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La Célula Eucarionte y el Núcleo

Estructura del Núcleo

• El núcleo es una característica distintiva de las células eucariotas, proporcionando un espacio donde se localizan y replican los cromosomas.

• Está rodeado por una envoltura nuclear de doble membrana que separa el metabolismo celular de las actividades genómicas.

• La envoltura nuclear consta de dos membranas: la interna y la externa, separadas por un espacio perinuclear de 20-40 nm.

• La membrana externa es continua con el retículo endoplásmico, y la superficie externa a menudo tiene ribosomas.

• La estructura de la envoltura nuclear incluye poros nucleares que permiten el transporte de moléculas entre el núcleo y el citosol.

Poros nucleares

• Los poros nucleares son canales cilíndricos que permiten la continuidad entre el citosol y el nucleoplasma.

• Cada poro está formado por un complejo de poro nuclear (NPC) que contiene aproximadamente 30 proteínas, llamadas nucleoporinas.

• La estructura del NPC presenta simetría octagonal y permite el paso de moléculas de diferentes tamaños mediante un mecanismo activo o pasivo.

Transporte a través de los poros nucleares

Difusión Pasiva de Moléculas Pequeñas

• Las pequeñas moléculas y iones pueden difundir libremente a través de los poros, como los nucleótidos necesarios para la síntesis de ADN y ARN.

Transporte Activo de Proteínas Grandes y ARN

• Las proteínas y el ARN grandes requieren un transporte activo que mediado por importinas y exportinas.

• Las proteínas que pasan al núcleo poseen secuencias de localización nuclear (NLS) que permiten su reconocimiento por las nucleoporinas y su transportación.

• El proceso requiere energía y la intervención de una serie de proteínas transportadoras que facilitan la entrada de estas macromoléculas al núcleo.

• La exportación de ARN está mediada por señales de exportación nuclear (NES) y puede usar mecanismos tanto dependientes de Ran como independientes de Ran.

Estructura y Función de la Lamina Nuclear

• La lamina nuclear, una red de filamentos situada en la superficie interna de la membrana nuclear, proporciona soporte estructural al núcleo.

• Está compuesta por proteínas llamadas laminas que están relacionadas con enfermedades humanas cuando sufren mutaciones.

El Nucleolo y Formación de Ribosomas

Estructura del Nucleolo

• El nucleolo es una estructura prominente dentro del núcleo, donde se lleva a cabo la transcripción de ARNr y la formación de subunidades ribosomales.

• Compuesto por fibrillas y gránulos, el tamaño del nucleolo correlaciona con la actividad de síntesis de proteínas en la célula.

• Durante la observación, se identifican múltiples nucleolos en células activas, resaltando su función crucial en la producción de ribosomas.

Organización del Cromatina

• La cromatina no está distribuida aleatoriamente en el núcleo; en su lugar, cada cromosoma ocupa un territorio distinto dentro del núcleo.

• La organización de la cromatina está influenciada por la envoltura nuclear, y las regiones eucromáticas se localizan en el interior, mientras que la heterocromatina está en la periferia.

Conclusión

• La funcionalidad del núcleo eucariota se basa en una eficaz organización y transporte de moléculas, lo que es crucial para el correcto funcionamiento celular.

• El entendimiento de la estructura del núcleo y los procesos de síntesis de ARN y proteínas es fundamental para comprender la biología celular.

La Célula Eucarionte y el Núcleo

Estructura del Núcleo

El núcleo es una característica distintiva de las células eucariotas, que actúa como el centro de control celular donde se localizan y replican los cromosomas. Se encuentra rodeado por una envoltura nuclear de doble membrana que separa el metabolismo celular de las actividades genómicas, permitiendo un ambiente óptimo para la regulación del ADN y la transcripción.

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear consta de dos membranas: la interior y la exterior, que están separadas por un espacio perinuclear de 20 a 40 nanómetros. La membrana externa es continua con el retículo endoplásmico rugoso, lo que implica que puede tener ribosomas en su superficie, facilitando así la síntesis de proteínas.

La estructura de la envoltura nuclear incluye poros nucleares, que son complejos multifuncionales que permiten el transporte de moléculas entre el núcleo y el citosol, asegurando el flujo de información genética y los productos de expresión génica.

Poros Nucleares

Los poros nucleares son canales cilíndricos que representan una vía crítica para la comunicación intracelular entre el núcleo y el citoplasma. Cada poro está formado por un complejo de poro nuclear (NPC) que contiene aproximadamente 30 proteínas diferentes, conocidas como nucleoporinas.

Estructura del NPC

La estructura del NPC presenta simetría octagonal y tiene la capacidad de regular el paso de moléculas de diferentes tamaños mediante mecanismos de transporte activo y pasivo, facilitando las interacciones entre el núcleo y el resto de la célula.

Transporte a través de los Poros Nucleares

Difusión Pasiva de Moléculas Pequeñas

Las pequeñas moléculas, como nucleótidos y iones, pueden difundir libremente a través de los poros nucleares. Esta difusión pasiva es fundamental para la disponibilidad de los componentes necesarios para la síntesis de ADN y ARN, garantizando así la respuesta celular adecuada a distintos estímulos.

