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Nucleo celular

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Categoría: Apuntes y Monografías > Biología >
Material educativo de Alipso relacionado con Nucleo celular
  • Evaluación de Biología: ...
  • La célula. Características generales de las células: ...
  • Biologia Molecular: El ciclo celular, el ADN, información genética, ARN, etc.

  • Enlaces externos relacionados con Nucleo celular

    NÚCLEO CELULAR

    El componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al microscopio es el núcleo.

    Es el centro de control celular y encierra la información genética que le otorga a cada célula las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es imprescindible para la sobrevida de la célula.

    Características del núcleo interfásico

    En los períodos no divisionales el núcleo no presenta en general cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico.

    Ø    ESTRUCTURA

    En todas las células se encuentra un núcleo con características morfológicas similares y constituido por una membrana nuclear, jugo nuclear, cromatina o cromosomas y nucléolo, hablándose en estos casos de núcleos típicos.

    (Nucleoide: no existe núcleo como una estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el citoplasma no existe carioteca que limite y encierre lo componentes nucleares)

    Ø    FORMA

    La forma del núcleo puede ser regular o irregular

    Regular: esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la célula. Es decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula.

    Irregular: como en los glóbulos blancos polimorfonucleares, su morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al núcleo.

    Ø    TAMAÑO

    Su tamaño es variable pero en general guarda relación con la célula. Podemos referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en micrones. O hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación núcleo citoplasma.

    Ø    POSICION

    La posición del núcleo varía según el tipo de célula considerada y según la materia acumulada en la célula.

    Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal.

    Ø    NUMERO


    La mayoría de las células son mononucleadas pero las hay binucleadas (células Cartilaginosas, células Hepáticas) multinucleadas (fibra muscular estriada)


    ESQUEMA DE NUCLEO INTERFASICO

    Envoltura nuclear membrana nuclear o carioteca

    Su importancia radica en que  el proceso de transcripción de ARN, a partir de ADN está físicamente separado  tanto en el tiempo como en el espacio del sitio de la síntesis proteica, traducción. En las procariotas existe poca posibilidad de alterar el ARN que se ha transcripto antes de que sea traducido a proteína, en cambio en las eucariotas los ARN que se han transcripto pueden ser extensamente alterados (revisados, madurados) en el núcleo antes de su traducción a proteína en el citoplasma. Esto se denomina procesamiento de ARN. 

    Al microscopio electrónico se presenta como una doble membrana (dos membranas de 90 A y un espacio intermedio de 140 A). Podemos observar que la cromatina tiende a adherirse a  su cara interna; mientras que  a su cara externa se adhieren los ribosomas. La composición química es de tipo lipoproteica.

    Posee múltiples poros cuyo diámetro oscila en los 80nm.

    Poro: estructura supramolecular que parece estar organizada y mantenida en su lugar mediante la lamina nuclear una red proteica que tapiza la parte interior de la membrana nuclear interna y ayuda a configurar el núcleo y a organizar a los cromosomas.

     

    El número y tamaño de los poros varía con el tipo de célula. Se cree que en los mamíferos estos ocupan el 10% con relación a la superficie total, se encuentran rodeados por estructuras circulares llamadas anillos que en conjunto forman el complejo del poro. Por dichos poros pueden pasar macromoléculas y las unidades ribosomales pero el intercambio es selectivo, su función es impedir la entrada de los ribosomas activos en el núcleo. Lógicamente la función de estos es mantener una estrecha comunicación entre ambas partes de la célula, el canal central por el que se produce esta mide 10 a 15 nm. Por ejemplo: hay proteínas como la ARN polimerasa, ADN polimerasa e histonas que se sintetizan en el citoplasma y luego deben ser transportadas al núcleo las células tienen la capacidad de ubicar las proteínas específicas en los compartimentos celulares adecuados.


    Existe una interesante comunicación entre la membrana nuclear y el retículo endoplásmico, (la membrana nuclear externa forma un todo continuo con la membrana del retículo) también sabemos que en la profase de la mitosis al desaparecer la membrana esta pasa a formar parte del retículo para en la telofase volverse a formar en cada célula hija a expensas de  aquel.

    Jugo nuclear, cariolinfa, carioplasma

    El jugo nuclear está en amplia comunicación con el jugo citoplasmático merced a los poros de la membrana.

