Tema 9. Características generales del núcleo

El núcleo fue observado por Antón Van Leeuwenhoek, pero se considera orgánulo debido al botánico Robert Brown. Es un orgánulo membranoso característico de las células eucariotas que permite la compartimentación del material genético (ADN), así como la síntesis y procesamiento del ARN. El núcleo de las células eucariotas tiene ADN asociado a histonas.

1.1 Número

La mayoría de las células posee un solo núcleo. Excepcionalmente, algunas células hepáticas y protistas tienen dos núcleos o varios, en cuyo caso se denominan sincitios o plasmodios.

Estructura y composición del núcleo

2.1 Núcleo interfásico

Se distinguen los siguientes componentes: envoltura nuclear, cromatina, nucléolo y nucleoplasma.

Envoltura nuclear

Está constituida por una doble membrana: la membrana nuclear externa y la membrana nuclear interna. Separadas por un espacio perinuclear. La membrana nuclear externa está unida a la del retículo endoplasmático rugoso. Las membranas tienen poros por los que se produce el intercambio y el transporte de las moléculas. Los poros nucleares son canales proteicos formados por 8 bloques, con proteínas transportadoras centrales y proteínas de anclaje. Las distintas zonas están conectadas por fibrillas y el número de poros es variable. Entre el nucleoplasma y la membrana nuclear interna se encuentra la lámina nuclear. Su función está relacionada con la regulación de las interacciones entre la cromatina y la envoltura nuclear. Desaparece y aparece durante la mitosis.

Cromatina

La cromatina está compuesta por ADN asociado principalmente a un tipo de proteínas básicas: las histonas. La unidad básica de la fibra cromática se llama nucleosoma, constituido por el complejo nucleosomal y el ADN espaciador. Cada cuenta es un complejo nucleosomal. Hay cinco tipos de histonas: H2A, H2B, H3, H4 y H1.

H1, no se encuentra en el complejo nucleosomal, se une tanto a la fibra como al ADN espaciador. Es responsable del plegamiento helicoidal de la fibra elemental de cromatina. La cadena de nucleosomal se enrollaría helicoidalmente formando un solenoide. A su vez se encuentran plegadas en el núcleo interfásico en forma de bucles radiales, que se enrollarán helicoidalmente y experimentarán sucesivos grados de compactación en el núcleo en división hasta dar lugar al cromosoma metafásico.

Tipos de cromatina en el núcleo interfásico

En el núcleo en interfase se diferencian dos tipos de cromatina:

• Eucromatina: zona en la que se produce activamente la transcripción (zonas más claras)
• Heterocromatina: zona que son inactivas, que no transcriben (zonas más oscuras). 2 tipos:
  • Constitutiva: la mayor parte contiene ADN repetitivo o redundante con bases nitrogenadas repetidas.
  • Facultativa: está compuesta por el conjunto de genes que se inactivan a lo largo del proceso de diferenciación celular.

Nucleolo

Estructura esférica y su función principal es la síntesis y ensamblaje de las subunidades ribosómicas. Está formado por proteínas y ácidos nucleicos e interviene en la transcripción de ARNr. En el nucléolo distinguimos: Una parte amorfa y una densa, compuesta por una zona granular, donde maduran las subunidades ribosómicas, y por una zona fibrilar, que son las áreas de transcripción.

Nucleoplasma=Carioplasma

También llamado carioplasma, es el medio interno acuoso donde se encuentran los demás componentes nucleares. Formado por proteínas relacionadas con el metabolismo del ADN y ARN. En el nucleoplasma se produce la síntesis de los ácidos ribonucleicos y la replicación del ADN.

2.2 Núcleo mitótico

Las características más destacadas son la formación de los cromosomas. Los organismos haploides presentan n cromosomas, en los organismos diploides hay dos cromosomas iguales de cada tipo (2n), y en los organismos poliploides presentan más de dos cromosomas iguales.

Estructura y composición de los cromosomas

Los cromosomas son estructuras en el interior de la célula que contienen la información genética. El solenoide cromático forma dominios en forma de bucles o lazos radiales. Durante la metafase, cada cromosoma aparece constituido por dos cromátidas iguales unidas por un centrómero. Los centrómeros reciben también el nombre de constricciones primarias e incluyen los cinetocoros. Los centrómeros reciben también el nombre de constricciones primarias. Tipos: metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos. Los extremos de las cromátidas se denominan telómeros y en ellos se encuentran secuencias repetitivas de ADN. El telómero es ADN no codificante cuya longitud varía según la especie y el cromosoma. Los satélites son zonas de forma esférica, separadas del cromosoma por constricciones secundarias.

Existe una enzima, la telomerasa, que es la responsable del alargamiento de los telómeros, presente en células como las cancerosas.

Cariotipo

Es el conjunto de rasgos característicos de los cromosomas de cada especie y representa la dotación cromosómica completa del individuo. Cada pareja de cromosomas homólogos se designa con un número, excepto en cromosomas sexuales con letras X e Y. El cariotipo humano es de 46 cromosomas (23 pares), que se organizan en 22 pares autosómicos y un par sexual (hombre XY y mujer XX). Tipos de cromosomas dentro de un cariotipo: cromosomas autosómicos (conocidos como autosoma o somático) y cromosomas sexuales (X e Y).

En el ser humano, los pares del 1 al 22 son autosómicos y el par 23 corresponde a los cromosomas sexuales (X e Y). Los cromosomas sexuales o también denominados heterocromosomas, son los que determinan el sexo. El sexo femenino está determinado por dos cromosomas X (XX) y el masculino por un cromosoma X y un Y (XY).

Tema 10. Ciclo celular

El ciclo celular se divide en dos partes fundamentales: la interfase y la división.

División

Cada célula se divide en 2 o más células hijas y esta dividida en 2 procesos: mitosis y citocinesis.

Interfase

Es el periodo comprendido entre dos divisiones mitóticas. Consta de tres fases:

• G1: Comienza tras finalizar la mitosis. Es una fase en la que los genes se transcriben y se traducen para sintetizar las proteínas necesarias para el crecimiento celular. En un momento de este periodo la célula decide si se va a dividir de nuevo o no; este punto se denomina G0.
• G2: Es la etapa de preparación para la división celular y en ella se realizan distintos procesos biosintéticos, la cromatina replicada comienza a transformarse en cromátidas. Cada cromosoma estará formado por dos cromátidas unidas por un centrómero. Los centriolos se duplican.

Mitosis

Proceso de división nuclear.

• Profase: Condensación de la cromatina, migración de los cromosomas a la periferia nuclear, comienza la formación del huso mitótico o acromático y desaparece la envoltura nuclear y el nucleolo.
• Metafase: Los cromosomas se disponen en el ecuador, el huso mitótico está formado por microtúbulos polares y cinetocoros y las cromátidas están orientadas hacia polos opuestos.
• Anafase: Las cromátidas hermanas se separan y migran hacia polos opuestos, y el huso mitótico se acorta.
• Telofase: Desaparecen los microtúbulos cinetocoros, se forma una nueva envoltura nuclear, aparecen nucleolos y núcleos, y los cromosomas se descondensan. En animales, está el anillo contráctil y en vegetales, el fragmoplasto.