2.3.5 EL NÚCLEO CELULAR Las células pueden tener núcleo o no, se llaman procariotas las células sin núcleo, por lo que los ácidos nucleicos que componen el ADN no se encuentran rodeados por una membrana, sino que están libres en el citoplasma. Las células que sí tienen núcleo se llaman eucariotas. En el cuerpo humano existen en la sangre unas células sin núcleo, que sirven para transportar oxigeno a las células mediante la hemoglobina que contienen. Imágenes de una célula eucariota, donde se ve el núcleo y otros orgánulos (Modificada de Wikipedia y www.javeriana.edu.com) El núcleo celular contiene el material hereditario, formado por los ácidos nucleicos que son la base del programa de instrucciones que permite el funcionamiento de cada célula, en el núcleo esta el ácido desoxirribonucleico (ADN) y, que puede estar sin forma especial lo que se llama cromatina (ADN y proteínas) o formando los cromosomas. El núcleo esta separado del citoplasma por una membrana o envoltura membranosa, pero se comunica con el citoplasma por medio de unos orificios llamados poros nucleares. La forma del núcleo es frecuentemente esférica o elíptica, aunque en algunas células es completamente irregular. Figuras del núcleo y el retículo endoplásmico: (1) Envoltura nuclear. (2) Ribosomas. (3) Poros Nucleares. (4) Nucléolo. (5) Cromatina. (6) Núcleo. (7) Retículo endoplasmático. (8) Nucleoplasma. ( sacada de Wikipedia) 1
El núcleo se encuentra inmerso en el citoplasma. La estructura del núcleo eucariótico cambia a lo largo de la vida de una célula. Los cambios de la estructura del núcleo son regulares y constantes, y se producen con la división celular. Cuando la célula entra en reproducción, desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo y se ven los cromosomas. Del núcleo dependen importantes funciones de la célula: FUNCIONES DEL NÚCLEO: El núcleo tiene el depósito de casi toda la información genética de la célula mediante el ADN, con el que se controla la actividad celular. En el núcleo el ADN está en los genes en forma de cromosomas (durante la mitosis) o como cromatina (durante la interfase). En el núcleo tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN o replicación, antes de comenzar la división celular, y la transcripción o producción de los distintos tipos de ácidos ribonucleicos (ARNs). Da órdenes al citoplasma mediante el ácido ribonucleico mensajero (ARNm) que permite a la célula elaborar proteínas. Transporta los genes a través de los poros nucleares. Produce ribosomas en el nucleolo. COMPONENTES DEL NÚCLEO: 1.Membrana nuclear Es una envoltura nuclear que lo limita y separa del citoplasma, está formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de los poros se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma. Las membranas nucleares tienen fosfolípidos en sus capas. La membrana interior está asociada a una red de filamentos proteicos, llamados lámina fibrosa o nuclear. Su función es organizar la cromatina y regular el crecimiento de la envoltura nuclear después de la mitosis. La membrana exterior puede tener ribosomas, ya que es la continuación de las membranas que forman el retículo endoplasmático. 2
Poros nucleares Son los lugares donde la membrana interior y exterior del núcleo se unen. Estos son capaces de transportar sustancias al interior del núcleo pues posen un diámetro de 10 nm. Estos poros nucleares permiten el intercambio de pequeños elementos entre el núcleo y el citoplasma, como por ejemplo iones, moléculas polares y macromoléculas como (proteínas y ARN). 2. Nucleoplasma (también llamado carioplasma o nucleosol) Es el medio interno del núcleo donde se encuentran suspendidos el resto de los componentes nucleares, como la cromatina y los nucleolos. Nucleolo El nucleolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y proteína que pasan al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse en ribosomas. El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros y es donde se producen las primeras fases de unión de los ribosomas. Solamente es visible al microscopio óptico durante la interfase y al principio de la profase, más tarde, vuelve a aparecer al final de la telofase. Los nucleolos están formados por tres estructura: el centro fibrilar, compuesto por bucles de ADN que contienen múltiples copias del gen responsable de la síntesis del ARN. El componente fibrilar denso: comienza a transcribirse el ADN de cada cromosoma y el componente granular que contiene las subunidades ribosómicas en procesos de maduración. Cromatina Esta formada por ADN y proteínas, y poca cantidad de ARN (ac. ribonucleico). El ADN es el soporte físico de la herencia. El ARN, se forma en el núcleo a partir del código del ADN. El ARN formado se mueve hacia el citoplasma. La cromatina se ve durante la interfase; pues cuando la célula entra en división la cromatina se organiza en estructuras individuales que son los cromosomas. Durante la división celular, la cromatina se condensa para formar cromosomas. Al terminar la división celular, la cromatina vuelve a su forma habitual resultando. 3
Tipos de cromatina: Durante la interfase podemos distinguir varios tipos de cromatinas: Eucromatina: se presenta como una trama delicada por que las regiones de ADN que deben ser transcriptas o duplicadas deben primero desenrollarse antes de que el código genético pueda ser leído. Es más abundante en las células activas, esto es en las células que están transcribiendo. No es activa. Heterocromatina: es la forma condensada de la cromatina, no es activa para la trascripción y se rompe por las áreas claras de los poros para permitir que se lleve a cabo el transporte. Existen dos clases de heterocromatina, la facultativa y la constitutiva. http://es.youtube.com/watch?v=hiax0cnqjug (Video explicativo) Glosario DE TÉRMINOS: ADN (ácido desoxirribonucleico). Es un ácido nucleico compuesto de dos cadenas polinucleotidas que se disponen formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN. Lugar donde esta "depositada" la información genética. Está formado por nucleótidos, a su vez formados por una molécula del azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina Doble hélice del ADN ARN (ácido ribonucleico): ácido nucleico formado por una cadena polinucleotida. Su nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina. ARN mensajero: "Molde" para la síntesis proteica que es copiado de un ADN y que permite que en los ribosomas se formen las proteínas. Se abrevia ARNm 4
ARN ribosómico: Uno de los tres tipos de ARN, el ARNr es un componente estructural de los ribosomas. Es su parte principal y posiblemente la clave del mecanismo de traducción de las proteínas. Código genético: Está formado por las secuencias de nucleótidos del ADN, puede utilizarse para que se forme la secuencia del ARNm. y mediante el ARNm la secuencia de aminoácidos que va a formar las proteínas. Cromosomas: (del griego khroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas. Son estructuras filamentosas formadas por una matriz en la que se dispone una doble hélice de ADN, con un gen que, según sus características, puede aparecer en el fenotipo. Según el estado fisiológico de la célula, los cromosomas pueden estar dispersos por el núcleo, y son inidentificables, o bien espiralizados formando una especie de bastoncillo. Los cromosomas se presentan por parejas, en una cantidad que es característica para cada especie. Así, por ejemplo, en los seres humanos el núcleo de la mayor parte de las células contiene 23 pares de cromosomas Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): partes específicas de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares. El gen es la unidad básica de material hereditario, y físicamente está formado por un segmento del ADN del cromosoma. Nucléolo (del latín nucleolus = pepita pequeña) Cuerpo redondeado u oval que se observa en el núcleo de las células eucariotas; consiste en bucles de cromatina que sirven de molde para la producción de rarn (ácido ribonucleico ribosomal). Replicación del ADN (del latín replere = rellenar): El uso de un ADN existente como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Traducción: La síntesis de una proteína sobre un "molde" de ARNm, consiste en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. Transcripción: Proceso por el cual una de las hebras del ADN se utiliza como molde para la síntesis de ARN por acción de la ARN polimerasa. 5