1. Características generales del núcleo

• Control de la información genética: procesos compartimentalizados
• Desarrollo y división de la célula
• Control de la organización, la diferenciación y la especialización

Número, forma, localización y tamaño del núcleo

• Un núcleo
• Varios núcleos: sincitio o plasmodio
• Formas variables: frecuente forma esférica u ovalada
• Generalmente en el centro. En células vegetales en la periferia
• Tamaño constante que depende de la función de una célula

2. Estructura y composición del núcleo

2.1. Núcleo interfásico

• Envoltura nuclear
• Cromatina
• Nucleolo
• Nucleoplasma

Envoltura nuclear

Doble membrana

• Membrana nuclear externa: se continúa con la del RER
• Membrana nuclear interna
• Espacio perinuclear
• Poros nucleares para el transporte de grandes moléculas
• Ocho bloques de proteínas formando una estructura octogonal
• Importinas
• Exportinas

Interior del núcleo = Nucleoplasma

Cromatina

• Composición: ADN + histonas (proteínas básicas)
• Estructura
  • Fibra elemental: aspecto de “collar de cuentas” (11 nm)
  • Fibras complejas (30 nm)
  • Bucles radiales (300 nm y 700 nm)

Tipos de cromatina en el núcleo interfásico

• Eucromatina: zona laxa de aspecto difuso donde hay transcripción activa
• Heterocromatina: área densa donde la cromatina está altamente condensada y permanece inactiva
• Constitutiva. Condensada durante todo el ciclo celular. Contiene ADN redundante
• Facultativa. Condensación en función del estado de desarrollo. Genes que se inactivan

Nucleolo

• Estructura esférica
• Composición: ADN + ARN + Proteínas
• Síntesis y ensamblaje de las subunidades ribosomales
• Transcripción del ARNr
• Ensamblaje del ARNr y las proteínas ribosomales → subunidades ribosómicas
• Salida de las subunidades grande y pequeña hacia el citoplasma

Nucleoplasma o carioplasma

• Medio interno acuoso
• Rico en proteínas (enzimas)
• Lámina nuclear: trama de soporte a la cromatina
• Replicación del ADN nuclear y síntesis de moléculas de ARN

Núcleo mitótico

En el núcleo mitótico la cromatina alcanza su mayor grado de compactación y empaquetamiento y se forman los cromosomas. El tamaño y número depende de la especie:

• Haploides. n cromosomas
• Diploides. Dos copias de cada cromosoma (2n)
• Poliploides. Más de dos copias

Estructura de los cromosomas

• Bucles radiales alcanzan su mayor grado de compactación y enrollamiento → Cromosomas metafásicos
• Telómeros: evitar pérdida de información genética
• Regiones satélite separadas por constricciones secundarias: organización del nucleolo durante telofase

La división celular

El ciclo celular

• Interfase
  • Fase G1
  • Fase S (de síntesis)
  • Fase G2
• División. División en dos o más células hijas.

Interfase

• Fase G1. Final de la división – Comienzo de fase S (síntesis de ADN).
• Biosíntesis de proteínas y material celular
• Reparación del ADN
• Fase Go: cuando una célula no se divide
• Fase S (fase de síntesis)- Síntesis de histonas y replicación del ADN.
• Fase G2. Preparación para la división.

Control del ciclo celular

• Regulación enzimática
• Factores de crecimiento. Activa la entrada en fase S.
• Otros factores. Duración del ciclo.
• Apoptosis o muerte celular programada. Eliminar células dañadas o envejecidas

División mitótica

La división mitótica es el proceso por el cual una célula eucariota se divide y da lugar a dos o más células hijas con la misma dotación genética que la célula madre.

