La Célula: Funciones, Características Y Estructura

Introducción

La célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos, siendo la estructura más pequeña, capaz de desempeñar todas las funcionales vitales que necesita un organismo para funcionar correctamente. Encontramos dos tipos de células, las procariotas y las eucariotas, estas últimas son las únicas que poseen un núcleo celular, siendo esta estructura la más destacada, puesto que permite a la célula almacenar información genética en el ADN. Para poder comprender como funciona la transmisión de información genética de cualquier organismo vivo, en el presente ensayo abordaremos las partes que componen el núcleo celular, así como los complejos del poro y el transporte de proteínas hacia el interior y exterior del núcleo.

Desarrollo

El núcleo es una estructura formada por una doble membrana a la que se conoce como envoltura nuclear, puede medir alrededor de 5um de diámetro, siendo mucho mayor que en las células procariotas. Dentro del núcleo se encuentra el ADN que corresponde a toda la información genética de la célula. El núcleo posee un medio interno llamado nucleoplasma que contiene las fibras de ADN denominadas cromatina y pequeños corpúsculos constituidos por ARN a los que se conoce como nucléolos. (Gonzalez, 2014)

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear se origina en el retículo endoplasmático y está constituida por:

• Membrana externa: posee ribosomas y permite la comunicación con la membrana del RE.
• Membrana interna: posee proteínas transmembrana que se usan como anclaje para las proteínas que forman la lámina nuclear.
• Espacio perinuclear: es similar al citoplasma
• Lámina nuclear: posee proteínas fibrilares las cuales se unen a la membrana interna y a las fibras de cromatina. Su función es servir de soporte a la envoltura.
• Poros nucleares: están formados por proteínas y perforan la estructura. Su función es regular el paso de las proteínas del citosol al núcleo. 

 

Funciones de la envoltura nuclear

• Separar el citosol del nucleoplasma para que no se mezclen los procesos metabólicos de los dos medios.
• Regular el intercambio de sustancias mediante los poros.
• Permite que se lleve a cabo la unión con las fibras de ADN para formar los cromosomas. (Gonzalez, 2014)

 

Lámina Nuclear

La lámina nuclear está formada por una red de filamentos intermedios que rodean todo el núcleo a excepción de los poros. (Gonzalez, 2014)

Funciones:

• Su espesor es de 30 a 100nm
• Es importante en el ensamble de la envoltura nuclear y en la salida del material citosólico del interior del núcleo.
• Formada por filamentos intermediarios denominados laminares
• Permite la formación del núcleo
• En aves y mamíferos se encuentra formada por 3 láminas: A (74KDA), B (72KDA) y C (62KDA)
• Es un nucleoesqueleto que tiene como función la distribución de los cromosomas durante la interfase.

Matriz nuclear

Constituye el esqueleto estructural del núcleo, está formada por microfilamentos de actina y es importante ya que mantiene la morfología celular y permite el movimiento direccional de productos y sustancias como: subunidades ribosomales, ARNm, entre otros. Además cabe destacar que cumple un rol principal que es el de servir de guía del ARN para ser transportado desde el lugar de transcripción hasta los complejos de poro. (Rebolledo, 2015)

Nucléolo

Es una estructura esférica que no posee membrana y se encuentra formada por ARN y proteínas. El nucléolo se encuentra organizado a través de los denominados organizadores nucleares, que son sitios ubicados en los diferentes cromosomas. Los nucléolos son capaces de aumentar su número y tamaño cuando la célula es estimulada o es participe de la síntesis de proteínas. Un dato importante es que los nucléolos desaparecen en la división celular y se forman nuevamente en los centros nucleolares del cromosoma. Su función principal es fabricar el ARN ribosomal, necesario para la síntesis y formación de ribosomas. (Gonzalez, 2014)

Cromatina

Es la sustancia principal del núcleo celular, está formada por filamentos de ADN los cuales se encuentran en diferentes grados de condensación. La cromatina se encuentra en las regiones periféricas de la interfase. (Gallegos, 2014) Para que la cromatina cumpla sus funciones respectivas debe encontrarse extendida, ya que de lo contrario no es activa. En la división celular, esta sustancia se condensa para formar los cromosomas.Una vez terminada la división celular, la cromatina se despolariza y se distinguen dos tipos de cromatina. Heterocromatina: corresponde a la forma condensada de la cromatina y puede ser:

1. Heterocromatina constitutiva: que se encuentra condensada en todas las células de un organismo
2. Heterocromatina facultativa: que se encuentra condensada en solo algunas células del organismo.

