Variabilidad celular según el número de núcleos
Por regla general, la presencia de un solo núcleo de forma redondeada u ovalada (raramente segmentada) es la norma estándar para la mayoría de las células eucariotas. Sin embargo, existen excepciones notables:
- Células binucleadas: características de algunos protozoos, por ejemplo, el paramecio.
- Estructuras multinucleadas: se encuentran en las células hepáticas (hepatocitos), elementos de la médula ósea, células del tejido conjuntivo y en las fibras musculares estriadas.
- Células anucleadas: durante su maduración y diferenciación, algunas estructuras pierden secundariamente el núcleo. Ejemplos clásicos son los eritrocitos maduros de los mamíferos y los tubos cribosos de las plantas angiospermas.
Estructura de la envoltura nuclear
El núcleo está aislado del citoplasma por la cariolema o envoltura nuclear. Consiste en una membrana externa y otra interna, entre las cuales se encuentra un estrecho espacio denominado espacio perinuclear. La membrana externa no está completamente aislada: sus proyecciones se conectan con los canales del retículo endoplásmico (RE), formando un sistema unificado de vías comunicantes.
En los puntos de fusión de las membranas externa e interna se forman los poros nucleares. En su interior se encuentra un complejo proteico de los poros, formado por glóbulos centrales y periféricos estrictamente orientados en el espacio. Este complejo funciona como un estricto puesto de control. Por ejemplo, si las moléculas de ribonucleoproteínas (RNP) presentan defectos debido a mutaciones, o si el ARN mensajero aún no ha madurado y contiene intrones, no se exportan al citoplasma. Estas moléculas defectuosas se retienen en el núcleo y posteriormente son degradadas.
Carioplasma y funciones de los nucléolos
El contenido interno del orgánulo está ocupado por el carioplasma (nucleoplasma o jugo nuclear). Desde el punto de vista físico-químico, es una solución coloidal considerablemente más viscosa que la hialoplasma que rodea al núcleo. Contiene proteínas, enzimas, nucleótidos libres, sales eiones. El carioplasma desempeña funciones fundamentales: actúa como medio para el metabolismo nuclear, asegura el transporte intranuclear de proteínas y ARN, y crea las condiciones para el funcionamiento normal del material genético.
En el carioplasma se localizan uno o varios nucléolos. Estas estructuras fueron descritas por primera vez por el investigador Fontana en 1774. Son formaciones redondeadas, muy densas y no permanentes. Se comportan de manera dinámica durante el ciclo celular: desaparecen por completo al final de la profase de la división celular y se reestructuran solo en la telofase. La tarea principal del nucléolo es la síntesis de subunidades ribosómicas. La ultraestructura del nucléolo depende directamente de la actividad de este proceso: con un alto nivel de síntesis de ARN se observa una gran cantidad de gránulos, mientras que al cesar, los gránulos desaparecen y el nucléolo se transforma en densos centros fibrilares.
Proceso de ensamblaje: la subunidad menor se une al ARNm, luego se le acopla la subunidad mayor, lo que da lugar a la formación de un ribosoma tipo 80S plenamente funcional.
Cromatina y organización del ADN
El material genético del núcleo está representado por la cromatina, una sustancia densa que se tiñe excelentemente con colorantes básicos. Su composición química incluye moléculas de ADN, ARN y proteínas especializadas (histonas y no histonas).
La base de la cromatina es la desoxirribonucleoproteína. La doble hélice de ADN, con un diámetro de tan solo 2 nm, se enrolla alrededor de complejos de proteínas histonas (tipos H1, H2A, H2B, H3, H4). Esta compleja estructura ribonucleoproteica se denomina nucleosoma. Gracias a la organización nucleosómica se logra un empaquetamiento increíblemente compacto: una molécula de ADN con una longitud total de unos 2 metros cabe perfectamente dentro de un núcleo microscópico.
La forma de existencia del material genético varía según la fase de vida de la célula:
- Durante la interfase, se encuentra en forma de cromatina descondensada.
- Durante la división (mitosis o meiosis), la cromatina se condensa al máximo, transformándose en cromosomas compactos.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué proteínas nucleoporinas forman el complejo del poro nuclear?
El complejo del poro nuclear está formado por un gran complejo proteico de filamentos nucleares, las nucleoporinas. Los nombres específicos de las proteínas nucleoporinas individuales no se mencionan en las fuentes.
Según las fuentes, el complejo incluye:
- gránulos proteicos periféricos, situados en la periferia del poro en número de 8 pares;
- gránulo central, situado en el centro y que probablemente actúa como sustrato durante el proceso de transporte activo a través del poro;
- fibrillas, que conectan el gránulo central con los periféricos, con una estructura que recuerda a una rueda de carro;
- diafragma, un fino tabique que cierra la abertura y está atravesado por canales cilíndricos.
Para memorizar los cinco tipos de histonas (H1, H2A, H2B, H3, H4) se puede utilizar la asociación: «El primero (1), dos dos con letras (2A, 2B), el tercero (3) y el cuarto (4): todas las histonas en su lugar».
Preguntas de clases y exámenes
¿Tienen núcleo todas las células eucariotas?
En la gran mayoría de los casos, sí. Sin embargo, algunas células altamente especializadas, como los eritrocitos de los mamíferos y los tubos cribosos de las plantas, pierden secundariamente el núcleo durante el proceso de diferenciación.
¿Qué ocurre con las moléculas de ARN dañadas en el núcleo?
El complejo del poro nuclear ejerce un control estricto. Las ribonucleoproteínas defectuosas y los ARNm inmaduros (con intrones) no se dejan pasar al citoplasma, se retienen en el núcleo y posteriormente se degradan.
¿En qué se diferencian la cromatina y los cromosomas?
Químicamente es la misma sustancia (un complejo de ADN y proteínas). La cromatina es la forma de trabajo, menos densa, de empaquetamiento del material genético en la interfase, mientras que los cromosomas son la forma más compacta que se forma durante la división celular.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de formación y funcionamiento del complejo del poro proteico.
- Proceso detallado del ensamblaje de las subunidades ribosómicas (80S) en el nucléolo.
- Niveles de compactación del ADN: desde el nucleosoma hasta el cromosoma metafásico.
- Características de la unión de la membrana nuclear externa con los canales del RE.
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