NÚCLEO CELULAR El componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al microscopio es el núcleo. Es el centro de control celular y encierra la información genética que le otorga a cada célula las características morfológicas, morfológicas, fisiológicas fisi ológicas y bioquímicas que le son s on propias. propias. Es imprescindible para la sobrevida de la célula.
Características del núcleo interfásico En los períodos no divisionales el núcleo no presenta en general cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico. ESTRUCTURA
En todas las células se encuentra un núcleo con características morfológicas morfológicas similares si milares j ugo nuclear, cromatina o cromosomas y nucléolo, y constituidas por una membrana nuclear, jugo hablándose en estos casos de núcleos típicos . (Nucleoide:
no existe núcleo como una estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el citoplasma no existe carioteca que limite y encierre lo componentes nucleares)
FORMA
La forma del núcleo puede ser regular o irregular Regular : esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la célula. Es decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula. Irregular : como en los glóbulos blancos polimorfonucleares, su morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al núcleo. TAMAÑ O
u tamaño es variable varia ble pero en general guarda relación con la célula. Podemos referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en micrones. O hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación núcleo citoplasma. S
ON P OSICI ON
a posición del núcleo varía según el tipo de célula considerada y según la materia acumulada en la célula. L
Cada célula tiene el núcleo en una posición característica característica en casi todas las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal.
NÚ MER MERO
a mayoría de las células son mononucleadas pero las hay binucleadas ( células Cartilaginosas, células Hepáticas) multinucleadas ( fibra muscular estriada) L
O ESQUEMA DE N UCLEO INT ERFAS IC
Envoltura nuclear membrana nuclear o carioteca u importancia radica en que el proceso de transcripción de AR N, a partir de AD N está físicamente separado tanto en el tiempo como en el espacio del sitio de la síntesis proteica, traducción. En las procariotas existe poca posibilidad de alterar el AR N que se ha transcripto antes de que sea traducido a proteína, en cambio en las eucariotas los AR N que se han transcripto pueden ser extensamente alterados ( revisados, madurados) en el núcleo antes de su traducción a proteína en el citoplasma. Esto se denomina procesamiento de AR N. S
Al microscopio electrónico se presenta como una doble membrana ( dos membranas de 90 A y un espacio intermedio de 140 A). Podemos observar que la cromatina tiende a adherirse a su cara interna; mientras que a su cara externa se adhieren los ribosomas. La composición química es de tipo lipoproteica. Posee múltiples poros cuyo diámetro oscila en los 80nm.
oro: estructura supramolecular que parece estar organizada y mantenida en su lugar mediante
P
la lamina nuclear una red proteica que tapiza la parte interior de la membrana nuclear interna y ayuda a configurar el núcleo y a organizar a los cromosomas.
Existe una interesante comunicación entre la membrana nuclear y el retículo endoplásmico, ( la membrana nuclear externa forma un todo continuo con la membrana del retículo) también sabemos que en la profase de la mitosis al desaparecer la membrana esta pasa a formar parte del retículo para en la telofase volverse a formar en cada célula hija a expensas de aquel.
Jugo nuclear, cariolinfa, carioplasma El jugo nuclear está en amplia comunicación con el jugo citoplasmático merced a los poros de la membrana. Al igual que en el citoplasma, por la cariolinfa circulan iones diversos, moléculas pequeñas, macromoléculas, etc.
N UCLE OLO
Es la fábrica celular donde se producen los ribosomas. Para poder construir sus 10 millones de ribosomas, una célula en crecimiento debe sintetizar en cada generación celular 10 millones de copias de cada tipo de molécula de AR Nr y esto solo puede lograrse gracias a que la célula tiene varias copias de los genes que codifican los AR Nr ( genes de AR Nr ). Las células humanas contienen unas 200 copias de AR Nr distribuidas en pequeños grupos en cinco cromosomas diferentes. Los nucléolos se dispersan durante la mitosis y se reconstruyen en localizaciones específicas que se denominan organizadores nucleolares , estas zonas se reconocen por presentarse como una constricción secundaria del cromosoma donde se ubican bucles de AD N.
