Estructura y Función del Núcleo Celular Eucariota: Composición, Cromatina y Cromosomas

Estructura y Función del Núcleo Celular Eucariota

Definición

El núcleo es un orgánulo de doble membrana, característico de las células eucariotas, que contiene el material genético (ADN) y donde se sintetizan los distintos tipos de ARN.

Características Generales

• Número: Generalmente, hay un núcleo en cada célula. Excepciones: glóbulos rojos de mamíferos (sin núcleo), hepatocitos (binucleadas), células musculares (polinucleadas).
• Forma: Normalmente esférica, puede aparecer ovalado, lobulado o irregular según el tipo celular y la fase en la que se encuentre.

Composición y Estructura del Núcleo

• Envoltura nuclear: Membrana doble que separa el contenido del núcleo del citoplasma.
  • La membrana nuclear externa se continúa con la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER).
  • La membrana nuclear interna delimita al núcleo.
• Poros nucleares: Son orificios circulares que se distribuyen a lo largo de la envoltura nuclear. Son estructuras complejas y dinámicas formadas por varias proteínas que regulan los intercambios de moléculas entre el núcleo y el citosol (entrada de: nucleótidos, histonas, proteínas ribosómicas y enzimas de la duplicación y transcripción; salida de: ARNm y subunidades ribosómicas).
• Nucleoplasma: Es el medio interno nuclear formado por agua y gran cantidad de proteínas (ej. enzimas relacionados con la replicación y transcripción).
• Nucléolo: Estructura densa y esférica formada por ARN ribosómico y proteínas.
  • Función del nucléolo: síntesis de ARNr y formación de las subunidades ribosómicas (unión del ARNr con proteínas ribosómicas fabricadas en el citosol).
• Cromatina: Constituye el material genético del núcleo en interfase (fase previa a la división celular).

Composición y Función de la Cromatina

• Composición: Moléculas de ADN, en distintos grados de condensación, asociadas a proteínas (histonas).
• Función: Contiene la información genética codificada necesaria para la síntesis de proteínas.

Estructura de la Cromatina

Las moléculas de ADN se condensan en el núcleo, lo que permite empaquetar gran cantidad de ADN en un espacio muy reducido.

Existen varios niveles de empaquetamiento:

1. La molécula de ADN se asocia a las histonas de la siguiente manera:
   • Las histonas se disponen en grupos de 8 moléculas (octámero de histonas).
   • El filamento de ADN rodea a cada octámero girando 2 veces en torno a cada uno de ellos.
   • La unidad formada por un octámero de histonas y el filamento de ADN que lo envuelve se llama nucleosoma.
   • El conjunto de nucleosomas forma un filamento similar a un “collar de perlas” y se denomina fibra de 10 nm.
2. La fibra de 10 nm se enrolla sobre sí misma en forma de hélice, dando lugar a una fibra de 30 nm de diámetro o solenoide.
3. La fibra de 30 nm se pliega formando bucles, constituyendo una fibra de 300 nm.
4. Cuando la célula va a dividirse, la fibra de 300 nm se enrolla sobre sí misma generando una fibra de 700 nm de diámetro, que constituye el grado máximo de condensación de la cromatina, es decir, el cromosoma.

Estructura de los Cromosomas

Representan el máximo estado de condensación de la cromatina y aparecen durante el proceso de división celular.

Están constituidos por:

• Dos cromátidas: Dos fibras de ADN idénticas entre sí (resultado de la duplicación del ADN), simétricas y dispuestas paralelamente.
• Centrómero: Estrechamiento que mantiene unidas a las cromátidas.
• Telómero: Extremos de los cromosomas.
• Constricciones secundarias: Estrechamientos que pueden aparecer a lo largo del cromosoma.
• Cinetocoro: Estructura proteica en forma de disco situada en el centrómero. Es el punto de unión del cromosoma a los microtúbulos del huso mitótico.