Histología vegetal y animal

La célula 

4. EL NÚCLEO

El núcleo es un compartimento intracelular típico de las células eucariotas. Contiene al ADN. Está formado por la envuelta nuclear y por el nucleoplasma. En la envuelta nuclear se encuentran los poros nucleares, puertas de entrada y de salida del núcleo. El ADN se dispone en el nucleoplasma formando la cromatina: ADN más proteínas asociadas.  El núcleo es la estructura que caracteriza a las células eucariotas. Es el compartimento donde se encuentra el ADN y toda la maquinaria necesaria para transcribir su información a ARN. Normalmente aparece un solo núcleo por célula, aunque en algunos casos hay más de uno, como ocurre en los osteoclastos, en las fibras musculares esqueléticas o en los epitelios de algunos invertebrados. La forma nuclear es variable y se suele adaptar a la forma celular, aunque no siempre es así. Por ejemplo, los neutrófilos de la sangre poseen núcleos multilobulados. La localización habitual del núcleo es en el centro de la célula, pero también puede situarse en otras posiciones más periféricas. Así, en las células secretoras se puede localizar en la parte basal de la célula y en las musculares esqueléticas se dispone en las proximidades de la membrana plasmática. El tamaño de los núcleos es diferente dependiendo del tipo celular, aunque tengan la misma cantidad de ADN. En esta imagen se muestran neuronas y glía, las primeras con la cromatina más laxa, mientras que la glía tiene el ADN más compactado y su núcleo es mucho más pequeño. Aunque la cantidad de ADN es prácticamente idéntica en todas las células de un organismo, el tamaño del núcleo puede ser diferente. Además, células de igual tamaño pero con distintas cantidades de ADN tienen núcleos con dimensiones similares. Estos datos indican que el tamaño del núcleo se adapta al tamaño celular, pero no depende de la cantidad de ADN. Distintos tipos de núcleos. A. Células epiteliales de la vesícula biliar de humanos con los núcleos redondeados. B. Monocito de la sangre con el núcleo arriñonado. C. Neutrófilos de la sangre con los núcleos multilobulados. D. Vista parcial de una célula muscular multinucleada, con los núcleos situados en zona periférica (flechas). El núcleo consta de dos componentes que se pueden distinguir morfológicamente: la envuelta nucleary el nucleoplasma. La envuelta nuclear separa el nucleoplasma del citoplasma. En ella se encuentran los poros nuclearesque comunican estos dos espacios, permitiendo el trasiego de moléculas en los dos sentidos pero de una manera específica y regulada. En el nucleoplasmase encuentra el ADN y sus proteínas asociadas formando la cromatina, que si está muy compactada se denomina heterocromatina y si aparece más laxa se denomina eucromatina. Además en el nucleoplasma se encuentra su compartimento más conspicuo, el nucléolo. También en el nucleoplasma se observan estructuras densas denominadas cuerpos nucleares, que son agrupaciones de moléculas, cromatina y proteínas que realizan una función común. En este apartado del atlas podríamos tratar todos los procesos relacionados con la transcripción y la regulación génica. Quizá en el futuro se abra dicho capítulo pero por ahora trataremos someramente la morfología nuclear y aconsejamos buscar información sobre el ADN en textos o sitios web relacionados con la genética. Es un orgánulo típico de células eucarióticas.   En las célulasprocarióticas se denomina nucleoide a la región citoplasmática en la que se encuentra el ADN dispuesto en una sola molécula circular. Forma: generalmente esférica, puede ser lenticular o elipsoide, en algunos casos lobulado  (Fig. 9.1). Tamaño: generalmente entre 5-25 µm, visible con microscopio óptico.  En hongos hay núcleos de 0.5 µm, visibles solamente con microscopio electrónico. En las ovocélulas de Cycas y coníferas alcanza más de 500 µm: 0.6 mm, es decir que resulta visible a simple vista.  Posición: es característica para cada tipo celular, en células embrionales ocupa el centro, en células adultas generalmente está desplazado hacia un costado porque el centro está ocupado por una o más vacuolas.   Número: la mayoría de las células de plantas superiores son uninucleadas, aunque ciertas células especializadas pueden ser multinucleadas: cenocitos, durante un período de su existencia o toda la vida (fibras liberianas, tubos laticíferos, endosperma). Constancia: normalmente todas las células vivas tienen núcleo, aunque hay excepciones.  