El Núcleo Celular
La membrana nuclear externa posee ribosomas adheridos a su superficie y, en varios puntos, se continúa con los sacos del retículo. La membrana nuclear interna se encuentra cubierta por una red de filamentos intermedios, que constituyen una red denominada lámina nuclear. El espacio que existe entre ambas membranas se llama cisterna perinuclear. En esta zona se encuentran diferentes proteínas sintetizadas en los ribosomas adheridos a la membrana externa. La cisterna perinuclear se comunica con el interior de los sacos del retículo endoplasmático.
La envoltura nuclear presenta una serie de poros nucleares, que comunican el interior del núcleo con el citoplasma. Se encargan de controlar el paso de moléculas entre ambos espacios. En cada poro existe un complejo formado por más de cien proteínas diferentes formando el complejo del poro. Algunas de estas proteínas son poros acuosos, que permiten el libre tránsito de pequeñas moléculas entre el interior del núcleo y el citosol. Las moléculas grandes como las proteínas o el ARN, pueden entrar y salir del núcleo, respectivamente, a través de los poros, pero para ello son previamente identificadas por las proteínas del complejo. A continuación, se introducen mediante un proceso de transporte activo.
Estructuras Endonucleares
Núcleo: -ADN -Nucleolo -Nucleoplasma (medio interno)
El núcleo es el elemento que caracteriza a las células eucariotas. Contiene la mayor parte del ADN celular (mitocondrias y cloroplastos) distribuido a su vez en un conjunto de estructuras denominadas cromosomas. En el interior del núcleo destaca la presencia del nucleolo.
Los Cromosomas Presentan Diferente Aspecto Durante la División Celular y la Interfase
El ADN contenido en el núcleo celular está representado por varias moléculas, todas ellas de gran longitud, cada una se ensambla con una serie de proteínas constituyendo un cromosoma = 1 molécula de ADN + proteínas. El complejo formado por ADN y proteínas recibe el nombre de cromatina (es lo mismo solo que en la interfase se llama cromatina porque tiene diferente aspecto). Se puede definir la cromatina como un filamento largo aunque su posición es diferente según se esté dividiendo o se encuentre en interfase.
Durante la división el cromosoma adopta un complicado plegamiento, toma el aspecto de una estructura corta y gruesa, perfectamente visible al microscopio (cromosoma mitótico, cromosoma metafásico, cromosoma). Esta forma condensada permite la separación de los cromosomas tras haberse duplicado en la mitosis.
Durante la interfase, el filamento está distendido (cromosoma interfásico o cromatina), por lo que no es visible con el microscopio; sin embargo, algunas posiciones sí lo son, al mantener un cierto grado de plegamiento. A pesar de su gran longitud, los cromosomas interfásicos ocupan espacios definidos en el núcleo, sin enredarse entre ellos, lo que consiguen mediante uniones a la lámina nuclear, en algunos puntos. Cuando la célula entra en mitosis, la cromatina se va plegando y adopta una estructura progresivamente más compacta, hasta constituir un cromosoma mitótico.
La Cromatina Está Formada por ADN e Histonas
Las proteínas con las que se asocia la molécula de ADN pertenecen al grupo de las histonas. Existen varios tipos de histonas, algunas de las cuales se organizan formando estructuras de ocho piezas denominadas núcleos octaméricos (8 histonas). La molécula de ADN se enrolla sobre los núcleos octaméricos, completando dos vueltas sobre cada uno. La longitud de esta porción de ADN es de 146 pares de bases. El conjunto formado por un núcleo octamérico y el ADN que lo contiene se llama nucleosoma.
Entre dos nucleosomas se encuentra un filamento de ADN que se conoce como ADN espaciador. La cromatina presenta diferentes niveles de empaquetamiento durante su proceso de condensación. La configuración antes descrita presenta el nombre de collar de cuentas. A partir de ella se organiza una agrupación de nucleosomas, mediada por una nueva histona, que constituye la fibra de 30 nm. Esta fibra se pliega (fibra de 300 nm) y se dispone en una espiral apretada de 700 nm, lo que representa su mayor grado de empaquetamiento.
Los Cromosomas Mitóticos Presentan Variables Dentro de un Patrón Común
La imagen de los cromosomas mitóticos representada habitualmente es la que estos presentan en la metafase, razón por la cual suelen denominarse también cromosomas metafásicos. Cada centrómero posee dos cromátidas idénticas, unidas por el centrómero o constricción primaria. Sobre el centrómero se encuentra el cinetocoro, estructura formada por un complejo de proteínas, por el que se unen los microtúbulos del huso acromático. El centrómero separa también los brazos del cromosoma. En algunos cromosomas existen también constricciones secundarias en el extremo de uno de los brazos, dando lugar a satélites. El tamaño de los brazos depende de la posición del centrómero. Según su posición, los cromosomas se clasifican:
- Metacéntricos. El centrómero está en el centro del cromosoma y ambos brazos son de igual longitud.
- Submetacéntricos. El centrómero está desplazado del centro, por lo que un brazo es más largo que el otro.
- Acrocéntricos. El centrómero está muy cerca de un extremo. Hay dos brazos, uno de ellos muy corto, casi inapreciable.
- Telocéntrico. El centrómero está situado en un extremo, hay un solo brazo.
Los cromosomas presentan tamaños diferentes, tanto los que pertenecen a una misma célula como los de especies distintas.