Transporte Activo de Proteínas Grandes y ARN

En contraste, las proteínas y el ARN grandes requieren un transporte activo facilitado por proteínas específicas llamadas importinas y exportinas. Las proteínas que ingresan al núcleo poseen secuencias de localización nuclear (NLS) que permiten su reconocimiento por las nucleoporinas. Este proceso de transporte activo requiere energía en forma de ATP y la intervención de proteínas auxiliares que facilitan la entrada y salida de estas macromoléculas.

La exportación de ARN está regulada por señales de exportación nuclear (NES) y utiliza tanto mecanismos dependientes de Ran como independientes de Ran, lo que añade una capa adicional de regulación a la expresión génica.

Estructura y Función de la Lamina Nuclear

La lamina nuclear es una red de filamentos que se sitúa en la superficie interna de la membrana nuclear, brindando soporte estructural y ayudando a mantener la forma del núcleo. Está compuesta por proteínas denominadas laminas, que son esenciales para la integridad del núcleo y están relacionadas con diversas enfermedades humanas cuando sufren mutaciones. Además, la lamina nuclear juega un papel crucial durante la división celular, donde descompone y reensambla la envoltura nuclear.

El Nucleolo y Formación de Ribosomas

Estructura del Nucleolo

El nucleolo es una estructura prominente dentro del núcleo que se dedica principalmente a la transcripción de ARN ribosómico (ARNr) y a la formación de subunidades ribosomales. Está compuesto por fibrillas y gránulos, y su tamaño correlaciona directamente con la actividad de síntesis de proteínas en la célula.

Durante la observación de células activas, pueden identificarse múltiples nucleolos, lo que pone de relieve su función crucial en la producción de ribosomas, los cuales son esenciales para la traducción y síntesis de proteínas.

Organización de la Cromatina

La cromatina no se distribuye aleatoriamente en el núcleo; cada cromosoma ocupa un territorio distintivo y específico dentro del núcleo. Esta organización es fundamental para la regulación genética. La estructura de la cromatina está relacionada con diversas funciones biológicas, incluyendo la replicación, reparación del ADN y regulación de la expresión génica. Las regiones eucromáticas, que están activamente involucradas en la transcripción, se localizan en el interior del núcleo, mientras que la heterocromatina, que suele ser inactiva, está presente en la periferia.

Conclusión

La funcionalidad del núcleo eucariota se basa en una organización eficaz y un transporte de moléculas altamente regulado, lo que es crucial para el correcto funcionamiento celular. Un entendimiento profundo de la estructura del núcleo y de los procesos de síntesis de ARN y proteínas es fundamental para comprender la biología celular y las bases moleculares de la herencia y la enfermedad.

1. Estructura y Organización Interna del Núcleo: El núcleo es el centro de control celular que alberga y replica cromosomas. Su estructura está organizada de tal manera que cada cromosoma ocupa un territorio distintivo dentro del núcleo, facilitando la regulación genética.

2. Funciones y Localización del Núcleo: El núcleo se encarga de almacenar la información genética y regular la expresión de genes. Se localiza en el interior de las células eucariotas, separado del citoplasma por la envoltura nuclear.

3. Envoltura Nuclear y sus Componentes: La envoltura nuclear consiste en dos membranas: externa e interna, separadas por un espacio perinuclear de 20 a 40 nm. La membrana externa está conectada al retículo endoplásmico, y ambos lados presentan poros nucleares que facilitan el transporte molecular.

4. Laminopatías: Las laminopatías son trastornos genéticos relacionados con mutaciones en las proteínas de la lámina nuclear, que pueden afectar a la estructura nuclear y provocar enfermedades como la distrofia muscular, progeria y algunos síndromes de envejecimiento prematuro.

5. Componentes Internos y Externos de los Complejos de Poro Nuclear (CPN): Los CPN están formados por un anillo externo y un anillo interno, la estructura es compleja y está compuesta por aproximadamente 30 proteínas conocidas como nucleoporinas. Estas permiten el paso de moléculas a través de la envoltura nuclear.

6. Sustancias Transportadas a través de los CPN: A través de los CPN pueden ser transportadas pequeñas moléculas como nucleótidos y iones, así como macromoléculas como proteínas grandes y ARN, que requieren un transporte activo.

7. Mecanismos de Transporte a través de los CPN Dependiente de Ran-GTP: Este mecanismo implica la utilización de GTP para facilitar la exportación de ARN y proteínas del núcleo al citosol. El sistema Ran-GTP también juega un papel en la importación de proteínas con secuencias de localización nuclear.

8. Diferencias entre Heterocromatina y Eucromatina: La heterocromatina es generalmente inactiva, se encuentra en la periferia del núcleo y presenta una mayor compactación; mientras que la eucromatina es activamente transcripcional, se localiza en el interior y tiene una estructura más relajada.