Los tubos cribosos del floema carecen de núcleo a la madurez, sin embargo reciben la influencia del núcleo de las células acompañantes. Fig. 9.1. Núcleo, envoltura nuclear y retículo endoplasmático Imagen tomada de Moore et al (1995). FUNCIONES  del  NÚCLEO La principal es la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos. Almacena la información genética, pasándola a las células hijas en el momento de la división celular. Una parte de la información genética se encuentra almacenada en el ADN de cloroplastos (5-10%) y  mitocondrias (2-5%). El núcleo controla todas las actividades celulares, ejerciendo su control al determinar quéproteínas enzimáticas deben ser producidas por la célula y en qué momento. El control se ejerce a través del ARN mensajero.  El ARN mensajero, que se sintetiza por transcripción del ADN, lleva la información al ARN ribosómico, en el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas enzimáticas que controlan los procesos metabólicos (Fig.8.8). ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO La interfase es un estado aparente de reposo, es la etapa de mayor actividad metabólica.  En interfase se pueden observar en el núcleo:  Envoltura nuclear o carioteca: Presenta dos capas, dos unidades de membrana, que limitan un espacio perinuclear entre ambas. La envoltura nuclear es una diferenciación local del RE, y está conectada con él, de manera que el espacio perinuclear se continúa con el lumen de las cisternas del RE llenas de enquilema. Exteriormente presenta ribosomas como el RE rugoso. La envoltura nuclear presenta poros distribuidos regularmente, y no son simples aberturas sino que están ocupadas por una estructura compleja: el anillo, que está constituido por 2 ciclos de 8 unidades de naturaleza ribonucleica, esféricas dispuestas simétricamente (Fig. 9.2). Entre el anillo y el poro circular o poligonal hay un sistema de fibrillas o proyecciones cónicas o fibrosas y puede haber una partícula central más o menos del tamaño de los ribosomas (Fig. 9.2). La cantidad de poros es mayor en los núcleos fisiológicamente más activos: a través de ellos pasan moléculas de ARN, proteínas y enzimas, es decir que los poros son translocadores de moléculas. Generalmente están dispuestos al azar, pero en Equisetum forman un cinturón alrededor del núcleo. Unida a la superficie interna de la envoltura nuclear se encuentra una capa delgada de proteínas, la lámina nuclear.  Las proteínas de la lámina nuclear pertenecen al grupo de los filamentos intermedios de proteínas citoesqueléticas. La lámina nuclear interviene en la fijación de partes determinadas del cromosoma a dicha envoltura durante la interfase (Fig.9.3) Fig. 9.2. Poros de la envoltura nuclear en vista superficial (izq.) y en corte (der.) Fig. 9.3. Corte de envoltura nuclear Esquema tomado de Strasburger et al. (1994). Esquema tomado de De Robertis et al. (1996) Nucleolos: Tienen una estructura proteica densa (hasta un 40%), y dos tipos de elementos: gránulos de ARN y fibrillas de ADN. Su función principal es la síntesis del ARN ribosómico. Los nucleolos están asociados con los cromosomas SAT o con satélite. Es por eso que el número de nucleolos en el núcleo corresponde normalmente al de cromosomas SAT. En este tipo de cromosoma el segmento de ADN conocido como zona organizadora nucleolar, codifica para el ARN ribosómico. Durante la división celular el nucleolo sufre cambios cíclicos, se desorganiza durante la profase y se vuelve a organizar en la telofase. Su tamaño es una medida de la intensidad de la síntesis proteínica celular. Cariolinfa, nucleoplasma o jugo nuclear. Es un gel constituido por proteínas estructurales. Este tipo de proteínas no manifiesta ninguna actividad enzimática, se caracterizan por su estabilidad y por formar estructuras moleculares filamentosas.  Cromatina: El interior del núcleo está ocupado por la cromatina formada por  proteínas y ADN  (ácido desoxirribonucleico), sustancia que constituye los cromosomas (Fig.9.4).  La cromatina debe su nombre al hecho de que se tiñe con colorantes básicos. En interfase la cromatina  está descondensada al máximo, para posibilitar la replicación y la transcripción. Mediante la condensación las secuencias de ADN se vuelven inaccesibles; así se opera la represión génica al impedirse las actividades de replicación y transcripción. La condensación es la expresión morfológica de la inactivación de la cromatina.  En cada tipo de célula de una planta  algunos genes están en actividad  y los demás quedan bloqueados. Fig. 9.4. Estructura del ADN Imagen de Berg (1997) Cromosomas: En las células eucarióticas el ADN se encuentra fragmentado en varias porciones lineares que son los cromosomas. En interfase sus extremos están fijados a la lámina nuclear. Son los portadores de la información hereditaria. Sólo son visibles durante la división celular, cuando aparecen como cuerpos cilíndricos que se tiñen intensamente (Fig. 9.5).  Fig. 9.5. Esquema de un cromosoma metafásico visto con MEB Imagen tomada de Moore et al. (1995) Sus funciones son: Duplicación idéntica (replicación): son capaces de autoduplicarse y de mantener sus características a través de divisiones sucesivas. Recombinación de la información hereditaria en la reproducción sexual, pormeiosis y singamia. Morfología En anafase y telofase presentan las siguientes partes: dos brazos, uno a cada lado de la constricción primaria o centrómero, que es el lugar de unión con las fibras del huso mitótico o acromático. Algunos cromosomas presentan una constricción secundaria. Es una porción especial llamada región organizadora nucleolar (en inglés NOR), relacionada con la formación del nucleolo después de la división celular. Los cromosomas involucrados se llaman cromosomas SAT y la porción terminal, situada después de la constricción, constituye un satélite. En este tipo de cromosoma el segmento de ADN conocido como región organizadora nucleolar, codifica para el ARN ribosómico. Estructura Está compuesto por dos sustancias diferentes, un cuerpo o filamento que se colorea intensamente con colorantes básicos, la cromátida, constituida por ADN  y proteínas llamadas histonas, y otras proteínas no histónicas. El ADN está en una sola molécula lineal larguísima, en forma de escalera, dispuesta en doble espiral (Fig. 9.4) y replegada en espiral varias veces. Cada porción de la molécula de ADN involucrando un cierto número de peldaños constituye un gen.  La forma y tamaño de cada cromosoma varía durante los estados de la división celular y durante la interfase. El cromosoma profásico y el metafásico están formados por dos cromátidas, de manera que parecen tener dos brazos a cada lado del centrómero. Número cromosómico La mayoría de las especies presenta un número característico de cromosomas, asíHaplopappus gracilis tiene 4 cromosomas; Allium cepa, cebolla, tiene 16 cromosomas; Zea mays, maíz, tiene 20 cromosomas; Triticum aestivum, trigo para panificación, tiene 42 cromosomas; el número más alto conocido es el de la pteridófita Ophioglossum reticulatum, 1260 cromosomas. El número de cromosomas presente en las células vegetivas de una planta es el número somático, generalmente par, y se representa como 2n=4, 2n=42, 2n=1260. Esto se debe a que en cada célula hay 2 juegos de cromosomas, uno que proviene del gameto masculino  y otro que proviene del  gameto femenino, que se fusionaron para originar la célula huevo de la que proviene cada individuo. Cuando se forman las células reproductivas, esporas y gametas, el número cromosómico se reduce a la mitad por medio de una división especial: meiosis. Estas células tienen elnúmero gamético de cromosomas que se representa como n=2, n=21, n=630. Estas células tienen un solo juego de cromosomas. Al unirse dos gametas en la fecundación o singamia restituyen el número somático de cromosomas de la especie. http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema9/9-1nucleo.htm El núcleo es la parte más importante de la célula, en él se almacena el ADN Contenido 1 ¿Qué es el núcleo? 2 La estructura del núcleo 2.1 Envoltura nuclear 2.2 Poro nuclear 2.3 Cromosomas 2.4 Nucléolo 3 Funciones del núcleo 4 Tipos de núcleos según sus células 4.1 El núcleo de células animales 4.2 El núcleo de células vegetales 4.3 El núcleo de las células bacterianas El núcleo es el orgánulo principal de la célula. El número de núcleos puede variar, pueden ser uni-nucleares (un único núcleo), bi-nucleares (dos núcleos) o incluso tener multi-núcleos. El núcleo está presente en todas las células eucariotas, sin embargo, puede estar ausentes en un número pequeño de células como las mamíferas RBCs. Normalmente el núcleo tiene forma redonda, aunque puede ser ovalado o tener forma de disco, depende del tipo de célula. La célula fue el primer orgánulo celular descubierto. Antonie von Leeuvenhoek (1632 – 1723) observó lumen (núcleo) en las glóbulos rojos sanguíneos del salmón. El núcleo fue descrito por Franz Bauer en 1804 y por Robert Brown en 1831. En 1833 Robert Brown descubrió y nombró el núcleo en las células de las plantas. ¿Qué es el núcleo? La palabra núcleo es derivada de la palabra latina nucleus o nuculeus que significa “núcleo”.  