activity of cell.
R.B.Cs and lymphocytes~ 3 pores/μm^2.
Proliferating cells (liver)~ 15-20 pores/μm^2
3) Transport through Nuclear Pores:
- If cell is synthesizing DNA, it needs to import about 10^6
histone molecules from cytoplasm every 3 mins., for packaging
DNA.
- mRNA complexed with special proteins forming
ribonucleoprotein particles are actively export through nucleus.
[movement of granular material (presumed to be a ribosomal subunit)
through a nuclear pore]
సెల్ DNA ను సింశ్లిష్ణ చేసు
త ింటే, DNA న్న ప్ాూక్జిింగ్ క్ రకు, పౌతి 3
న్నమషాలకు సెైటోప్ా
ి జమ్ నుిండ 10 ^ 6 హిస్టల్ న్ అణువులను దిగుమతి
చేసుక్రవాల.
పౌతేూకమైన ప్లౌ టీనితో కయడన mRNA రిబర నయూక్లియోప్రౌ టీన్ కణాలను
నయూక్లియస్ దావరా చురుకుగా ఎగుమతి చేసు
త ింది
2. Nucleoplasm:
Transparent, semi-solid, granular, slightly acidophilic, Also called
nuclear sap, nucleoplasm, karyolymph. Composed of
1. NucleicAcids:
Deoxyribose Nucleic Acid, Ribose NucleicAcid.
2. Proteins :
Complex proteins, categorized into-
I. Basic Proteins:
-Takes basic stains, so the name.
e.g. A) Nucleoprotamines- M.W. = 4K D, usually bound with DNA.
B) Nucleohistones- M.W.= 10 to 18 K D.
II. Non-Histones/ Acidic Proteins:
e.g. Phosphoproteins.
• ప్ారదరశక, సెమీ-ఘన, గా
ో నుూలర్ట, క్ దిదగా అసథడరఫథలక్,
నయూక్లియర్ట స్టాప్, నయూక్లియోప్ా
ి జమ్, క్ారయూలింప్ అన్న కయడా
పథలుస్టా
త రు.
• కింప్ల జ్ = నయూక్లియక్ ఆమా
ి లు: డయోక్ల్రిబర స్
నయూక్లియక్ యాసథడ్, రైబర స్ నయూక్లియక్ యాసథడ్.
• ప్లౌ టీను
ి : క్ాింపెిక్్ ప్లౌ టీను
ి , వీటిగా వరగకరిించబడా
ా య I.
ప్ా
ౌ థమక ప్లౌ టీను
ి :
• -ప్ా
ౌ థమక మరకలు తీసుకుింటలింది, క్ాబటి్ పేరు. ఉదా:
•ఎ) నయూక్లియోప్రౌ టమైన్్- M.W. = 4K D, స్టాధారణింగా
DNA తో కటల
్ బడ ఉింటలింది.
•బి) నయూక్లియోహిస్టల్ న్్- M.W. = 10 నుిండ 18 K D. II.
హిస్టల్ న్్ క్ాన్న / ఆమ
ి ప్లౌ టీను
ి : ఉదా: Phosphoproteins.
3) Enzymes :
Contains enzymes necessary for DNA, RNA synthesis.
e.g. Polymerases, NAD Synthetases, Adinosine
deaminases, guanase, aldolase etc.
Also contains cofactors and coenzymes like ATP and
AcetylCoA.
4)Lipids :
Small Lipid content ( Stoneburg, 1937 and Dounce , 1955).
5)Minerals:
Contain several inorganic compounds
such as- P, K, Na, Ca, Mgetc.
• DNA, RNA సింశ్లిష్ణకు అవసరమైన ఎింజైమ్లను కలగి
ఉింటలింది.
• ఉదా: ప్ాలమరసెస్, ఎన్ఎడ సథింథ్ేటేసెస్, అడనోసథన్
డీమనేస్, గావనేస్, ఆలో
ా లేస్ మొదలలైనవ.