    Al igual que en el citoplasma, por la cariolinfa circulan iones diversos, moléculas pequeñas, macromoléculas, etc.

    Ø    NUCLEOLO

    Es la fabrica celular donde se producen los ribosomas. Para poder construir  sus 10 millones de ribosomas, una célula en crecimiento debe sintetizar en cada generación celular 10 millones de copias de cada tipo de molécula de ARNr y esto solo puede lograrse gracias a que la célula tiene varias copias de los genes que codifican los ARNr (genes de ARNr). Las células humanas contienen unas 200 copias de ARNr distribuidas en pequeños grupos en cinco cromosomas diferentes. Los nucléolos se dispersan durante la mitosis y se reconstruyen en localizaciones específicas que se denominan organizadores nucleolares, estas zonas se reconocen por presentarse como una constricción secundaria del cromosoma donde se ubican bucles de ADN.

    El ARNr recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas conformando las subunidades mayor y menor para ser luego exportadas por separado al citoplasma en tiempos también distintos.

    Estructura esferoide casi siempre presente en las células cuyo n° oscila entre 1 y 3. En él podemos distinguir dos zonas:

    Zona granular, formada por partículas de ribosomas en distintos estadios de ensamblado mide entre 15 y 20 nm y ocupa la parte periférica del nucléolo.

    Zona fibrilar, mide entre 5 y 10 nm y ocupa una región más céntrica.


    A diferencia de los orgánulos celulares el nucléolo carece de membranas, su tamaño varía en diferentes células y puede variar dentro de una misma célula.

    ESQUEMA DE NUCLEOLO

    Ø    CROMATINA

    El ADN es el principal componente genético de la célula y el que lleva la información codificada de una célula a otra y de un organismo a otro. En las células eucariotas el ADN no se encuentra suelto sino unido a proteínas específicas llamadas histonas con las que forma una compleja estructura denominada cromatina (también se encuentran otros tipos de proteínas cromosómicas no específicas y pequeñas cantidades de ARN). Las histonas son cinco proteínas diferentes básicas, de carga positiva, esta propiedad hace que se unan fuertemente al ADN que es ácido, de carga negativa.

    La cromatina se presenta como una fibra de 10 nm como primer grado de organización (aunque no es muy probable que podamos observarla en este estado, no en forma natural al menos).

    El plegado de ADN es importante en las células eucarióticas por dos motivos: en primer lugar es esencial para disponer las grandes moléculas de ADN en forma ordenada dentro del núcleo celular. En segundo lugar la manera en que se pliega una región del genoma de una célula en particular determina la actividad de los genes de esta región y es aquí donde las histonas cumplen un papel primordial.

    Las histonas pueden ser agrupadas en dos:

    1.    Histonas nucleosómicas H2A, H2B, H3, H4 que son las responsables del plegado del ADN en los nucleosomas.

    2.    Histonas H1 responsables del plegado de los nucleosomas en la fibra cromatínica de 30 nm.


    Si se estirara la doble hélice de ADN de cada cromosoma humano este mediría aproximadamente 5 cm. Las histonas son las responsables de empaquetar esta larga molécula de ADN dentro de un núcleo de unos pocos micrones de diámetro.



    Existen diversos grados de empaquetamiento y la unidad fundamental es el nucleosoma. Él confiere a la cromatina su aspecto de cuentas ensartadas, cada cuenta nucleosómica posee un conjunto de 8 moléculas de histonas, 2 copias de cada una de las cuatro histonas nucleosómicas. Estas moléculas forman un núcleo proteico alrededor del cual se enrolla el fragmento de ADN de doble hebra.


    Cada cuenta esta separada de la siguiente por una región de ADN espaciador que junto con la cuenta nucleosómica constituye un nucleosoma completo.

    El sistema de cuentas debe condensarse aún más para esto los nucleosomas se empaquetan entre sí, esta forma básica de  empaquetamiento recibe el nombre de fibra cromatínica de 30 nm. De este empaquetamiento es responsable la histona 1.

    El empaquetamiento continúa aún más, cuando se observa la estructura de ciertos cromosomas esto aparecen organizados en una serie de dominios estructurales en forma de bucle la hipótesis que se sostiene en este sentido es que las zonas de bucles de cromatina se establecen y mantienen por acción de ciertas proteínas.



