El Núcleo: Ciclo Celular.

El ciclo celular puede ser considerado como una compleja serie de fenómenos que culminan cuando el material celular duplicado se distribuye en las células hijas, este ciclo comprende dos periodos fundamentales: la interfase y la división celular (mitosis o meiosis).

1.-Interfase

Es el punto de inicio del ciclo celular. En esta etapa la célula entra en un periodo de crecimiento por lo que aumenta de tamaño y el numero de organelos, también se lleva a cabo la síntesis y duplicación del material genético en la que cada cromosoma se duplica formando dos cromátidas idénticas. Un núcleo Interfásico se puede diferenciar estructuralmente de un núcleo en división celular porque presenta una envoltura nuclear que delimita a la cromatina y presenta un nucléolo diferenciado de la cromatina.

2.-División Celular

Es la etapa en la que ocurre la división del núcleo celular, proceso en el cual se reparte de forma equitativa  el material genético en las dos células hijas. Existen dos formas de división celular dependiendo del tipo de célula:

Mitosis (células somáticas): La célula experimenta un proceso de división nuclear en la que se generan dos núcleos con el mismo numero de cromosomas que el que presenta la célula de origen. Esta modalidad forma parte de la reproducción celular, dado que, como resultado de la mitosis y de la subsecuente división del citoplasma (citodiéresis o citoquenesis), se originan dos células idénticas a la progenitora.

Meiosis (células sexuales o gameticas): Se originan cuatro células con la mitad de la dotación cromosomica de las células progenitoras de la especie, es decir, cuatro células haploides provenientes de una célula diploide. Este tipo de división celular da origen a los gametos (óvulos y espermatozoides).

Núcleo Interfásico 

Se encuentra delimitado por una doble membrana denominada envoltura nuclear, que presenta poros que permiten la comunicación con el citoplasma. esta formado por una parte soluble llamada nucleoplasma y por la cromatina, que corresponde a fibras de ADN asociadas a proteínas denominadas histonas. Posee uno o mas nucléolos, que son corpúsculos donde se ubican los genes ribosomales, ARN y proteínas. Además es el sitio de formación de las subunidades ribosomales.

1.1.-Envoltura Nuclear

 Esta constituida por dos membranas nucleares concéntricas, las membranas nucleares interna y externa, La membrana nuclear externa se continua con la membrana del retículo endoplasmatico, por lo que hay una conexión directa entre el lumen y el espacio intermembrana. Además la membrana nuclear externa posee ribosomas adheridos. Por el contrario, la membrana nuclear interna tiene proteínas únicas que son especificas para el núcleo. 

La función principal de las membranas nucleares es actuar como una barrera que separa el contenido del interior nuclear del citoplasma.

1.1.1.-Complejo del Poro Nuclear

los complejos del poro nuclear son los únicos canales a través de los cuales pueden viajar pequeñas moléculas polares, iones y macromoleculas (proteínas y ARN`s) entre el núcleo y el citoplasma.tiene un diámetro aproximado de 120 nm y tiene un peso molecular 30 veces mayor que el de un ribosoma.

Los complejos de poros están constituidos por un conjunto de proteínas llamadas nucleoporinas:


Ocho Columnas Proteicas: forman una pared cilíndrica en torno a la cual la membrana externa se continua con la membrana interna
Proteínas de Anclaje: Amarran las columnas proteicas a la envoltura nuclear
Proteínas Radiales: Surgen de las columnas y se orientan hacia el centro del poro, convierten al complejo del poro en un diafragma
Fibrillas Proteicas: Nacen de las bocas interna y externa del complejo y se proyectan hacia el nucleoplasma y el citosol.

La visualización de los complejos del poro nuclear por microscopia electrónica revela una estructura con una simetría de octamero (simetría octogonal) organizada alrededor de un canal central grande

1.1.2.-Lamina Nuclear

Subyacente a la membrana nuclear interna se localiza la lámina nuclear, una red fibrosa que proporciona soporte estructural al núcleo. La lámina nuclear esta compuesta por una o varias proteínas relacionadas llamadas láminas. Todas las laminas son proteínas fibrosas, relacionadas con las proteínas de los filamentos intermedios del citoesqueleto. Las láminas interaccionan con proteínas de la membrana nuclear interna, mediando su unión a la envuelta nuclear y localizando y organizandolas en el interior nuclear.