• ATP మరియు ఎసథటైల్ CoA వింటి క్రఫాక్రు
ి మరియు
క్రఎింజైమ్లను కయడా కలగి ఉింటలింది.
• లపథడు
ి : చిని లపథడ్ కింటింట్స (స్టల్ న్బర్ట, 1937 మరియు
డౌన్్, 1955).
• ఖన్నజాలు: P, K, Na, Ca, Mg మొదలలైన అనేక అకరబన
సమ్్ళనాలను కలగి ఉింటలింది.
3. Chromatin Fibres:
Thread like, coiled and much elongated structures.
Takes basic stains like basic fuschin.
Observed only during interphase.
Chemically made of DNA and proteins, Protein: DNA= 1:1.
Types
A) Heterochromatin:
Darkly stained, condensed region.
Supposed to be metabolically & genetically inactive.
Because it contains small amount of DNA & Large amount of
RNA.
B) Euchromatin:
Lightly stained, diffused region.
Genetically active.
Large amount of DNA present.
• థ్ౌడ్, క్ాయల్ా మరియు చాలా ప్ర డుగుచేసథన న్నరా్ణాలు.
బేసథక్ ఫసథచన్ వింటి ప్ా
ౌ థమక మరకలను తీసుకుింటలింది.
ఇింటరఫస్ సమయింలో మాతౌమ్ గమన్నించబడుతుింది.
• రస్టాయన్నకింగా DNA మరియు ప్లౌ టీనితో తయారు
చేయబడింది, ప్లౌ టీన్:
• DNA = 1: 1. రక్ాలు =
• ఎ) హెటరయక్రోమాటిన్: - ముదురు రింగు, ఘనీకృత ప్ా
ౌ ింతిం.
జీవక్లోయ & జనుూపరింగా క్లోయారహితింగా ఉింటలిందన్న
అనుకుిందాిం. ఎిందుకింటే ఇిందులో చిని మొతతింలో డీఎన్ఏ
& పెదద మొతతింలో ఆర్టఎన్ఏ ఉింటలింది.
• బి) య్క్రోమాటిన్: -తేలకగా తడసథన, వసతరిించిన ప్ా
ౌ ింతిం.
-జన్నకింగా చురుకుగా. -డఎన్ఏ యొకక పెదద మొతతిం.
4. Nucleolus:
• Prominent spherical colloidal acidophilic body.
• Bacteria and Yeasts lack nucleolus.
• Size depends on synthetic activity of cell.
- So, sperm cells, blastomeres have smaller nucleolus than
oocytes, neurons, secretory cells.
• Number: One , two or four, depending on no. of chromosomes.
• Position: Eccentric.
• Associated with Nucleolar Organizer (NO) represents 2°
constriction of NO chromosomes.
A) Chemical Composition:
- Not bounded by any limiting membrane.
- Contains NO DNA, 4 types of rRNAs, 70 types of ribosomal
proteins, RNA Binding Proteins ( e.g. nucleolin) and RNA
splicing nucleoproteins (U1, U2…, U12).
• బాక్ట్రియా మరియు ఈసరలలో నయూక్లియోలస్ ఉిండదు. పరిమాణిం
సెల్ యొకక సథింథటిక్ క్ారాూచరణపెై ఆధారపడ ఉింటలింది. - క్ాబటి్,
సెపర్ట్ కణాలు, బా
ి స్టల్ మీర్టలలో ఓసెైటల
ి , నయూరాను
ి , రహసూ కణాల
కింటే చిని నయూక్లియోలస్ ఉింటలింది. సింఖూ:
• ఒకటి, రిండు లేదా నాలుగు, సింఖూను బటి్. క్రో మోజోమ్ల. స్టా
ా నిం:
అస్టాధారణ.
• నయూక్లియోలార్ట ఆరనైజర్ట (NO) తో అనుబింధిించబడనది NO
క్రో మోజోమ్ల యొకక 2 ° సింక్రచాన్ని సయచిసు
త ింది.
