Núcleo celular

El núcleo (s. karyon) está presente en todas las células humanas, excepto en los eritrocitos y los trombocitos. Su función es almacenar y transmitir información hereditaria a nuevas células (hijas). Estas funciones están asociadas con la presencia de ADN en el núcleo. La síntesis de proteínas (ácido ribonucleico, ARN y material ribosómico) también ocurre en el núcleo.

La mayoría de las células tienen un núcleo esférico u ovoide, pero también existen otras formas de núcleo (anillo, bastón, fusiforme, pera, frijol, segmentado, pera, polimórfico). El tamaño del núcleo varía ampliamente, de 3 a 25 µm. El núcleo más grande se encuentra en el óvulo. La mayoría de las células humanas son mononucleares, pero también existen binucleares (algunas neuronas, hepatocitos, cardiomiocitos). Algunas estructuras son multinucleares (fibras musculares). El núcleo tiene membrana nuclear, cromatina, nucléolo y nucleoplasma.

La membrana nuclear, o carioteca, que separa el contenido del núcleo del citoplasma, consta de una membrana nuclear interna y otra externa, cada una de 8 nm de grosor. Las membranas están separadas por un espacio perinuclear (cisterna de la carioteca), de 20 a 50 nm de ancho, que contiene material de grano fino con una densidad electrónica moderada. La membrana nuclear externa pasa al retículo endoplasmático granular. Por lo tanto, el espacio perinuclear forma una única cavidad con el retículo endoplasmático. La membrana nuclear interna está conectada desde el interior a una red ramificada de fibrillas proteicas compuestas por subunidades individuales.

La membrana nuclear contiene numerosos poros nucleares redondos, cada uno de 50 a 70 nm de diámetro. Los poros nucleares ocupan hasta el 25% de la superficie nuclear. El número de poros en un núcleo alcanza entre 3000 y 4000. En los bordes de los poros, las membranas externa e interna están conectadas entre sí y forman el llamado anillo poroso. Cada poro está cerrado por un diafragma, también llamado complejo poroso. Los diafragmas porosos tienen una estructura compleja; están formados por gránulos proteicos conectados entre sí. El transporte selectivo de partículas grandes y el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citosódico de la célula se llevan a cabo a través de los poros nucleares.

Bajo la membrana nuclear se encuentran el nucleoplasma (carioplasma), de estructura homogénea, y el nucléolo. En el nucleoplasma de un núcleo en proceso de división, en su matriz proteica nuclear, se localizan gránulos osmiófilos (grumos) de la denominada heterocromatina. Las zonas de cromatina más laxa, ubicadas entre los gránulos, se denominan eucromatina. La cromatina laxa también se denomina cromatina descondensada, y en ella los procesos sintéticos se producen con mayor intensidad. Durante la división celular, la cromatina se compacta, se condensa y forma los cromosomas.

La cromatina (cromatino) de un núcleo que no se divide y los cromosomas de un núcleo que sí se divide están formados por moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN) asociadas con ácido ribonucleico (ARN) y proteínas (histonas y no histonas). Cabe destacar que la cromatina y los cromosomas son químicamente idénticos.

Cada molécula de ADN consta de dos largas cadenas de polinucleótidos dextrógiros (dobles hélices), y cada nucleótido está compuesto por una base nitrogenada, glucosa y un residuo de ácido fosfórico. La base se encuentra dentro de la doble hélice, y la cadena principal de azúcar-fosfato se encuentra en el exterior.

La información hereditaria en las moléculas de ADN se registra en la secuencia lineal de sus nucleótidos. La partícula elemental de la herencia es el gen. Un gen es una sección de ADN que contiene una secuencia específica de nucleótidos, responsable de la síntesis de una proteína específica.

La molécula de ADN en el núcleo está compacta. Por lo tanto, una molécula de ADN con un millón de nucleótidos, con su disposición lineal, ocuparía un segmento de tan solo 0,34 mm de longitud. La longitud de un cromosoma humano en su forma extendida es de unos 5 cm, pero en su estado compacto, el cromosoma tiene un volumen de unos ^10-15 cm³ ^.

Las moléculas de ADN unidas a las histonas forman nucleosomas, que son las unidades estructurales de la cromatina. Un nucleosoma tiene la apariencia de una perla con un diámetro de 10 nm. Cada nucleosoma está compuesto por histonas alrededor de las cuales se enrolla una sección de ADN, que incluye 146 pares de nucleótidos. Entre los nucleosomas se encuentran secciones lineales de ADN con 60 pares de nucleótidos.

La cromatina está representada por fibrillas que forman bucles de unos 0,4 µm de largo y que contienen entre 20.000 y 30.000 pares de nucleótidos.

Como resultado de la compactación (condensación) y la torsión (superespecialización) de las desoxirribonucleoproteínas (DNP) en el núcleo en división, los cromosomas se hacen visibles. Estas estructuras, los cromosomas (chromasomae, del griego chroma - pintura, soma - cuerpo), son formaciones alargadas en forma de bastón con dos brazos separados por la llamada constricción - el centrómero. Dependiendo de la ubicación del centrómero y la posición relativa y la longitud de los brazos (piernas), se distinguen tres tipos de cromosomas: metacéntricos, con aproximadamente los mismos brazos; submetacéntricos, en los que la longitud de los brazos varía; acrocéntricos, en los que un brazo es largo y el otro es muy corto, apenas perceptible. El cromosoma tiene regiones eu- y heterocromáticas. Estas últimas permanecen compactas en el núcleo que no se divide y en la profase temprana de la mitosis. La alternancia de regiones eu- y heterocromáticas se utiliza para identificar los cromosomas.

La superficie de los cromosomas está cubierta por diversas moléculas, principalmente ribonucleoproteínas (RNP). Las células somáticas tienen dos copias de cada cromosoma; se denominan homólogas. Son idénticas en longitud, forma y estructura, y portan los mismos genes, que se ubican de la misma manera. Las características estructurales, el número y el tamaño de los cromosomas se denominan cariotipo. Un cariotipo humano normal incluye 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales (XX o XY). Las células somáticas humanas (diploides) tienen el doble de cromosomas: 46. Las células sexuales contienen un conjunto haploide (único): 23 cromosomas. Por lo tanto, las células sexuales contienen el doble de ADN que las células somáticas diploides.

El nucléolo, uno o más, se encuentra en todas las células que no se dividen. Tiene la apariencia de un cuerpo redondo intensamente teñido, cuyo tamaño es proporcional a la intensidad de la síntesis de proteínas. El nucléolo consiste en un nucleolonema electrodenso (del griego peta, "hilo"), en el que se distingue una parte filamentosa (fibrilar), compuesta por numerosos hilos de ARN entrelazados de unos 5 nm de grosor, y una parte granular. La parte granular (granular) está formada por granos de unos 15 nm de diámetro, que son partículas de RNP, precursoras de las subunidades ribosómicas. La cromatina perinucleolar está incrustada en las depresiones del nucleolonema. Los ribosomas se forman en el nucléolo.

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