El AR Nr recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas conformando las subunidades mayor y menor para ser luego exportadas por separado al citoplasma en tiempos también distintos. Estructura esferoide casi siempre presente en las células cuyo n° oscila entre 1 y 3. En él podemos distinguir dos zonas: ona granular , formada por partículas de ribosomas en distintos estadios de ensamblado mide
Z
entre 15 y 20 nm y ocupa la parte periférica del nucléolo. Z ona fibrilar , mide entre 5 y 10 nm y ocupa una región más céntrica.
A diferencia de los orgánulos celulares el nucléolo carece de membranas, su ta maño varía en diferentes células y puede variar dentro de una misma célula. ESQUEMA DE N UCLEOLO
CROMATI NA
El ADN es el principal componente genético de la célula y el que lleva la información codificada de una célula a otra y de un organismo a otro. En las células eucariotas el ADN no se encuentra suelto sino unido a proteínas específicas llamadas
histonas con las que forma una compleja estructura denominada cromatina ( también se encuentran otros tipos de proteínas cromosómicas no específicas y pequeñas cantidades de AR N). Las histonas son cinco proteínas diferentes básicas, de carga positiva, esta propiedad hace que se unan fuertemente al AD N que es ácido, de carga negativa. a cromatina se presenta como una fibra de 10 nm como primer grado de organización ( aunque no es muy probable que podamos observarla en este estado, no en forma natural al menos). L
El plegado de ADN es importante en las células eucarióticas por dos motivos: en primer lugar es esencial para disponer las grandes moléculas de AD N en forma ordenada dentro del núcleo celular. En segundo lugar la manera en que se pliega una región del genoma de una célula en particular determina la actividad de los genes de esta región y es aquí donde las histonas cumplen un papel primordial. as histonas pueden ser agrupadas en dos:
L
1.
Histonas nucleosómicas
H2A, H2B, H3, H4 que son las responsables del plegado del
ADN en los nucleosomas.
2.
Histonas H1
responsables del plegado de los nucleosomas en la fibra cromatínica de
30 nm.
i se estirara la doble hélice de AD N de cada cromosoma humano este mediría aproximadamente 5 cm. Las histonas son las responsables de empaquetar esta larga molécula de AD N dentro de un núcleo de unos pocos micrones de diámetro. S
Existen diversos grados de empaquetamiento y la unidad fundamental es el nucleosoma. Él confiere a la cromatina su aspecto de cuentas ensartadas, cada cuenta nucleosómica posee un conjunto de 8 moléculas de histonas, 2 copias de cada una de las cuatro histonas nucleosómicas. Estas moléculas forman un núcleo proteico alrededor del cual se enrolla el fragmento de AD N de doble hebra.
Cada cuenta está separada de la siguiente por una región de AD N espaciador que junto con la cuenta nucleosómica constituye un nucleosoma completo. El sistema de cuentas debe condensarse aún más para esto los nucleosomas se empaquetan entre sí, esta forma básica de empaquetamiento recibe el nombre de fibra cromatínica de 30 nm. De este empaquetamiento es responsable la histona 1. El empaquetamiento continúa aún más, cuando se observa la estructura de ciertos cromosomas esto aparecen organizados en una serie de dominios estructurales en forma de bucle la hipótesis que se sostiene en este sentido es que las zonas de bucles de cromatina se establecen y mantienen por acción de ciertas proteínas.
a cromatina durante el ciclo celular presenta distintos aspectos que ilustramos mediante un esquema del ciclo de condensación ² descondensación de los cromosomas. En G1 los cromosomas están dispersos; en S se produce la duplicación que se completa en G2. En la metafase, M, y en la anafase, A, la condensación es máxima y se ven los dos centrómeros ( flechas). L
C iclo de condensación ²
descondensación de los cromosomas
CROM OS OMAS
Durante la división celular la cromatina se compacta haciéndose visible al microscopio y recibiendo el nombre de cromosomas. Estos pueden clasificarse según su forma que depende de la ubicación del centrómero en: Telocéntrico: un solo brazo centrómero en uno de sus extremos. M etacéntrico : los brazos son iguales centrómero en el centro. S ubmetacéntrico: centrómero en medio de dos brazos desiguales.