    La cromatina durante el ciclo celular presenta distintos aspectos  que ilustramos mediante un esquema del ciclo de condensación – descondensación de los cromosomas. En G1 los cromosomas están dispersos; en S se produce la duplicación que se completa en G2. En la metafase, M, y en la anafase, A, la condensación es máxima y se ven los dos centrómeros (flechas).

    Ciclo de condensación – descondensación de los cromosomas

     


    Ø    CROMOSOMAS

    Durante la división celular la cromatina se compacta haciéndose visible al microscopio y recibiendo el nombre de cromosomas. Estos pueden clasificarse según su forma que depende de la ubicación del centrómero en:

    Telocéntrico: un solo brazo centrómero en uno de sus extremos.

    Metacéntrico: los brazos son iguales centrómero en el centro.

    Submetacéntrico: centrómero en medio de dos brazos desiguales.


     
    Acrocéntrico: brazos desiguales, poseen constricción primaria, secundaria y satélite

    Ø    COMPONENTES DEL CROMOSOMA

    En los cromosomas condensados es posible distinguir varios elementos:

    CROMATIDA: en la metafase cada cromosoma esta formado por dos componentes simétricos cada uno de los cuales contiene una molécula de ADN.

    CENTOMERO O CINETOCORO: es la región del cromosoma donde convergen las fibras del huso mitótico, se encuentra en una parte más delgada del cromosoma la constricción primaria.

    TELOMERO: extremo del cromosoma se cree que su función es evitar que se "peguen" o fusionen con otros fragmentos. Zona que no posee información genética.

    CONSTRICCIÓN SECUNDARIA: son constantes en su posición y tamaño, resultan útiles para identificar un cromosoma en particular.

    Los organizadores nucleolares son ciertas construcciones secundarias en las que los genes codifican a los ARNr.

    En el hombre los organizadores nucleolares se hallan en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 todos ellos son acrocéntricos y tienen un pequeño cuerpo redondeado (satélite) separado del resto del cromosoma por la constricción secundaria.

    Ø    CARIOTIPO

    Conjunto de características que permiten reconocer la dotación cromosómica de una célula. Es propio de cada especie y se identifica por el número de cromosomas y por el tamaño y forma de éstos. Para su reconocimiento son importantes ciertas características, como la posición del centrómero y la presencia de satélites, entre otras.

    Los pares de cromosomas iguales, denominados homólogos, se ordenan por tamaños decrecientes. Si tienen el mismo tamaño se atiende a la posición del centrómero. Así, los 23 pares de cromosomas en el cariotipo humano se han reunido en siete grupos. Para que la identificación sea más ajustada se realizan técnicas de tinción diferencial que delimitan regiones específicas en cada par de cromosomas. Esta técnica se llama bandeado cromosómico.

    No existe relación entre el cariotipo de una especie y su complejidad anatómica y fisiológica.

    El interés en la cariotipificación recibió gran ímpetu tras descubrirse que la presencia de un cromosoma extra podría asociarse a un importante problema patológico, el síndrome de Down.

    Los cromosomas que aparecen en el cariotipo humano son característicamente cromosomas metafásicos, cada uno consistente en dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Para preparar un cariotipo a los glóbulos blancos sanguíneos en vías de dividirse se  los detiene en metafase agregando colchicina, que impide los pasos posteriores de la mitosis. Luego de tratarlos y teñirlos, los cromosomas se fotografían, se amplían, se recortan y se

     

     

     

    ordenan de acuerdo con su tamaño.



    El número diploide normal de cromosomas del ser humano es de 46 y consiste en 22 pares de autosomas y os dos cromosomas sexuales. Los autosomas se agrupan por tamaños (A, B, C, etc.) y después se aparean los homólogos probables. La mujer normal tiene dos cromosomas X y el hombre normal, tiene un cariotipo similar al visto en la figura anterior, con un cromosoma X y otro Y.

    Ø    GENOTIPO

    Una de las distinciones más importantes que ayudaron al desarrollo de los estudios sobre la herencia en general, y a los principios mendelianos en particular, fue la separación entre genotipo y fenotipo que estableció el botánico danés Wilhelm Johannsen en 1911. El genotipo se refiere a los genes que el organismo tiene y es capaz de transmitir a la siguiente generación. El fenotipo se refiere a la apariencia (en términos de caracteres) que muestra un organismo.