Una matriz de laminas nucleares de organización mucho mas laxa se extiende hacia el interior del núcleo. Estas láminas sirven como sitios de unión para la cromatina. Es esencial para la replicación de ADN pues es la responsable de la desaparición de la envoltura nuclear cuando la célula entra en un proceso de division.

1.2.-Nucléolo.

Son corpúsculos que carecen de sistema de membranas donde se ubican los genes ribosomales, ARN y proteínas (ribonucleoproteínas). Además, es el sitio de formación de las subunidades ribosomales y el lugar en el que se realiza la transcripción y procesamiento del ARNr

Representación esquemática de la estructura del nucléolo. CF: centro fibrilar; CFD: componente fibrilar denso y CG: componente granular

Ensamblaje de Ribosomas: Las proteínas ribosómicas se transportan al nucléolo desde el citoplasma y comienzan a ensamblarse con el pre-ARNr antes de su procesamiento. Al mismo tiempo que se procesa el pre-ARNr, proteínas ribosómicas adicionales y el ARNr 5S (que es sintetizado fuera del nucléolo) se ensamblan para formar partículas prerribosómicas. Las etapas finales de la maduración continúan con la salida de las partículas preribosómicas al citoplasma, originando las subunidades ribosómicas 40S y 60 S

1.3.-Cromatina.

Los complejos entre el ADN y las proteínas forman la cromatina, que contiene alrededor del doble de proteína que de ADN.

La unidad básica estructural de la cromatina, el nucleosoma, estos se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud, asociados a un complejo específico de 8 histona nucleosómicas (octámero de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y contiene dos copias de cada una de las 4 histonas H3, H4, H2A y H2B. Este octámero forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN. Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas existe un ADN libre llamado ADN espaciador, de longitud variable entre 0 y 80 pares de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina.

Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.

Núcleo en División Celular

2.1.-Cromosoma.

Cuando la célula entra en mitosis, la condensación de la cromatina conduce a la formación de los cromosomas de la metafase que consisten en dos cromátidas hermanas idénticas. Estas cromátidas hermanas se mantienen unidas por el centrómero, el cual se considera como una región cromosomica compacta.

Centromeros: Sirven como sitios de asociación de las cromátidas hermanas y como sitios de unión para los microtubulos del huso mitótico.

Telómeros: Los telómeros son los extremos de los cromosomas. Son regiones de ADN no codificante, altamente repetitivas, cuya función principal es la estabilidad estructural de los cromosomas 

2.1.1.-Tipos de Cromosomas.

Metacéntricos (a): El centrómero se localiza a mitad del cromosoma y los dos brazos presentan igual longitud. 

Submetacéntricos (b): La longitud de un brazo del cromosoma es algo mayor que la del otro. 

Acrocéntricos (c): Un brazo es muy corto (p) y el otro largo (q).

Telocéntricos(d): Sólo se aprecia un brazo del cromosoma al estar el centrómero en el extremo.

2.2.-Cariotipo.

Es la composición cromosómica de un individuo mostrada en una fotomicrografía quemuestra esa composición, es la representación gráfica de los cromosomas de la especie.

Las células somáticas humanas poseen 46 cromosomas -y por consiguiente, 46 moléculas de ADN-, divididos en 22 pares de autosomas mas un par de cromosomas sexuales. En la mujer los dos miembros del par sexual son iguales (xx), pero no en el varón (xy). Así, con excepción del par sexual en el varón, puede decirse que en cada célula existen dos juegos idénticos de 23 cromosomas, uno aportado por el espermatozoide y el otro por el ovocito en el momento de la fecundación. Ello es lo que define a las células somáticas como células diploide y a los espermatozoides y los ovocitos como células haploides.

Bibliografía

CATAÑEDA Patricia, SANCHEZ María, FLORES Sergio, CISTERNA Dante, GONZÁLEZ Fermín, BRAVO Mauricio,  et al. Biología I Manual Esencial. Chile. Santillana. 2007. 327p.

DE ROBERTIS Eduardo, HIB José. Fundamentos de la Biología Celular y Molecular de De Robertis 4ta ed. Argentina. El Ateneo. 2004. 433p.

COOPER Geoffrey, HOUSMAN Robert. La Célula 4ta ed. España. Marbán. 2006. 716p