Mitosis

• Reparto del ADN previamente replicado (fase S)
• Importante acción de los microtúbulos del citoesqueleto
• Modalidades:
  • Mitosis abierta: desaparece la membrana nuclear
  • Mitosis cerrada: no desaparece la membrana nuclear (hongos, protistas)

Final de interfase

• Centrosomas duplicados
• Cromosomas duplicados: cromátidas unidas por el centrómero
• Reordenación del citoesqueleto

Profase

• Condensación de la cromatina
• Cromosomas hacia la periferia nuclear
• Desaparece el nucleolo
• Comienza la formación del huso mitótico (microtúbulos polares)
• Desaparece la membrana nuclear

Prometafase

Unión de los microtúbulos cromosómicos o cinetocóricos a los cromosomas → Cada cromátida conectada a un polo

Metafase

Cromosomas se disponen en el plano ecuatorial del huso mitótico

Anafase

Separación de cromátidas hermanas (cromosomas independientes)

Telofase

• Cromosomas hijos alcanzan los polos
• Desaparición progresiva del huso mitótico
• Descondensación de los cromosomas
• Formación de la envoltura nuclear
• Formación del nucleolo

Citocinesis

• División del citoplasma. Al final de la telofase
• Reparto de los orgánulos y del contenido citoplasmático
• Formación del surco de división en la zona ecuatorial:
  • Células animales. Anillo contráctil y estrangulación
  • Células vegetales. Formación de un tabique o fragmoplasto a partir de vesículas del aparato de Golgi

División meiótica

• Primera división meiótica o división reduccional. Separación de cromosomas homólogos.
• Segunda división meiótica. Reparto de cromátidas hermanas.

Profase I

• Preleptoteno: ADN duplicado (fin fase S). Cromosomas no visibles
• Leptoteno: Placas de unión (cromosomas homólogos – membrana nuclear). Comienzo del huso mitótico
• Zigoteno: Sinapsis entre cromosomas homólogos (complejo sinaptonémico). Pareja de homólogos = Bivalente o tétrada
• Paquiteno: Entrecruzamiento o sobrecruzamiento de cromátidas hermanas a través de los nódulos de recombinación
• Diploteno: Cromosomas homólogos unidos por los quiasmas (puntos de entrecruzamiento). Desaparecen los complejos sinaptonémicos
• Diacinesis: Cromosomas con máximo grado de empaquetamiento. Terminalización de los quiasmas

Prometafase I

• Desaparecen la envuelta nuclear y el nucleolo
• Cromosomas (bivalentes) totalmente condensados y orientados
• Unión del microtúbulo cinetocórico al cinetocoro

Metafase I

Los cromosomas homólogos o bivalentes se disponen en el plano ecuatorial

Anafase I

Separación de bivalentes: cada cromosoma del par de homólogos (con dos cromátidas) migran a un polo de la célula

Telofase I

• Reaparición del nucleolo y la membrana nuclear
• Citocinesis sin que haya fase S

Final de la meiosis I

Dos núcleos hijos n con cromosomas distintos a los de la célula madre

Segunda división meiótica

• Profase II
• Prometafase II
• Metafase II
• Anafase II
• Telofase II

Mitosis

• Resultado: 1 célula diploide (2n) → 2 células diploides (2n)
• Reparto equitativo e idéntico de la información genética (la mitosis genera clones)
• Crecimiento y desarrollo de los organismos y reparación de los tejidos

Meiosis

• Resultado: 1 célula diploide (2n) → 4 células haploides (n)
• Reducción cromosómica y recombinación
• Reestructuración de la información genética (crea nuevos genotipos) → mayor variabilidad genética y posibilidad de adaptación
• Generación de gametos (células sexuales) para la reproducción sexual

La meiosis y la reproducción sexual

• Organismos con reproducción asexual → Desarrollo por mitosis → Variabilidad genética y capacidad de adaptación u evolución limitadas
• Organismos con reproducción sexual → Generación de gametos haploides por meiosis → Fusión de gametos → Generación de un cigoto diploide con distinta información genética que los parentales (variabilidad genética)

Ciclos biológicos

• Ciclo diplonte. Individuo diploide, excepto en la fase de gameto. Gametos haploides y resto de células diploides.
• Ciclo haplonte. Individuo haploide, excepto en la fase de cigoto. Cigoto diploide y resto de células haploides.
• Ciclo haplodiplonte. Combinación de fases haploides y diploides