El núcleo es el orgánulo principal de la célula eucariota, tanto animal como vegetal. Contiene el genoma celular, y en su interior tienen lugar la replicación del ADN y la síntesis de ARN. Según la teoría endosimbiótica, se originó por el plegamiento de la membrana plasmática de una célula procariota.
El núcleo puede estar en varios estados diferentes:
El Núcleo Interfásico
En la célula animal, el núcleo en reposo normalmente ocupa una posición central, y en la vegetal, casi siempre se encuentra en una posición excéntrica, debido a que las vacuolas, muy desarrolladas, lo desplazan hacia la pared celular. En él se distinguen las siguientes partes:
La Membrana Nuclear
Delimita el núcleo, separando su contenido del citoplasma. Esta se constituye por una membrana externa que tiene ribosomas en su cara citoplasmática y se continúa con la membrana del RE liso o rugoso, por lo que hay una comunicación entre el espacio perinuclear y el lumen del RE. También existe una membrana interna que está cubierta por fibras proteicas, llamada lámina nuclear, que proporciona soporte al núcleo y sirve como punto de anclaje para la cromatina.
Permeabilidad de la Envoltura Celular
(Es una propiedad dentro del núcleo). Las membranas de la envoltura nuclear son permeables solo a pequeñas moléculas apolares, por eso tienen unos pequeños orificios (poros), en los que se unen las membranas interna y externa. A través de ellos pasan pequeñas moléculas polares, iones y macromoléculas. Las moléculas pequeñas atraviesan rápidamente los canales abiertos del complejo del poro nuclear por difusión pasiva. Por el contrario, las macromoléculas son transportadas por mecanismos selectivos, dependientes de energía, que intervienen para introducir proteínas al núcleo y para exportar ARN al citoplasma.
El Citoplasma
Es una red de fibras que ocupa todo el interior del núcleo y le proporciona soporte estructural. En él se encuentran la cromatina, diversos sistemas enzimáticos relacionados con la actividad nuclear, ribonucleoproteínas que almacenan ARN y diversas moléculas.
La Cromatina
La cromatina es el material genético del núcleo interfásico. Se presenta en forma de grupos y fibrillas que están dispersos por el nucleoplasma. Cada fibrilla está formada por una molécula de ADN y muchas proteínas. Las proteínas principales son las histonas y no histónicas. La tarea de empaquetar el ADN se realiza en las histonas, que se unen al ADN y lo pliegan, originando una serie de curvas y bucles con una estructura que evita que se convierta en un ovillo no manejable.
Se pueden diferenciar 2 tipos de cromatina:
- Heterocromatina: Es la forma más condensada de la cromatina interfásica y transcripcionalmente inactiva.
- Eucromatina: Es la cromatina más extendida y transcripcionalmente activa.
Nucleolo
Es una estructura esférica que carece de membrana y que destaca en el núcleo interfásico. El nucleolo aparece siempre cerca de determinadas áreas de ciertos cromosomas. Estos lugares se llaman regiones organizadoras del nucleolo, y son fragmentos del ADN nuclear que transcriben ARNr. Durante la mitosis, al comienzo de la profase, el nucleolo desaparece. Al finalizar la telofase se forma otra vez.
Las funciones del nucleolo son sintetizar todos los tipos de ARNr y formar pequeñas subunidades de los ribosomas, al unirse con el ARNr con proteínas procedentes del citoplasma. Estas subunidades salen a través de los poros.
El Núcleo en División
Durante la mitosis, se produce la desorganización del núcleo, y los filamentos de cromatina comienzan a sufrir enrollamientos sucesivos para formar los cromosomas. Al condensarse en estas estructuras densas, gruesas y cortas, el ADN se mueve a lo largo del huso mitótico sin enredarse ni romperse, pero no puede ser transcrito por lo que mientras dura la división del núcleo no hay intercambio de ARN. Durante la mitosis, el núcleo se deja de existir como tal, el nucleolo desaparece y la envoltura nuclear se desintegra en vesículas independientes hasta que acaban desapareciendo, el contenido nuclear se libera en el citoplasma y los cromosomas se dispersan por este. Al final el proceso es inverso formando la cromatina otra vez a partir de ese cromosoma formado.
La Estructura de los Cromosomas en la Metafase
Tienen las siguientes características:
- Dos cromátidas: Son las 2 mitades longitudinales del cromosoma, formadas cada una de ellas por una molécula de ADN. Son simétricas, paralelas entre sí y exactamente iguales. Permanecen unidas por un centrómero.
- Centrómero: Es el estrechamiento que ocupa una posición variable y divide al cromosoma en 2 fragmentos manteniéndolos unidos.
- Brazos: Son cada una de las porciones idénticas en que el centrómero las divide.
- Cinetocoros: Son discos proteicos que se sitúan a ambos lados del centrómero en cada cromátida. En ellos se enganchan los microtúbulos del huso mitótico.
- Satélite: Solo se presenta en algunas ocasiones, y es una porción esférica situada en el extremo de un cromosoma y separada del resto.
- Telómeros: Son los extremos del cromosoma.
- Las Bandas: Son segmentos del cromosoma que se tiñen con distinta intensidad cuando se somete a determinados colorantes. Esto permite que haya un patrón que sea característico de cada especie. Una anomalía en este quiere decir que hay alteraciones cromosómicas.
Clasificación de los Cromosomas
Los cromosomas se clasifican según la posición del centrómero en:
- Metacéntricos: El centrómero se sitúa en la mitad del cromosoma.
- Submetacéntricos: El centrómero se sitúa en una posición submedial.
- Acrocéntricos: Se sitúa muy cerca del extremo del cromosoma.
- Telocéntricos: El centrómero está situado en el extremo del cromosoma.