La célula eucariota: el núcleo celular
Características generales del núcleo
El núcleo es un orgánulo membranoso característico de las células eucariotas que permite la compartimentalización del material genético (ADN), así como la síntesis y el procesamiento del ARN, antes de su salida al citoplasma, donde se producirá la síntesis proteica.
Una característica exclusiva del núcleo eucariota es la asociación del ADN a histonas, proteínas que contribuyen a la organización y compactación de la cromatina. En las células eucariotas, el núcleo interviene activamente en el desarrollo y división de la célula y regula todos los procesos relativos a su organización.
Forma, localización y tamaño
Se localiza generalmente en posición central. En algunos casos, el núcleo puede aparecer desplazado por otros orgánulos hacia posiciones periféricas. El tamaño del núcleo es constante para cada tipo de célula y depende de la función que desempeñe.
Estructura y composición del núcleo
La estructura y composición del núcleo depende del estado del ciclo celular. Se distingue así entre núcleo interfásico, propio de la interfase, y núcleo mitótico o en división.
Núcleo interfásico
En el núcleo interfásico se distinguen los siguientes componentes: envoltura nuclear, cromatina, nucléolo y nucleoplasma.
Envoltura nuclear
La 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 se continúa con la membrana del retículo endoplasmático rugoso, por lo tanto, existe una conexión entre el lumen del retículo y el espacio perinuclear. Entre ambas membranas se localizan los poros nucleares, a través de los cuales se produce el intercambio y transporte de moléculas grandes como el ARN y proteínas. Los poros son canales complejos formados por 8 bloques que se disponen en forma octagonal. Entre el nucleoplasma y la membrana nuclear interna está la lámina nuclear, de naturaleza fibrilar, que tiene función de soporte y está constituida por filamentos intermedios. Su función está relacionada con la regulación de las interacciones entre la cromatina y la envoltura nuclear.
Cromatina
Está compuesta por ADN asociado principalmente a un tipo de proteínas básicas: las histonas.
Estructura
La unidad elemental de la cromatina está constituida por fibras elementales. Cada una es un complejo nucleosomal, integrado por un octámero de histonas alrededor del cual se enrolla el ADN. Los complejos nucleosomales están unidos por ADN internucleosomal. La unidad básica de la fibra de cromatina recibe el nombre de nucleosoma que, de este modo, está constituido por el complejo nucleosomal y el ADN espaciador situado a ambos lados.
Tipos de cromatina en el núcleo interfásico
En el núcleo en interfase se diferencian 2 tipos de cromatina:
- Eucromatina: De aspecto laxo, corresponde a zonas de cromatina activas donde se produce la transcripción.
- Heterocromatina: Al microscopio electrónico de transmisión (MET) se visualiza como áreas homogéneas y más densas a los electrones de cromatina. Estas zonas corresponden a zonas inactivas, es decir, que no se transcriben. Se distinguen 2 tipos:
- Constitutiva: Aparece condensada durante todo el ciclo celular y su ADN no se transcribe nunca. La mayor parte de esta cromatina contiene ADN repetitivo.
- Facultativa: Su condensación depende del estado de desarrollo del organismo y del tipo celular y está compuesta por el conjunto de genes que de manera específica se inactivan a lo largo de la diferenciación celular.
Nucléolo
El nucléolo es una estructura esférica que se encuentra en el interior del núcleo interfásico, cuya función principal es la síntesis de las subunidades ribosómicas. El nucléolo está constituido por proteínas e interviene en la transcripción de ARNr. Los ARNr sintetizados maduran y se ensamblan con las proteínas ribosómicas del citoplasma, originando las subunidades de los ribosomas. Las subunidades salen al citoplasma para formar ribosomas completos, en presencia de ARNm. En el nucléolo se distinguen una parte amorfa y una parte densa compuesta por una zona fibrilar que corresponde a áreas de transporte activo. Algunas células presentan más de un nucléolo.
Nucleoplasma
Es el medio interno acuoso donde se encuentran inmersos los demás componentes nucleares. Está integrado por proteínas, principalmente enzimas. En el nucleoplasma se produce la síntesis de los ácidos ribonucleicos y la replicación del ADN nuclear.
Núcleo mitótico
Se caracteriza por la formación de los cromosomas, en los que la cromatina aumenta su grado de estructuración y condensación. El tamaño de los cromosomas es variable. En el núcleo mitótico, durante la interfase, cada cromosoma conserva su individualidad.
Estructura y composición
Los cromosomas representan el grado más elevado de empaquetamiento del ADN y de la cromatina. Durante la metafase, cada cromosoma aparece constituido por 2 cromátidas unidas por el centrómero. Los extremos de las cromátidas se denominan telómeros y en ellos se encuentran secuencias repetitivas de ADN que tienen como función evitar la pérdida de información.
Cariotipo
Es el conjunto de rasgos característicos de los cromosomas de cada especie. Cada pareja de cromosomas homólogos se designa con un número, excepto los cromosomas sexuales. La representación gráfica se llama cariograma.