El Núcleo Celular: Estructura y Función
El núcleo contiene el genoma celular y alberga la replicación del ADN y la transcripción del ARN. Se distinguen dos estados: interfásico (entre divisiones) y mitótico (en división).
El Núcleo Interfásico
Normalmente centrado en células animales, excéntrico en las vegetales.
A. Membrana o Envoltura Nuclear
- Doble membrana con poros: Permite que citoplasma y núcleo funcionen como dos compartimentos metabólicos independientes.
- Membrana nuclear externa: Ribosomas en la cara citoplasmática; continuidad con la del RE. Espacio perinuclear.
- Membrana nuclear interna: Cara nuclear cubierta por la lámina nuclear, red de fibras proteicas (filamentos intermedios) que soportan la envoltura y anclan la cromatina.
- Poros nucleares: Canales formados por complejos proteicos que unen las dos membranas y controlan el tránsito de moléculas entre el nucleoplasma y el citoplasma. Pequeñas moléculas polares y iones pasan por difusión pasiva. Controlan el paso, por transporte activo, de moléculas como ARNm y subunidades ribosómicas al citoplasma, y de factores de transcripción, enzimas y proteínas al nucleoplasma.
B. Nucleoplasma o Carioplasma
Matriz semifluida del interior del núcleo, que contiene, además de agua, la cromatina (ADN + proteínas), enzimas relacionados con la actividad nuclear (transcripción, replicación), iones y moléculas variadas como nucleótidos.
- Cromatina: Forma en que se presenta el material genético en el núcleo interfásico. Cada molécula de ADN se asocia a las histonas adoptando una estructura poco condensada (no pasa de la fibra de 10 nm – collar de perlas de nucleosomas – o 30 nm – solenoide). Se puede encontrar en dos formas:
- Eucromatina: Forma poco condensada (diámetro correspondiente al nucleosoma, la fibra de 10 nm, el collar de perlas) y transcripcionalmente activa cuando es necesario. Representa un 90 %.
- Heterocromatina: Forma transcripcionalmente inactiva (contiene genes inactivados durante la diferenciación celular y secuencias de ADN no codificante con función estructural), localizada en la periferia, ligeramente más condensada que la eucromatina. Se encuentra, sobre todo, en centrómeros y telómeros. Representa un 10 %.
C. Nucleolo
Estructura supramolecular del núcleo, sin membrana limitante. Suele haber uno o dos (o ninguno, dependiendo de la actividad). Formado por ARN nucleolar (precursor del ARNr) asociado a proteínas, y ADN que transcribe ese ARN.
- Regiones: Centro fibrilar (correspondiente a los ADNr, filamentos de cromatina donde se localizan los genes de los ARNr en transcripción) y exterior granular (subunidades ribosómicas en diferentes grados de ensamblaje y maduración).
- Funciones: Síntesis de los ARNr excepto el 5S (transcrito en otra zona). Formación de subunidades ribosómicas por ensamblaje de los ARNr con proteínas procedentes del citoplasma.
El Núcleo en División
Durante la mitosis el núcleo se desorganiza y deja de existir como tal.
- Los segmentos de cromatina se condensan para formar cromosomas, por lo que el ADN no puede ser transcrito. Los cromosomas alcanzan su máxima condensación en la metafase, donde mejor se observa su estructura.
- Desaparece el nucleolo. Se desintegra la membrana nuclear, y los cromosomas se localizan en el citoplasma.
- Al final de la mitosis: descondensación de los cromosomas para formar cromatina y formación de una envoltura nuclear alrededor de cada juego cromosómico.
A. Estructura de los Cromosomas Metafásicos
- Cromátidas: Dos mitades longitudinales, moléculas condensadas de ADN idénticas unidas por el centrómero.
- Centrómero o constricción primaria: Estrechamiento de localización variable; une las cromátidas mediante proteínas, las divide en brazos y es la zona de unión con el huso mitótico.
- Brazos: Porciones en que el centrómero divide cada cromátida.
- Cinetócoros: Discos proteicos en lados opuestos del centrómero, punto de unión con los microtúbulos del huso mitótico para la separación de las cromátidas.
- Telómeros: Secuencias de ADN no codificante en los extremos de las cromátidas, que protegen la estabilidad estructural de los cromosomas e impiden su enmarañamiento. Se acortan con el envejecimiento.
- Bandas: Franjas claras y oscuras al teñirse con colorantes, que permiten identificar cromosomas y emparejar homólogos.
- Satélite: Porción distal de algunos cromosomas, separada por la constricción secundaria.
B. Clasificación de los Cromosomas
- Según la posición del centrómero:
- Metacéntrico: Centrómero en el centro (brazos iguales), forma de V en anafase.
- Submetacéntrico: Centrómero desplazado (brazos desiguales), forma de L.
- Acrocéntrico: Centrómero cerca de un extremo (brazos muy desiguales).
- Telocéntrico: Centrómero en un extremo (único brazo).
C. El Cariotipo
- Conjunto (número) de cromosomas propio de una especie, ordenados según características y agrupados por pares homólogos (en especies diploides).
- Cariotipo humano: 46 cromosomas (23 pares).
- Autosomas o cromosomas somáticos: 22 pares comunes a ambos sexos.
- Cromosomas sexuales: 1 par que determina el sexo.
- De cada par, uno procede del padre y otro de la madre.