Cada Especie Posee una Dotación Cromosómica Similar
La dotación cromosómica es idéntica en todas las células de los individuos que pertenecen a la misma especie. En algunas especies, todos los cromosomas son diferentes, en este caso se dice que la célula es haploide. Las células diploides tienen dos series cromosómicas, de modo que cada cromosoma tiene otro igual que él. Se dice que estos cromosomas son homólogos. Existen dos tipos de cromosomas: los cromosomas sexuales, que son los responsables de la determinación del sexo de los individuos, y los no sexuales, que se denominan cromosomas somáticos o autosomas. El cariotipo de una especie es el conjunto ordenado de sus especies. Cada pareja de cromosomas homólogos se designa con un número excepto cuando se trata de cromosomas sexuales, a los que se designa habitualmente con X e Y. El número de cromosomas que hay en una célula se representa con la letra n. Las células euploides son aquellas que tienen una dotación múltiplo de n. Se denominan haploides (n), diploides (2n), triploides (3n), tetraploides (4n), etc. Las dotaciones aneuploides tienen una cifra de cromosomas que no es múltiplo de n. Por ejemplo la nulisomía (2n-2), en la que falta un par de cromosomas homólogos, la monosomía (2n-1), en la que falta un cromosoma de un par, la trisomía (2n+1).
Existen alteraciones que afectan a algún fragmento de uno o más cromosomas, sin que se produzca variación numérica. Las más frecuentes son:
- Traslocación. Un cromosoma pierde un fragmento, que se une a otro cromosoma diferente. El tamaño del fragmento traslocado es variable y puede llegar a afectar a un cromosoma completo.
- Inversión. Un fragmento de cromosoma se dispone en sentido inverso.
- Duplicación. En un cromosoma aparece una porción repetida.
- Deleción. Supone la pérdida.
El Nucleolo Está Constituido por Porciones de Cromosomas Formadoras de Ribosomas
El nucleolo solamente es visible durante la interfase, con los cromosomas desespiralizados. En esta etapa es tan visible que es la estructura más evidente en la mayoría de las células. El nucleolo aparece porque varias porciones de cromosomas confluyen en una zona y comienzan su actividad de síntesis de ARN ribosómico. El ARN ribosómico se une a proteínas, procedentes del citoplasma, que forman una partícula ribonucleoproteica, precursora del ribosoma, a partir de la cual se forman las subunidades grande y pequeña, que una vez maduras, pasan al citoplasma a través de los poros nucleares.
División Celular
Una de las características fundamentales de los seres vivos es su capacidad para formar otros individuos iguales a ellos. La división celular es un proceso de reproducción celular en el cual se basa la reproducción de todos los seres vivos. Cuando la célula se divide se originan dos células mediante una secuencia ordenada de procesos, en los que primero se duplica su contenido y a continuación se divide en dos células hijas, que se caracterizan por ser:
- Genéticamente idénticas, debido a que se produce la duplicación exacta del ADN, de modo que cada una de las células posee una copia completa del genoma.
- Del mismo tamaño que la célula madre, ya que en la mayor parte de los casos también duplican su masa.
La sucesión de los procesos de crecimiento celular y duplicación recibe el nombre de ciclo celular. La frecuencia con la que las células se dividen varía mucho entre los diferentes tipos celulares. Algunas se dividen continuamente y tienen una vida relativamente corta. Otras presentan una frecuencia baja de divisiones, y algunas no se dividen nunca, como las neuronas o las células cardíacas.
Las Bacterias Poseen el Ciclo Celular Más Sencillo
Las bacterias poseen un solo cromosoma, constituido por una molécula circular de ADN, que se fija a una zona de la membrana celular antes de duplicarse. Al producirse la duplicación del material genético, se forman dos cromosomas, que se encuentran igualmente fijos a sendos puntos de la membrana, lo que hace que se separen a medida que se va creciendo la bacteria, la cual llega a duplicar su tamaño. A continuación se forma un surco entre ambos cromosomas, hasta que las dos células hijas se separan completamente. Este proceso se denomina división simple.
El Ciclo Celular Eucariota
A lo largo de su vida, las células van pasando alternativamente por dos estados: mitosis, o división celular, e interfase, que es el período comprendido entre dos divisiones. Durante la interfase, la célula realiza su actividad específica y, además, duplica su ADN. En la mitosis se produce el reparto del material genético entre las dos células hijas.
El Ciclo Celular Comprende Cuatro Etapas
Las etapas en las que se divide el ciclo celular se denominan G1, S, G2, y M. Las tres primeras constituyen la interfase. El período M comprende la división celular.
Período G1
Durante este intervalo, las actividades celulares predominantes son la síntesis de ARN (transcripción de genes) y la síntesis de proteínas (traducción). La célula crece y duplica sus orgánulos citoplasmáticos.
Período S
En esta fase se produce la duplicación del ADN. Al principio se duplican las histonas y a continuación lo hace el ADN. Primero se duplica la eucromatina y luego la heterocromatina. También se produce la duplicación de centriolos, de modo que se forman dos centrosomas, que permanecerán juntos en las proximidades del núcleo. Los procesos de la fase G1 se mantienen mientras la célula sigue creciendo.
Período G2
El ADN está completamente duplicado. Prosigue la síntesis de proteínas y el crecimiento celular y comienza la organización de microtúbulos en los centrosomas.
Período M
Se detiene la síntesis de ARN y desciende la de proteínas. La fase M comienza en el momento que se inicia la condensación de los cromosomas. Comprende la mitosis o cariocinesis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma).