Video: Núcleo celular

Todo equipo necesita un líder. Un equipo sin líder es como un barco sin capitán, carece de dirección, aunque tenga el potencial para hacer grandes cosas. En nuestras células, el núcleo asume la responsabilidad de ser el capitán con todos los orgánulos trabajando juntos como la tripulación en este barco microscópico. Y en este videotutorial, vamos a aprender más sobre el capitán de nuestra célula, el núcleo.

El núcleo es el centro de comando. Tiende a ser el orgánulo más prominente en la célula. Usualmente es grande, redondo u ovalado, y se ubica hacia el centro de la célula. Sin embargo, no todas las células se ven iguales. Algunas células, como las del músculo esquelético, son multinucleadas, lo que significa que tienen múltiples núcleos, y estos son más periféricos. Por otro lado, los glóbulos rojos maduros no tienen núcleo en absoluto.

En células típicas, el núcleo es un orgánulo membranoso, es decir, está rodeado por una membrana. Consta de tres partes principales: la envoltura nuclear, la cromatina y los nucleolos. La envoltura nuclear rodea al nucleoplasma, una sustancia similar al gel que contiene agua y otros componentes como enzimas y nucleótidos. Junto con el nucleoplasma, el núcleo contiene ADN y proteínas en forma de cromatina filiforme, junto con regiones especializadas conocidas como nucleolos.

Aprendamos más sobre su estructura, paso a paso. Comenzaremos con la envoltura nuclear.

Así como la célula está rodeada por una membrana celular, también conocida como membrana plasmática, que separa el contenido de la célula del ambiente extracelular, el núcleo tiene una envoltura nuclear formada por una bicapa de fosfolípidos que separa su contenido del citoplasma. Esta es una barrera selectivamente permeable y consiste en dos membranas, una membrana nuclear externa y una membrana nuclear interna, separadas por un espacio perinuclear.

La membrana externa se orienta hacia el citoplasma ya que su superficie está salpicada de ribosomas. Es continua con el retículo endoplasmático rugoso, que también tiene ribosomas. Esto hace que el espacio perinuclear sea continuo con el lumen del retículo endoplasmático rugoso. La membrana interna se orienta hacia el nucleoplasma y está asociada con una malla de proteínas conocida como lámina nuclear. Estos filamentos intermedios no solo proporcionan soporte a la envoltura nuclear sino que también ayudan a mantener la forma del núcleo. 

El núcleo y el citoplasma se comunican a través de poros en la envoltura conocidos como poros nucleares. Estos complejos proteicos permiten que las sustancias entren y salgan del núcleo. Los iones y solutos pequeños pueden pasar libremente mientras que el transporte de macromoléculas más grandes está regulado.

¿Por qué las sustancias necesitarían entrar o salir del núcleo?

El núcleo almacena la mayor parte del material genético de la célula en forma de ácido desoxirribonucleico de doble cadena, ADN. El ADN contiene el plan maestro para las funciones celulares y la herencia en forma de genes. Los genes dirigen la síntesis de proteínas necesaria para las actividades celulares. Sin embargo, el ADN no puede abandonar el núcleo, por lo que sintetiza ácido ribonucleico, ARN, mediante un proceso conocido como transcripción. Este ARN luego abandona el núcleo y guía la síntesis de proteínas en los ribosomas del citoplasma.

Un tipo de ARN, conocido como ARN ribosomal, se transcribe en estructuras especializadas del núcleo conocidas como el nucléolo. Estas son las fábricas de ribosomas de la célula. Aquí, el ARN ribosomal se transcribe y se asocia con proteínas ribosómicas. Las etapas tempranas del ensamblaje de subunidades ribosómicas tienen lugar dentro del núcleo. Abandonan el núcleo para ensamblarse completamente en ribosomas maduros, listos para la síntesis de proteínas.

Además de los nucléolos, el núcleo contiene una estructura muy importante conocida como cromatina.

La cromatina es nuestro ADN. Un solo núcleo celular humano puede contener hasta aproximadamente 2 metros de ADN. Eso es mucho para caber en nuestro núcleo microscópico. Se empaqueta en el núcleo de una manera muy organizada, perfectamente plegado y empaquetado en forma de cromatina. Veamos cómo sucede esto.

La cromatina es un complejo de ADN y otras proteínas. Las que ayudan a empaquetarlo se conocen como proteínas histonas. El ADN se enrolla alrededor de las proteínas histonas formando un nucleosoma. Estas son las unidades más pequeñas de la estructura de cromatina. Los nucleosomas están conectados entre sí por tramos cortos de ADN enlazador. Estas unidades repetitivas semejan cuentas en un collar. La cadena de nucleosomas se enrolla aún más para formar fibras de cromatina, las cuales forman bucles en el armazón proteico.

Dos formas de cromatina pueden encontrarse en el núcleo. Una forma está dispersa libremente, es abierta y transcripcionalmente activa. Esta se conoce como eucromatina. La otra forma es la heterocromatina, que está densamente empaquetada y generalmente inactiva. Sin embargo, algunos tipos de heterocromatina pueden volverse activos cuando se modifican. Los núcleos contienen tanto eucromatina como heterocromatina en diferentes proporciones dependiendo de su actividad.

La cromatina es la forma dispersa libremente del material genético en células no divididas. Durante la división celular, se condensa para formar cromosomas.

Las células humanas típicamente tienen 46 cromosomas. Una excepción a esto son las células sexuales, el óvulo y la célula de esperma. Tienen la mitad del número de cromosomas, porque durante la fertilización, se unen para restaurar el número de cromosomas de la descendencia de vuelta a 46.

Las células somáticas, que son células del cuerpo, son diploides porque tienen 46 cromosomas en 23 pares. Cada progenitor biológico contribuye con un cromosoma en cada par. Por otro lado, las células sexuales, o gametos, que tienen la mitad del número de cromosomas, son células haploides con 23 cromosomas. Veintidós de los veintitrés pares de cromosomas son autosomas. Cada par tiene un cromosoma materno y uno paterno formando cromosomas homólogos.

El par 23 son alosomas, o cromosomas sexuales, X e Y. Biológicamente, las mujeres tienen dos cromosomas X; un cromosoma X materno y un cromosoma X paterno. Los hombres tienen un cromosoma X materno y un cromosoma Y paterno.

La técnica de laboratorio utilizada para visualizar y analizar el número y la morfología de los cromosomas se conoce como cariotipo. Esto se hace generalmente durante la metafase de la división celular ya que es cuando los cromosomas son más visibles. Es cuando se ven como una X. Estos no son cromosomas X sino que tienen forma de X porque se duplican antes de que la célula se divida para que cada célula hija pueda obtener la misma cantidad de cromosomas.

En esta etapa, cada cromosoma tiene un par de cromátides hermanas idénticas que representan el ADN duplicado, mantenidas unidas en una constricción conocida como centrómero. El centrómero divide el cromosoma en dos brazos: un brazo corto o brazo p y un brazo largo o brazo q. Los extremos o puntas del cromosoma tienen regiones protectoras conocidas como telómeros.

Una vez que se completa la división celular, los cromosomas se descondensan y regresan a ser un ovillo de hilo. Vuelve a ser cromatina otra vez. Así, el núcleo almacena material genético en forma de ADN y cromatina, tiene toda la maquinaria requerida para la replicación del ADN antes de la división celular, y sintetiza ARN y subunidades ribosomales, que salen del núcleo para ejecutar la síntesis de proteínas.

Eso concluye este videotutorial sobre nuestro capitán de barco, el núcleo.

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¡Hasta la próxima y feliz estudio!