Acrocéntrico:
brazos desiguales, poseen constricción primaria, secundaria y
satélite C OM P ON E N TES DEL CROM OS OMA
En los cromosomas condensados es posible distinguir varios elementos: CROMATIDA : en la metafase cada cromosoma está formado por dos componentes simétricos cada uno de los cuales contiene una molécula de ADN. CENT OMERO O C IN ET OCORO : es la región del cromosoma donde convergen fibras del huso mitótico, se encuentra en una parte más delgada del cromosoma constricción primaria. T ELOMERO: extremo del cromosoma se cree que su función es evitar que se "peguen" o fusionen con otros fragmentos. Zona que no posee información genética. I C C IÓN SECU NDAR I A : son constantes en su posición y tamaño, CON S TR resultan útiles para identificar un cromosoma en particular.
os organizadores nucleolares son ciertas construcciones secundarias las que los genes codifican a los AR Nr. L
las la
en
En el hombre los organizadores nucleolares se hallan en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 todos ellos son acrocéntricos y tienen un pequeño cuerpo redondeado ( satélite) separado del resto del cromosoma por la constricción secundaria. CARI OTI PO
Conjunto de características que permiten reconocer la dotación cromosómica de una célula. Es propio de cada especie y se identifica por el número de cromosomas y por el tamaño y forma de éstos. Para su reconocimiento son importantes ciertas características, como la posición del centrómero y la presencia de satélites, entre otras.
os pares de cromosomas iguales, denominados homólogos, se ordenan por tamaños decrecientes. Si tienen el mismo tamaño se atiende a la posición del centrómero. Así, los 23 pares de cromosomas en el cariotipo humano se han reunido en siete grupos. Para que la identificación sea más ajustada se realizan técnicas de tinción diferencial que delimitan regiones específicas en cada par de cromosomas. Esta técnica se llama bandeado cromosómico. L
No
existe relación entre el cariotipo de una especie y su complejidad anatómica y fisiológica. El interés en la cariotipificación recibió gran ímpetu tras descubrirse que la presencia de un cromosoma extra podría asociarse a un importante problema patológico, el síndrome de Down. os cromosomas que aparecen en el cariotipo humano son característicamente cromosomas metafásicos, cada uno consistente en dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Para preparar un cariotipo a los glóbulos blancos sanguíneos en vías de dividirse se los detiene en metafase agregando colchicina, que impide los pasos posteriores de la mitosis. Luego de tratarlos y teñirlos, los cromosomas se fotografían, se amplían, se recortan y se ordenan de acuerdo con su tamaño. L
,
El número diploide normal de cromosomas del ser humano es de 46 y consiste en 22 pares de autosomas y os dos cromosomas sexuales. Los autosomas se agrupan por tamaños ( A, B, C, etc.) y después se aparean los homólogos probables. La mujer normal tiene dos cromosomas X y el hombre normal, tiene un cariotipo similar al visto en la figura anterior, con un cromosoma X y otro Y. G E NOTI PO
na de las distinciones más importantes que ayudaron al desarrollo de los estudios sobre la herencia en general, y a los principios mendelianos en particular, fue la separación entre genotipo y fenotipo que estableció el botánico danés Wilhelm Johannsen en 1911. El genotipo se refiere a los genes que el organismo tiene y es capaz de transmitir a la siguiente generación. El fenotipo se refiere a la apariencia ( en términos de caracteres) que muestra un organismo. U
Algunas veces, aunque no siempre, los fenotipos reflejan el genotipo, como en el caso de genes recesivos duplicados; pero si un organismo posee un gen dominante y uno recesivo,
el fenotipo corresponderá a aquel cuya característica sea dominante, enmascarando la presencia del gen recesivo. La importancia de esta distinción subyace en su insistencia sobre el hecho de que la única forma de determinar el genotipo es a través de experimentos de reproducción, no simplemente mediante el examen del fenotipo de un organismo. Podemos definir entonces al genotipo como la constitución genética de una célula individual u organismo en relación con un solo rasgo o un conjunto de rasgos; también puede considerarse como la suma total de los genes presentes en un individuo. G E NOMA
