El núcleo
Introducción
El núcleo celular o núcleo es el orgánulo más grande de una célula y se encuentra en el citoplasma de las células eucariotas. El núcleo celular redondeado, delimitado por una doble membrana (envoltura nuclear), contiene la información genética empaquetada en cromatina, el ácido desoxirribonucleico (ADN). Como almacén de información genética, el núcleo celular es de vital importancia para la herencia.
Función del núcleo celular
Todas las células humanas, excepto los eritrocitos, tienen un núcleo en el que el ADN está en forma de cromosomas. El núcleo celular regula y controla todos los procesos que tienen lugar en una célula. Por ejemplo, las instrucciones para la síntesis de proteínas, la transmisión de información genética, la división celular y diversos procesos metabólicos.
Además de almacenar la información genética, duplicar (Replicación) de ADN y la síntesis de ácidos ribonucleicos (ARN) mediante la transcripción del ADN (transcripción), así como la modificación de este ARN (procesamiento) a las funciones más importantes del núcleo celular.
Además del ADN en el núcleo celular, los humanos también tienen ADN mitocondrial en las mitocondrias, cuya replicación es completamente independiente del núcleo. Aquí se almacena la información de muchas proteínas que son necesarias para la cadena respiratoria.
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Ilustración de un núcleo celular
- Nucleo celular -
Núcleo - Membrana nuclear exterior
(Membrana nuclear)
Nucleolema - Membrana nuclear interna
- Corpúsculos nucleares
Nucleolo - Plasma nuclear
Nucleoplasma - Hilo de ADN
- Poro nuclear
- Cromosomas
- célula
Celulla
A - núcleo
Célula B
Puede encontrar una descripción general de todas las imágenes del Dr.-Gumpert en: imágenes médicas
¿Qué es la sustancia nuclear?
La sustancia nuclear es la información genética codificada en el núcleo. Esto también se conoce como ADN (ácido desoxirribonucleico). Una molécula de ADN o ARN a su vez está formada por componentes químicos básicos, los nucleótidos, y consta de un azúcar (desoxirribosa para ADN o ribosa para ARN), un residuo de fosfato ácido y una base. Las bases se denominan adenina, citosina, guanina o timina (o uracilo en el caso del ARN). El ADN es único debido a la secuencia fija de las cuatro bases, que difiere en cada persona.
El ADN no tiene la forma de una hebra libre, sino que está envuelto alrededor de proteínas especiales (histonas), que se conocen colectivamente como cromatina. Si esta cromatina se comprime más, finalmente se forman los cromosomas, que son visibles al microscopio en la metafase de la mitosis. Los corpúsculos en forma de bastón son, por tanto, los portadores de la información genética y están implicados en la división del núcleo. Una célula normal del cuerpo humano tiene 46 cromosomas dispuestos en pares (conjunto de cromosomas dobles o diploides). 23 cromosomas provienen de la madre y 23 cromosomas del padre.
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Además, el núcleo contiene el nucleolo, que se nota particularmente como zona compactada. Consiste en ARN ribosómico (ARNr).
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¿Qué es el carioplasma?
El carioplasma también se conoce como plasma nuclear o nucleoplasma. Describe las estructuras que se encuentran dentro de la membrana nuclear. Por el contrario, también está el citoplasma, que está delimitado por la membrana celular externa (plasmalemm).
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Estas dos salas constan principalmente de agua y varios aditivos. Una diferencia importante entre el carioplasma y el citoplasma son las diferentes concentraciones de electrolitos, como Cl- (cloruro) y Na + (sodio). Este medio especial en el carioplasma representa el ambiente óptimo para los procesos de replicación y transcripción La cromatina, que contiene el material genético, y el nucleolo también se almacenan en el carioplasma.
Tamaño del núcleo
Los núcleos de las células eucariotas suelen tener una forma redondeada y un diámetro de 5-16 µm. El nucléolo llamativo puede verse claramente en el microscopio óptico y tiene un diámetro de 2 a 6 µm. En general, la apariencia y el tamaño del núcleo celular dependen en gran medida del tipo de célula y la especie.
La doble membrana del núcleo celular.
El núcleo celular está separado del citoplasma por una doble membrana. Esta doble membrana se llama envoltura nuclear y consta de una membrana nuclear interna y otra externa, con el espacio perinuclear en el medio. Ambas membranas están conectadas entre sí por poros y, por lo tanto, forman una unidad fisiológica (ver la siguiente sección).
En general, las membranas dobles siempre constan de una bicapa lipídica en la que están incrustadas varias proteínas.Estas proteínas pueden modificarse con varios residuos de azúcar y permiten las funciones biológicas específicas de la membrana nuclear.
Como todas las membranas dobles, la envoltura nuclear tiene tanto un amante del agua (hidrofílico) así como para evitar el agua (hidrofóbico) Porción y, por tanto, es soluble en agua y grasa (anfifílico). En soluciones acuosas, los lípidos polares de la doble membrana forman agregados y están dispuestos de tal manera que la parte hidrófila se enfrenta al agua, mientras que las partes hidrófobas de la doble capa se unen entre sí. Esta estructura especial crea las condiciones para la permeabilidad selectiva de la doble membrana, lo que significa que las membranas celulares solo son permeables a ciertas sustancias.
