Funciones del núcleo celular

Introducción

El núcleo celular (núcleo) forma el orgánulo más grande de células eucariotas y está ubicado en el citoplasma, separado por una doble membrana (envoltura nuclear). Como portador de la información genética, el núcleo celular contiene la información genética en forma de cromosomas (cadena de ADN) y, por lo tanto, juega un papel esencial en la herencia. La mayoría de las células de mamíferos tienen un solo núcleo; esta es redonda y tiene un diámetro de 5 a 16 micrómetros. Con ciertos tipos de células, p. Ej. Las fibras musculares, o células especializadas en los huesos, pueden tener más de un núcleo.

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Funciones del núcleo celular

El núcleo celular es el orgánulo más importante de una célula y constituye el 10-15% del volumen celular. El núcleo contiene la mayor parte de la información genética de una célula. En los seres humanos, además del núcleo celular, las mitocondrias también contienen ADN ("ADN mitocondrial"). Sin embargo, el genoma mitocondrial solo codifica unas pocas proteínas, que se necesitan principalmente en la cadena respiratoria para la producción de energía.

Lea más sobre esto en:

• Mitocondrias
• Respiración celular en humanos (cadena respiratoria)

Ilustración de un núcleo celular

1. Nucleo celular -
   Núcleo
2. Membrana nuclear exterior
   (Membrana nuclear)
   Nucleolema
3. Membrana nuclear interna
4. Corpúsculos nucleares
   Nucleolo
5. Plasma nuclear
   Nucleoplasma
6. Hilo de ADN
7. Poro nuclear
8. Cromosomas
9. célula
   Celulla
   A - núcleo
   Célula B

Puede encontrar una descripción general de todas las imágenes del Dr.-Gumpert en: imágenes médicas

Almacenamiento de información genética

Como almacén de ácido desoxirribonucleico (ADN), el núcleo celular es el centro de control de la célula y regula muchos procesos importantes del metabolismo celular. El núcleo celular es esencial para el funcionamiento de una célula. Por lo general, las células sin núcleo no pueden sobrevivir. Una excepción a esto son los glóbulos rojos nucleados (Eritrocitos). Además de las funciones reguladoras, las tareas del núcleo celular incluyen el almacenamiento, duplicación y transferencia de ADN.

El ADN se encuentra en forma de una doble hélice larga, similar a una hebra, en el núcleo celular, donde se empaqueta de forma compacta en cromosomas con proteínas centrales, las histonas. Los cromosomas constan de cromatina, que solo se condensa para formar cromosomas visibles microscópicamente durante la división celular. Cada célula humana contiene 23 cromosomas, cada uno por duplicado, que se heredan de ambos padres. La mitad de los genes de una célula provienen de la madre y la otra mitad del padre.

El núcleo celular controla los procesos metabólicos dentro de la célula utilizando moléculas mensajeras hechas de ARN. La información genética codifica proteínas que son responsables de la función y estructura de la célula. Si es necesario, ciertas secciones del ADN, llamadas genes, se transcriben a una sustancia mensajera (ARN mensajero o ARNm). El ARNm que se forma abandona el núcleo celular y sirve como molde para la síntesis de las proteínas respectivas.

Piense en el ADN como una especie de lenguaje encriptado compuesto por cuatro letras. Estas son las cuatro bases: adenina, timina, guanina y citosina. Estas letras forman palabras, cada una compuesta por tres bases, llamadas codones.

Cada codón codifica un aminoácido específico y, por lo tanto, forma la base para la biosíntesis de proteínas, porque la secuencia de bases de los genes se traduce en una proteína al unir los aminoácidos respectivos. La totalidad de esta información cifrada se llama código genético. La secuencia específica de las bases hace que nuestro ADN sea único y determina nuestros genes.

Pero no solo las bases están involucradas en la estructura del ADN. El ADN está compuesto por nucleótidos en fila, que a su vez consisten en un azúcar, un fosfato y una base. Los nucleótidos representan la columna vertebral del ADN, que tiene la forma de una doble hélice helicoidal. Además, esta hebra se condensa aún más para que encaje en el pequeño núcleo de la célula. Luego también hablamos de cromosomas como la forma de empaquetado del ADN. Con cada división celular, se copia el ADN completo para que cada célula hija también contenga la información genética completamente idéntica.

Cromosomas utilizados para empaquetar el ADN

Un cromosoma es una determinada forma de empaquetado de nuestro material genético (ADN) que solo es visible durante la división celular. El ADN es una estructura lineal que es demasiado larga para caber en nuestro núcleo celular en su estado natural. Este problema se resuelve mediante varias espirales de ADN que ahorran espacio y la incorporación de pequeñas proteínas alrededor de las cuales el ADN puede continuar envolviéndose. La forma más compacta de ADN son los cromosomas. Bajo el microscopio, aparecen como pequeños cuerpos en forma de varilla con una constricción central. Esta forma de ADN solo se puede observar durante la división celular, es decir, durante la mitosis. La división celular, a su vez, se puede dividir en varias fases, por lo que los cromosomas están mejor representados en la metafase. Las células normales del cuerpo tienen un doble juego de cromosomas, que consta de 46 cromosomas.

Más información sobre la división del núcleo celular está disponible en: Mitosis

ARN como parte del núcleo celular

El ARN describe el ácido ribonucleico, que tiene una estructura similar a la del ADN. Sin embargo, esta es una estructura monocatenaria, que se diferencia del ADN en componentes individuales. Además, el ARN también es mucho más corto que el ADN y tiene varias tareas diferentes en comparación con él. De esta forma, el ARN se puede dividir en diferentes subgrupos de ARN que realizan diferentes tareas. Entre otras cosas, el ARNm juega un papel importante durante la división del núcleo celular. Al igual que el tRNA, también se utiliza en la producción de proteínas y enzimas. Otro subgrupo de ARN es el ARNr, que forma parte de los ribosomas y, por tanto, también participa en la producción de proteínas.

