El Núcleo Celular: Centro de Control de la Célula
El núcleo es un orgánulo esencial en las células eucariotas, a excepción de los glóbulos rojos de vertebrados superiores y las células epidérmicas del estrato córneo superficial. Contiene el material genético en forma de cromatina. En el núcleo se llevan a cabo la replicación del ADN y la síntesis de todos los ARN.
Su apariencia varía según la fase del ciclo celular: interfase (núcleo interfásico) o mitosis/meiosis (núcleo mitótico o meiótico), cuando los cromosomas se diferencian.
El núcleo consta de:
- Envoltura nuclear (doble membrana)
- Nucleoplasma (matriz nuclear)
- Cromatina (ADN y proteínas asociadas)
- Nucleolo (donde se sintetiza el ARN ribosómico)
Su forma es variable (esférica, ovalada, polilobulada) y depende del tipo y momento del ciclo celular.
El tamaño oscila entre 2 y 5 μm de diámetro, proporcional al tamaño de la célula, ocupando aproximadamente el 10% de esta.
Su posición varía según el tipo celular (embrionarias en el centro, adiposas en el lateral, secretoras alejadas del polo secretor).
Generalmente hay un solo núcleo, pero existen células anucleadas (eritrocitos), binucleadas (paramecios) y plurinucleadas (fibras musculares estriadas). La condición plurinucleada se origina por:
- División sucesiva: la célula divide su núcleo repetidamente sin dividirse completamente, resultando en múltiples núcleos en un solo citoplasma (plasmodio).
- Fusión de células: las membranas celulares se fusionan, creando una célula gigante con múltiples núcleos (sincitio).
1. Envoltura Nuclear con Poros Nucleares
La envoltura nuclear es una doble membrana compuesta por:
- Membrana nuclear externa: con ribosomas adosados y unida al retículo endoplasmático.
- Espacio intermembranoso o perinuclear: en continuidad con el espacio reticular, con una anchura de 10-20 nm.
- Membrana nuclear interna: refuerza la envoltura y regula su crecimiento mediante la corteza nuclear (electrodensa), formada por láminas A, B y C.
Los poros nucleares son canales acuosos que regulan el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma. Se forman por la fusión de las membranas nucleares y están compuestos por un anillo de proteínas (octógono), diafragma y fibrillas proteicas. Son estructuras dinámicas que permiten el paso de moléculas hidrosolubles y regulan el transporte activo de macromoléculas (ARN, proteínas). La actividad de transcripción se relaciona con la cantidad de poros.
2. La Cromatina
La cromatina es la forma en que se presenta el ADN en el núcleo celular durante la interfase. Está formada por ADN asociado a proteínas y se tiñe fácilmente con colorantes básicos. Representa el genoma de las células eucariotas.
Las proteínas presentes son:
- Histonas (H1, H2A, H2B, H3 y H4): muy básicas y ricas en arginina y lisina.
- No histonas: numerosas, incluyendo enzimas implicadas en la replicación, transcripción y regulación del ADN.
La cromatina se organiza en fibras cromatínicas en forma espiral. Cada fibra presenta un aspecto de collar de perlas, donde cada perla es un nucleosoma. Cada nucleosoma tiene un núcleo formado por un octámero de histonas, excepto la histona H1.
La cromatina se presenta en dos regiones:
- Heterocromatina: más compacta, teñida e inactiva en transcripción.
- Eucromatina: menos compacta, teñida y más activa en transcripción.
La fibra de cromatina se pliega en forma de solenoide con distintos grados de espiralización. En la espiralización de primer grado, las fibras se compactan hasta 30 nm, con la histona H1 uniendo los nucleosomas. En la espiralización de segundo grado, alcanza 300 nm, y así sucesivamente hasta la “superespiralización” en mitosis, formando los cromosomas.
3. Cromosoma Metafásico
Durante la mitosis, la cromatina se condensa al máximo para formar los cromosomas, facilitando la distribución del material genético. Un cromosoma metafásico está compuesto por dos cromátidas unidas por un centrómero, que divide al cromosoma en dos brazos (cromátidas hermanas). Los cromosomas pueden ser sencillos (una cromátida) o dobles (dos cromátidas).
Su función es la distribución del material genético y la división celular. Los demás componentes del núcleo desaparecen durante la mitosis.
Los cromosomas están formados por:
- Cromátidas hermanas: idénticas en información y paralelas, unidas por el centrómero.
- Centrómeros: con heterocromatina constitutiva, genéticamente inactivo. Divide el cromosoma en dos brazos.
- Cinetocoro: estructura proteica unida a ambos lados del centrómero, que une las fibras del huso durante la mitosis y meiosis.
- Bandas: segmentos de cromatina que permiten la identificación de los cromosomas.
- Telómeros: estructuras protectoras en los extremos de cada cromátida que evitan la pérdida de información.
- Satélite: fragmento de ADN redondeado unido al cromosoma por la constricción secundaria.
Tipos de cromosomas:
- Metacéntrico: centrómero en el centro.
- Submetacéntrico: centrómero ligeramente desplazado.
- Acrocéntrico: centrómero muy cerca de un extremo.
- Telocéntrico: centrómero en un extremo (un solo brazo).
Los seres humanos tienen 46 cromosomas: 44 autosomas y 2 gonosomas, y son diploides (2n). Los gametos (óvulo, espermatozoide) son haploides (n).
Un organismo puede ser haploide, diploide, triploide (3n), tetraploide (4n), o poliploides (+). El conjunto de cromosomas de una célula se denomina cariotipo.
El cariotipo es la representación visual y completa de los cromosomas de una célula, organizados y clasificados según su tamaño, forma y características, que se obtiene durante la mitosis.
4. El Nucleoplasma y Nucleolo
El nucleoplasma o carioplasma es una matriz semifluida en el interior del núcleo que contiene material cromatínico (ADN, proteínas) y no cromatínico (proteínas). Está formado por:
- Gránulos de intercromatina: partículas de ribonucleoproteína y enzimas.
- Gránulos de pericromatina: fibrillas de ARN ribosómico de bajo peso molecular.
- Partículas de ribonucleoproteína nucleares pequeñas.
El nucleolo es un orgánulo esférico dentro del núcleo que contiene ARN y proteínas. Generalmente hay uno por núcleo, visible durante la interfase y la telofase. Su tamaño se relaciona con la actividad celular, pudiendo ocupar hasta el 25% de la célula.
Función: síntesis de ARN ribosómico, procesamiento y empaquetamiento de unidades ribosómicas para su exportación al citoplasma.
Componentes:
- Zona granular: maduración de unidades ribosómicas.
- Zona fibrilar: moléculas de ARNr asociadas a proteínas.
- Cromatina asociada: cromatina perinuclear y cromatina intranucleolar.