El núcleo es una doble membrana que rodea al orgánulo celular presente en las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético de la célula – el ADN. El núcleo mantiene la integridad de los genes que regulan la expresión genética, regulando las actividades de la célula. Por lo tanto, se conoce como el centro de control de la célula. La estructura del núcleo El núcleo es el orgánulo más grande de la célula. Aparenta ser denso y de forma esférica, ocupando aproximadamente el 10% del volumen total de la célula. Descripcion detallada de la estructura del nucleo celular En las células de los mamíferos el promedio del diámetro del núcleo es de aproximadamente 6 micrómetros. Dentro de la célula se puede apreciar el nucleoplasma, una matriz semifluida constituida por fluido viscoso y de composición similar al citoplasma. Envoltura nuclear La envoltura nuclear también es conocida como la membrana nuclear. Está formada por dos membranas, una externa y otra interna. La membrana externa del núcleo es continua con la membrana del retículo endoplasmático rugoso. El espacio entre estas capas es conocido como el espacio perinuclear. La envoltura nuclear encierra al núcleo y separa al material genético del citoplasma de la célula. Esto sirve de barrera para prevenir que pasen libremente macro-moléculas entre el nucleoplasma y el citoplasma. Poro nuclear La envoltura nuclear es perforada por numerosos poros llamados poros nucleares. Los poros nucleares están formados por varias proteínas conocidas con el nombre de nucleoproteínas. Los poros nucleares regulan el paso de las moléculas entre el núcleo y el citoplasma. Solamente permiten el paso a las moléculas que tengan una amplitud de 9nm aproximadamente. Las moléculas grandes son transferidas a través del transporte activo. Las moléculas como el ADN, el ARN, iones o moléculas polares pueden entrar en su interior. Cromosomas El núcleo de la célula contiene mayoritariamente material genético en forma de moléculas múltiples lineales de ADN. Esas moléculas están organizadas en estructuras llamadas cromosomas, complejas con una gran variedad de proteínas (histonas). El material genético, el ADN, se almacena en cromosomas dentro del núcleo Están organizadas en un complejo proteínico de ADN conocido como cromatina. Durante la división celular la cromatina forma cromosomas bien definidos. Los genes que se encuentra dentro de los cromosomas forman el genoma nuclear de las células. Sin embargo, no son los únicos, la mitocondria de la célula también contiene una pequeña fracción de genes. La longitud total de los 46 ADN que existen en cada una de nuestras células somáticas es de 2 metros. Nucléolo El nucléolo no está rodeado por una membrana, es una estructura muy densa encontrada en el núcleo. Los nucléolos se forman alrededor de las regiones nucleolares organizadoras. Sintetiza y ensambla los ribosomas y el ARN. El número de nucléolos es diferente de especie a especie pero dentro de una misma el número se mantiene. Durante la división celular el nucléolo desaparece. Algunos estudios sugieren que el nucléolo puede estar involucrado en el envejecimiento celular y en la senescencia. Funciones del núcleo Controla las características hereditarias de un organismo. Es responsable de la síntesis proteínica, de la división celular, del crecimiento y de la diferenciación. Almacena el material hereditario en forma de cadenas de ácido desoxirribonucleico (ADN). Ayuda en el intercambio del ADN y ARN (materiales hereditarios) entre el núcleo y el resto de la célula. El nucléolo produce ribosomas, conocidos como fábricas de proteínas. Regula la integridad de los genes y la expresión genética. Tipos de núcleos según sus células El núcleo de células animales Las celulas animales cuentan con un nucleo en su interior encargado de transmitir la herencia genetica El núcleo de las células animales es un orgánulo rodeado por una doble membrana. El núcleo se comunica con el citoplasma celular a través de los poros nucleares. El ADN en el núcleo es el responsable de los caracteres hereditarios y de la síntesis de proteínas. Los genes activos en el ADN son similares, pero algunos pueden ser activados o no dependiendo del tipo específico de célula. Por esta razón una célula muscular es diferente a otra célula, como la del hígado. En las células animales el nucléolo es una estructura muy importante del núcleo, que ayuda a la producción de ribosomas y a la síntesis de proteínas. El núcleo de células vegetales El núcleo de las células vegetales es un orgánulo cubierto por una doble membrana. Controla la actividad de la célula y es conocido como la mente maestra o el centro de control de la célula. Su pared tiene dos capas – la membrana externa y la interna, que encierran un espacio delgado conocido como espacio perinuclear. El nucleo de la celula vegetal es como su control central, encargado de las funciones mas importantes El núcleo se comunica con el citoplasma celular a través de los poros nucleares presentes en la membrana. La membrana celular se encuentra continua con el retículo endoplasmático. El ADN es el responsable de la división celular, el crecimiento y la síntesis proteínica. El núcleo de las células bacterianas Las células bacterianas no contienen núcleo. Los cromosomas bacterianos no están encerrados en una membrana nuclear. El cromosoma es circular y se encuentra localizado en el citoplasma.­­­­ http://comofuncionaque.com/funciones-del-nucleo/