    Algunas veces, aunque no siempre, los fenotipos reflejan el genotipo, como en el caso de genes recesivos duplicados; pero si un organismo posee un gen dominante y uno recesivo, el fenotipo corresponderá a aquel cuya característica sea dominante, enmascarando la presencia del gen recesivo. La importancia de esta distinción subyace en su insistencia sobre el hecho de que la única forma de determinar el genotipo es a través de experimentos de reproducción, no simplemente mediante el examen del fenotipo de un organismo.

    Podemos definir entonces al genotipo como la constitución genética de una célula individual u organismo en relación con un solo rasgo o un conjunto de rasgos; también puede considerarse como la suma total de los genes presentes en un individuo.

    Ø    GENOMA

    Todos los seres vivos poseen un genoma, el cual constituye el conjunto de instrucciones necesarias para la formación del organismo. El genoma está compuesto siempre por ácido nucleico, normalmente ADN (ácido desoxirribonucleico) y en el caso de algunos virus, por ARN (ácido ribonucleico). El genoma consta de un número determinado de genes, cada uno de los cuales es un segmento de ácido nucleico y codifica una proteína específica. Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de unidades elementales llamadas nucleótidos, que abreviadamente se representan por las letras A, T, C, G en el caso del ADN y A, U, C y G en el ARN. Pueden aparecer en cualquier orden dentro de la cadena. Las proteínas también son polímeros lineales cuyas unidades elementales son los veinte aminoácidos proteicos. La interrelación entre la secuencia nucleotídica de un gen y la secuencia de aminoácidos de la proteína correspondiente, es lo que se conoce como el código genético. Cada aminoácido está codificado por tres nucleótidos (1 triplete) y como hay 20 aminoácidos para 64 tripletes (4×4×4), muchos aminoácidos se corresponden con más de 1 triplete.

    La estructura molecular del ADN es una doble hélice, formada por 2 hebras complementarias de ácido nucleico. Una hebra contiene la secuencia de un gen y la otra la secuencia complementaria. Esto es posible gracias al apareamiento de los cuatro nucleótidos (A con T y C con G). La replicación o duplicación del genoma transcurre de la siguiente manera: se separa la doble hélice y se van sintetizando 2 nuevas hebras complementarias a partir de las hebras molde originarias, el proceso rinde 2 moléculas idénticas de ADN en doble hélice.

    La mayoría de las características físicas humanas están influidas por múltiples variables genéticas, así como por el medio. Algunas, como la talla, poseen un fuerte componente genético, mientras que otras, como el peso, tienen un componente ambiental muy importante. Sin embargo, parece que otros caracteres, como los grupos sanguíneos y los antígenos implicados en el rechazo de trasplantes, están totalmente determinados por componentes genéticos. No se conoce ninguna situación debida al medio que varíe estas características. Desde hace poco tiempo, los antígenos de trasplante se estudian en profundidad debido a su interés médico. Los más importantes son los que se deben a un grupo de genes ligados que se denominan complejo HLA. Este grupo de genes no sólo determina si el trasplante de órganos será aceptado o rechazado, sino que también está implicado en la resistencia que opone el organismo a varias enfermedades (entre las que se incluyen alergias, diabetes y artritis).

    La susceptibilidad a padecer ciertas enfermedades tiene un componente genético muy importante. Este grupo incluye la esquizofrenia, la tuberculosis, la malaria, varias formas de cáncer, la migraña, las cefaleas y la hipertensión arterial. Muchas enfermedades infrecuentes están originadas por genes recesivos, y algunas por genes dominantes.

    Los biólogos tienen un gran interés en el estudio e identificación de los genes. Cuando un gen determinado está implicado en una enfermedad específica, su estudio es muy importante desde el punto de vista médico. El genoma humano contiene entre 50.000 y 100.000 genes, de los que cerca de 4.000 pueden estar asociados a enfermedades. El Proyecto del genoma humano, coordinado por múltiples instituciones, se inició en 1990 para establecer el genoma humano completo.

    El objetivo último de la representación y secuenciación del genoma es asociar rasgos humanos específicos y enfermedades heredadas con genes situados en lugares precisos de los cromosomas. Cuando se termine, el Proyecto Genoma Humano proporcionará un conocimiento sin precedentes de la organización esencial de los genes y cromosomas humanos. Promete revolucionar el tratamiento y la prevención de numerosas enfermedades humanas, ya que penetrará en los fenómenos bioquímicos básicos que las sustentan.

     
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