• ఎ) రస్టాయన కయరుప: ఏదైనా పరిమతిం చేసే ప్ర రతో సరిహదు
ద లు
లేదు. NO DNA, 4 రక్ాల rRNA లు, 70 రక్ాల రిబర స్టల మల్ ప్లౌ టీను
ి ,
RNA బైిండింగ్ ప్లౌ టీను
ి (ఉదా. నయూక్లియోలన్) మరియు RNA సథలలక్లింగ్
నయూక్లియోప్రౌ టీను
ి (U1, U2…, U12) కలగి ఉింటాయ.
- Contains Phospholipids, orthophosphates, Calcium ions,
- Also contains enzymes like acid phosphatases,
nucleoside phosphorylase, RNAMethylases.
B) Ultrastructure and Function:
- They are sites for biogenesis of ribosomal subunits (40S & 60S).
- Here three types of rRNAs are transcribed (18, 5.8, 28S) from
precursor 45S transcript which undergoes processing with the
help of proteins=
I. Nucleolin
II. U3 sn RNA.
- All the components of ribosome are synthesized and assembled
into two types of ribosomal subunits and are transported back
to cytoplasm.
- Different stages of formation of ribosomes( Initiation,
production, maturation) are completed in three distinct
regions of nucleolus.
a) Fibrillar centre:
- Represents innermost region of nucleolus.
- RNA genes of NO of chromosomes are located here.
- Transcription of these genes initiated here.
b) Dense fibrillar component:
- This region surrounds fibrillar centre.
- RNA synthesis proceeds where 70 ribosomal proteins binds to
transcript in this region.
c) Cortical granular components:
- Outermost region.
- Processing and maturation of pre-ribosomal particles.
C) Mitotic cycle of nucleolus :
- Appearance changes during cell cycle.
- During mitosis and meiosis, nucleolus disappears during prophase.
- As cell approaches mitosis, RNA synthesis stops, nucleolus first
decrease in size and then disappears as chromosomes condenses.
- In telophase, RNA synthesis restarts, where, tiny nucleoli reappear at
the chromosomal locations.
• General functions of Nucleus :
1) Functions of nucleolar genes are to produce the ribosomal
RNA molecules which forms ribosomes.
2) Has a vital role in Protein synthesis (ribosomal proteins).
3) Nucleolus of nucleus plays vital role in cell division. If nucleolus
get injured, cell division stops.
4) Chromatin plays an important role in the inheritance of
characters from one generation to another,
5) Nuclear sap is the site of enzyme activity. It is supposed to
participate in formation of spindles during cell division.
6) The nuclear pores regulate exchange of materials between
nucleus and cytoplasm.
• నయూక్లియస్ యొకక స్టాధారణ వధులు: నయూక్లియోలార్ట జనుూవుల
వధులు రైబర జోమ్లను ఏరపరుసు
త ని రిబర స్టల మల్ ఆర్టఎన్ఏ
అణువులను ఉతపతిత చేయడిం.
• ప్లౌ టీన్ సింశ్లిష్ణ (రిబర స్టల మల్ ప్లౌ టీను
ి ) లో క్టలక ప్ాతౌ ఉింది. కణ
వభజనలో నయూక్లియస్ యొకక నయూక్లియోలస్ క్టలక ప్ాతౌ ప్ల షథసు
త ింది.
• నయూక్లియోలస్ గాయపడతే, కణ వభజన ఆగిప్ల తుింది. ఒక తరిం
నుిండ మరొక తరిం వరకు ప్ాతౌల వారసతవింలో క్రో మాటిన్ ఒక
ముఖూమైన ప్ాతౌ ప్ల షథసు
త ింది,
• నయూక్లియర్ట స్టాప్ ఎింజైమ్ క్ారూకలాప్ాల పౌదేశిం. కణ వభజన
సమయింలో కుదురు ఏరపడటాన్నక్ల ఇది ప్ాలగనవలసథ ఉింది.
• నయూక్లియస్ మరియు సెైటోప్ా
ి జమ్ మధూ పదారా
ా ల మారిపడన్న అణు
రింధా
ౌ లు న్నయింతిౌస్టా
త య.