Eucromatina: corresponde a la forma difusa de la cromatina, la cual es más abundante en las celulas activas que en las que se encuentran transcribiéndose. (Gonzalez, 2014) La cromatina es la encargada de facilitar la información genética con el propósito de que lo orgánulos celulares realicen la síntesis y transcripción de proteínas. Además también permite conservar y transmitir la información genética del ADN, para posteriormente duplicarlo durante la reproducción celular. (Gallegos, 2014)

Cromosomas

Son estructuras que tienen forma de bastoncillo y aparecen durante la división del núcleo, se encuentran constituidas por histonas y ADN. Cada cromosoma está formado por dos hebras de ADN o también llamadas cromátidas unidas mediante un centrómero, el cual está rodeado por una estructura proteica, conocida como cinetocoro, que cumple la función de organizar los microtúbulos para facilitar la separación de ambas cromátidas. El rol fundamental que desempeñan los cromosomas es permitir la transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas. (Gallegos, 2014)

Poros nucleares

Son grandes agregados moleculares que se ubican en las aberturas de la membrana externa e interna y permiten la comunicación del citoplasma y el nucleoplasma. Son muy numerosos, aproximadamente existen de 3000 a 4000 poros por núcleo. Los poros nucleares están formados por proteínas llamadas nucleoporinas y varían de acuerdo a la especie, por ejemplo, los mamíferos tienen alrededor de 400 nucleoporinas mientras que las levaduras poseen solo 30 nucleoporinas y los metazoos tienen alrededor de 40. (Guamán, 2017)

Complejos del poro

Es una estructura compleja que posee un diámetro de 120nm con un peso de 125 millones de Daltons y representa al canal mediante el cual se movilizan las moléculas polares, macromoléculas, iones, etc. (Rebolledo, 2015) También se observa pequeñas hendiduras entre los complejos de 8 unidades que representarían el medio por el cual cruzan y se movilizan moléculas no iónicas. (Rebolledo, 2015)

La función del complejo del poro es permitir el intercambio de material y sustancias entre el citosol y el núcleo. Del núcleo se exporta ARN y ribosomas y se importa histonas, polimerasas, lípidos, etc. Cabe destacar que el transporte mediante esta estructura es rápido y se puede transportar simultáneamente y en ambas direcciones.(Contreras, 2013)

Transporte hacia el interior y exterior del núcleo

El transporte de moléculas hacia el interior y el exterior del núcleo, puede realizarse gracias a la envoltura nuclear ya que se encuentran los poros nucleares mediados por los complejos multiproteicos. Hay muchas vías de transporte como las proteínas importinas y exportinas (Chaco, 2007)

Importación de proteínas

Dentro de las moléculas que se podían importar al núcleo estaban: las polimerasas ADN y ARN necesarias para la replicación y la transcripción, proteínas para la síntesis de los ribosomas y algunos iones, etc (Chaco, 2007)

1. Vamos a importar una proteína al núcleo, para ser reconocida por el poro tiene que tener una molécula señal a la cual se le domina secuencia de localización nuclear(SLN). Se le añade una proteína llamada importina la cual va a facilitar la importación de la proteína, la cooperación de las nucleoporinas, permiten dilatar el diametro del poro. (Balcazar, 2012) (En el núcleo tenemos a las proteínas RAN-GEF intercambiador de nucleótidos de guanina, es la proteína que va a convertir el RAN GDP que venga del citoplasma en RAN GTP) (Bazán, 2008)
2.  Una vez dentro del núcleo es necesario que la proteína se separe de la importina para esto es necesaria otra proteína a la que se le denomina RAN GTP (Balcazar, 2012)
3. Cuando RAN GTP se una a la importina se da la separación de la proteína con la importina es decir que por un lado se tendrá libre la proteína y por otro lado un complejo importina RAN GTP
4.  Una vez que este libre la proteína; la importina debe de salir de nuevo al citoplasma ya que sólo funciona fuera del núcleo. (Balcazar, 2012)
5. La RAN GTP ayuda en este proceso a todas las moléculas que salgan del núcleo ya que deben ir unidas a RAN GTP este complejo va a salir a través de los poros nucleares al citoplasma. (Balcazar, 2012)
6.  En el citoplasma tenemos otra enzima relacionada con el ciclo de la RAN GTP que es la enzima RAN- GAB la cual ayuda al RAN a hidrolizar su GTP para convertirlo en RAN-GDP, este ya no tiene afinidad por la importina por lo tanto la importina queda libre para volver a tomar otra molécula que va a ser transportada al núcleo y el GDP es capaz de entrar solo al núcleo y se repetiría el ciclo (Balcazar, 2012)