Además del intercambio regulado de sustancias, la envoltura nuclear también sirve para delimitar (Compartimentación) del núcleo celular y forma una barrera fisiológica para que solo ciertas sustancias puedan entrar y salir del núcleo celular.
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¿Para qué se necesitan los poros nucleares?
Los poros de la membrana son canales complejos con un diámetro de 60 a 100 nm que forman una barrera fisiológica entre el núcleo y el citoplasma. Son necesarios para el transporte de ciertas moléculas hacia o desde el núcleo celular.
Estas moléculas incluyen, por ejemplo, ARNm, que es de gran importancia en la replicación y posterior traducción. El ADN se copia primero en el núcleo celular para que se cree el ARNm. Esta copia del material genético sale del núcleo celular a través de un poro nuclear y llega a los ribosomas, donde tiene lugar la traducción.
Funciones del núcleo celular
En el núcleo celular tienen lugar dos procesos biológicos elementales: por un lado la replicación del ADN y por otro lado la transcripción, es decir, la transcripción del ADN en ARN.
Durante la división celular (mitosis), el ADN se duplica (replicación). Solo después de que se haya duplicado toda la información genética puede la célula dividirse y, por lo tanto, formar la base para el crecimiento y la renovación celular.
Durante la transcripción, una de las dos cadenas de ADN se utiliza como molde y se convierte en una secuencia de ARN complementaria. Una variedad de factores de transcripción determinan qué genes se transcriben. El ARN resultante se modifica en muchos pasos adicionales. El producto final estable que se puede exportar al citoplasma y finalmente traducirse en bloques de construcción de proteínas se llama ARN mensajero (ARNm).
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¿Qué sucede cuando el núcleo celular se divide?
Se entiende por división del núcleo celular la división de un núcleo celular, que puede tener lugar de dos formas distintas. Los dos tipos, mitosis y meiosis, difieren en su proceso y también en su función. Según el tipo de división del núcleo que se haya producido, se obtienen distintas células hijas.
Una vez finalizada la mitosis, tiene dos células hijas que son idénticas a la célula madre y que también tienen un conjunto de cromosomas diploides. Este tipo de división del núcleo celular predomina en el organismo humano. Su función es la renovación de todas las células, como las de la piel o las de las mucosas. La mitosis tiene lugar en varias fases, pero solo hay una división real de cromosomas.
En contraste con esto, la meiosis consta de un total de dos divisiones centrales. El resultado de una meiosis completa son cuatro células que contienen un conjunto haploide de cromosomas. Estas células germinales son necesarias para la reproducción sexual y, por lo tanto, solo se encuentran en los órganos genitales.
En las mujeres, son los óvulos los que están presentes en los ovarios desde el nacimiento. En los organismos masculinos, los espermatozoides se producen en los testículos y están listos para la fertilización.
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Cuando el óvulo y el espermatozoide se fusionan durante la fertilización, dos conjuntos de cromosomas haploides forman una célula con un conjunto de diploides.
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¿Qué es una transferencia de núcleo celular?
Una transferencia de núcleo (sinónimo: trasplante de núcleo) es la introducción de un núcleo en un óvulo sin núcleo. Esto se produjo artificialmente de antemano, por ejemplo, utilizando radiación UV. El óvulo ahora nucleado puede insertarse en un individuo sexualmente maduro y llevarse a término. De esta manera, la célula anteriormente nucleada recibe información genética y cambia como resultado.
Este procedimiento representa un tipo de fertilización asexual y se utilizó por primera vez en 1968. Existen enfoques terapéuticos que tienen como objetivo producir tejidos específicos a partir de células madre que se pueden utilizar para trasplantes. Además, la transferencia nuclear de células somáticas se puede utilizar para la clonación. Sin embargo, por razones éticas, esto solo está permitido para los animales, aunque también es controvertido aquí, ya que muchos animales mueren durante este proceso o nacen enfermos. El ejemplo más famoso es la oveja clonada Dolly. Esta oveja clonada era genéticamente idéntica a su animal madre.
El núcleo de una célula nerviosa
Las células nerviosas (neuronas) son células diferenciadas terminalmente. A diferencia de otras células, ya no pueden dividirse. Sin embargo, las neuronas tienen la capacidad de regenerarse y la repetición específica de tareas ("entrenamiento cerebral") aumenta la plasticidad del cerebro.
El núcleo celular se encuentra en el cuerpo celular (soma) de la célula nerviosa. La envoltura nuclear contiene mielina, una sustancia que se encuentra específicamente en el sistema nervioso y tiene solo un contenido de proteína menor que otras membranas dobles.
La recepción y transmisión de información en forma de impulsos eléctricos (potenciales de acción) es la tarea más importante de las neuronas. Los neurotransmisores son mensajeros químicos que permiten que las células nerviosas se comuniquen entre sí. Como centro de control de la neurona, el núcleo celular regula principalmente la producción de las diversas sustancias mensajeras y la expresión de los respectivos receptores.
Al unir un neurotransmisor al receptor apropiado, el efecto correspondiente se transfiere a la célula nerviosa. Es crucial que no haya efectos específicos del transmisor, sino solo efectos específicos del receptor. Esto significa que el efecto de la sustancia mensajera depende del receptor.
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