Síntesis de proteínas

El primer paso en la biosíntesis de proteínas es la transcripción del ADN en ARNm (transcripción) y tiene lugar en el núcleo celular. Una hebra de ADN sirve como molde para una secuencia de ARN complementaria. Sin embargo, dado que no se pueden producir proteínas dentro del núcleo celular, el ARNm formado debe descargarse en el citoplasma y llevarse a los ribosomas, donde tiene lugar la síntesis real de las proteínas. Dentro de los ribosomas, el ARNm se convierte en una secuencia de aminoácidos que se utilizan para construir proteínas. Este proceso se conoce como traducción.

Antes de que el ARN mensajero pueda ser transportado fuera del núcleo, primero se procesa en muchos pasos, es decir, ciertas secuencias se agregan o se cortan y se juntan nuevamente. Esto significa que pueden surgir diferentes variantes de proteínas a partir de una transcripción. Este proceso permite a los humanos producir una gran cantidad de proteínas diferentes con relativamente pocos genes.

Replicación

Otra función importante de la célula, que tiene lugar en el núcleo celular, es la duplicación del ADN (Replicación). En una célula hay un ciclo constante de acumulación y descomposición: las proteínas viejas, los contaminantes y los productos metabólicos se descomponen, se deben sintetizar nuevas proteínas y se debe producir energía. Además, la célula crece y se divide en dos células hijas idénticas. Sin embargo, antes de que una célula pueda dividirse, primero debe duplicarse toda la información genética. Esto es importante porque el genoma de todas las células dentro de un organismo es absolutamente idéntico.

La replicación tiene lugar en un momento definido con precisión durante la división celular en el núcleo celular; Ambos procesos están estrechamente relacionados y controlados por determinadas proteínas (Enzimas) regulado. Primero, el ADN de doble hebra se separa y cada hebra sencilla sirve como molde para la posterior duplicación. Para hacer esto, varias enzimas se acoplan al ADN y complementan la hebra simple para formar una nueva doble hélice. Al final de este proceso, se ha creado una copia exacta del ADN, que se puede transmitir a la célula hija cuando se divide.

Sin embargo, si ocurren errores en una de las fases del ciclo celular, pueden desarrollarse varias mutaciones. Existen varios tipos de mutaciones que pueden ocurrir de manera espontánea durante diferentes fases del ciclo celular. Por ejemplo, si un gen es defectuoso, se denomina mutación genética. Sin embargo, si el error afecta a ciertos cromosomas o partes de los cromosomas, entonces se trata de una mutación cromosómica. Si el número de cromosomas se ve afectado, entonces conduce a una mutación del genoma.

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Poros nucleares y vías de señalización.

La doble membrana de la envoltura nuclear tiene poros que sirven para el transporte selectivo de proteínas, ácidos nucleicos y sustancias señalizadoras fuera y dentro del núcleo.

Ciertos factores metabólicos y sustancias de señalización ingresan al núcleo a través de estos poros e influyen en la transcripción de ciertas proteínas allí. La conversión de información genética en proteínas está estrictamente controlada y regulada por muchos factores metabólicos y sustancias señalizadoras, se habla de expresión génica. Muchas vías de señalización que tienen lugar en una célula terminan en el núcleo, donde influyen en la expresión génica de determinadas proteínas.

Cuerpo nuclear (nucleolo)

Dentro del núcleo de las células eucariotas se encuentra el nucleolo, el cuerpo nuclear. Una célula puede contener uno o más nucleolos, y las células que son muy activas y se dividen con frecuencia pueden contener hasta 10 nucleolos.

El núcleo es una estructura esférica y densa que puede verse claramente con el microscopio óptico y está claramente definida dentro del núcleo celular. Forma un área funcionalmente independiente del núcleo, pero no está rodeada por su propia membrana. El nucleolo está formado por ADN, ARN y proteínas que se encuentran juntas en un conglomerado denso. La maduración de las subunidades ribosómicas tiene lugar en el nucleolo. Cuantas más proteínas se sintetizan en una célula, más ribosomas se necesitan y, por tanto, las células metabólicamente activas tienen varios cuerpos nucleares.

Función del núcleo en la célula nerviosa.

El núcleo de una célula nerviosa tiene una variedad de funciones. El núcleo de una célula nerviosa se encuentra en el cuerpo celular (Soma) junto con otros componentes celulares (orgánulos), como el retículo endoplásmico (RE) y el aparato de Golgi. Como en todas las células del cuerpo, el núcleo celular contiene la información genética en forma de ADN. Debido a la presencia de ADN, otras células del cuerpo pueden duplicarse a través de la mitosis. Sin embargo, las células nerviosas son células muy específicas y altamente diferenciadas que forman parte del sistema nervioso. Como resultado, ya no pueden duplicarse. Sin embargo, el núcleo celular asume otra tarea importante. Las células nerviosas son, entre otras cosas, responsables de la excitación de nuestros músculos, lo que finalmente conduce al movimiento de los músculos. La comunicación entre las células nerviosas y entre las células nerviosas y los músculos tiene lugar a través de sustancias mensajeras (Transmisor). Estas sustancias químicas y otras sustancias importantes para la vida se producen con la ayuda del núcleo celular. No solo el núcleo celular sino también los demás componentes del soma juegan un papel importante. Además, el núcleo celular controla todas las vías metabólicas en todas las células, incluidas las células nerviosas. Para ello, el núcleo celular contiene todos nuestros genes, que, según el uso, pueden leerse y traducirse en las proteínas y enzimas necesarias.

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