 

Exportación de proteínas

Moléculas que tienen que ser trasportadas desde el núcleo hacia el citoplasma por ejemplo de este tipo de moléculas: ARNm ARNt ARNr

1. Al exportar una proteína del núcleo ésta debe ser reconocida por el poro, por lo que tiene que poseer una molécula de señal llamada secuencia de exportación NES a la cual se le va a unir la exportina (Mendez, 2014)
2.  Todas las molécula que sean exportadas desde el núcleo hacia el citoplasma deben estar unidas con RAN-GTP, estas tres moléculas unidas serán las que van viajen a través de los poros nucleares hacia el citoplasma (Mendez, 2014)
3.  Para separar estas moléculas tenemos el RAM-GAB en el citoplasma, que ayuda a convertir RAN GTP en RAN GDP. (Mendez, 2014)
4.  Al convertirse en RAN GDP pierde afinidad por la exportina, que se libera y esta a su vez pierde afinidad por la proteína transportada, quedando suelta en el citoplasma para realizar su función. (Mendez, 2014)
5. El RAN GDP y la exportina están disponible para volver al núcleo, El RAN-GDP se convierte en RAN-GTP gracias a la proteínas intercambiador RAN-GEF; la exportina está lista para encontrar otra molécula que deba transportar.

 

Conclusiones

La envoltura nuclear es una estructura de doble membrana que forma el núcleo separando el nucleoplasma del citosol. Contiene la cromatina que son filamentos ADN, el cual es responsable de toda la información genética y además también se encuentra el nucleolo que son pequeños fragmentos de ARN. En la estructura del núcleo hay perforaciones llamadas poros nucleares, estos ayudan al intercambio de sustancias entre núcleo al citosol. Cuando la cromatina se condensa en la división celular forma los cromosomas, constituido por dos hebras de ADN unidos por un centrómero, en esta forma permite la transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas y cuando la división celular concluye esta se despolariza y distinguimos 2 tipos de cromatina: heterocromatina y Eucromatina.

Bibliografía

1. Balcazar, M. (14 de Julio de 2012). Obtenido de https://es.slideshare.net/RicciBW/ranciclo2
2. Bazán, L. A. (2008). FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS . Obtenido de https:file:///D:/Users/Usuario/Downloads/Tesis%20Lidia%20Ara%C3%BAjo%20Baz%C3%A1n2008.pdf
3. Chaco, S. P. (7 Miercoles de Mayo de 2007). Obtenido de http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/archivospdf/celula2.pdf
4. Contreras, R. (11 de 04 de 2013). Biologia. Obtenido de Poro Nuclear: https://biologia.laguia2000.com/citologia/el-poro-nuclear
5. Gallegos, G. (16 de 05 de 2014). Departamento de Biologia. Obtenido de Núcleo Celular: https://institutonacional.cl/wp-content/uploads/2016/06/2-Biolog%C3%ADa-Gu%C3%ADa-de-el-N%C3%BAcleo-Celular.pdf
6. Gonzalez, J. R. (11 de 08 de 2014). Hipertextos del Area de Biologia. Obtenido de Núcleo Celular: http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/archivospdf/celula2.pdf
7. Guamán, P. (27 de 03 de 2017). Atlas de histologia vegetal y animal. Obtenido de Poros Nucleares: https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/4-poros.php
8. Mendez, J. (9 de Agosto de 2014). Obtenido de https://www.academia.edu/24064915/Repaso_Tem%C3%A1tico_del_3er._Parcial_de_Biolog%C3%ADa_Celular_Correspondiente_a_la_Unidad_5_y_6_Unidad_5._Almacenamiento_y_flujo_de_la_informaci%C3%B3n_gen%C3%A9tica
9. Paz, J. (23 de 12 de 2016). Biologia Celular. Obtenido de Núcleo Celular: https://www.hiru.eus/es/biologia/el-nucleo-celular
10. Rebolledo, I. (07 de 02 de 2015). Núcleo Interfasico. Obtenido de http://bibmed.ucla.edu.ve/edocs_bmucla/materialdidactico/celular/nucleointer.pdf