odos los seres vivos poseen un genoma, el cual constituye el conjunto de instrucciones necesarias para la formación del organismo. El genoma está compuesto siempre por ácido nucleico, normalmente AD N ( ácido desoxirribonucleico) y en el caso de algunos virus, por AR N ( ácido ribonucleico). El genoma consta de un número determinado de genes, cada uno de los cuales es un segmento de ácido nucleico y codifica una proteína específica. Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de unidades elementales llamadas nucleótidos, que abreviadamente se representan por las letras A, T, C, G en el caso del AD N y A, U, C y G en el AR N. Pueden aparecer en cualquier orden dentro de la cadena. Las proteínas también son polímeros lineales cuyas unidades elementales son los veinte aminoácidos proteicos. La interrelación entre la secuencia nucleotídica de un gen y la secuencia de aminoácidos de la proteína correspondiente, es lo que se conoce como el código genético. Cada aminoácido está codificado por tres nucleótidos ( 1 triplete) y como hay 20 aminoácidos para 64 tripletes ( 4×4×4), muchos aminoácidos se corresponden con más de 1 triplete. T
a estructura molecular del AD N es una doble hélice, formada por 2 hebras complementarias de ácido nucleico. Una hebra contiene la secuencia de un gen y la otra la secuencia complementaria. Esto es posible gracias al apareamiento de los cuatro nucleótidos ( A con T y C con G). La replicación o duplicación del genoma transcurre de la siguiente manera: se separa la doble hélice y se van sintetizando 2 nuevas hebras complementarias a partir de las hebras molde originarias, el proceso rinde 2 moléculas idénticas de ADN en doble hélice. L
a mayoría de las características físicas humanas están influidas por múltiples variables genéticas, así como por el medio. Algunas, como la talla, pose en un fuerte componente genético, mientras que otras, como el peso, tienen un componente ambiental muy importante. Sin embargo, parece que otros caracteres, como los grupos sanguíneos y los antígenos implicados en el rechazo de trasplantes, están totalmente determinados por componentes genéticos. No se conoce ninguna situación debida al medio que varíe estas características. Desde hace poco tiempo, los antígenos de trasplante se estudian en profundidad debido a su interés médico. Los más importantes son los que se deben a un grupo de genes ligados que se denominan complejo H LA. Este grupo de genes no sólo determina si el trasplante de órganos será aceptado o rechazado, sino que también está implicado en la resistencia que opone el organismo a varias enfermedades ( entre las que se incluyen alergias, diabetes y artritis). L
a susceptibilidad a padecer ciertas enfermedades tiene un componente genético muy importante. Este grupo incluye la esquizofrenia, la tuberculosis, la malaria, varias formas de cáncer, la migraña, las cefaleas y la hipertensión arterial. Muchas enfermedades infrecuentes están originadas por genes recesivos, y algunas por genes dominantes. L
os biólogos tienen un gran interés en el estudio e identificación de los genes. Cuando un gen determinado está implicado en una enfermedad específica, su estudio es muy importante desde el punto de vista médico. El genoma humano contiene entre 50.000 y 100.000 genes, de los que cerca de 4.000 pueden estar asociados a enfermedades. El Proyecto del genoma humano, coordinado por múltiples instituciones, se inició en 1990 para establecer el genoma humano completo. L
El objetivo último de la representación y secuenciación del genoma es asociar rasgos humanos específicos y enfermedades heredadas con genes situados en lugares precisos de los cromosomas. Cuando se termine, el Proyecto Genoma Humano proporcionará un conocimiento sin precedentes de la organización esencial de los genes y cromosomas humanos. Promete revolucionar el tratamiento y la prevención de numerosas enfermedades humanas, ya que penetrará en los fenómenos bioquímicos básicos que las sustentan.
