BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

LIC.QUIMICO FARMACOBIOLOGO

Núcleo

Biología celular y molecularIntegrantes

Carmen Guadalupe Márquez Hernández

HISTORIA DEL NUCLEO

El núcleo fue el primer orgánulo en ser descubierto. Probablemente, el dibujo más antiguo que se conserva de este orgánulo se remonta a uno de los primeros microscopistas. Anton van Leeuwenhoek (1632–1723). Este investigador observó un hueco o "lumen", el núcleo, en eritrocitos de salmón.1 Al contrario que los eritrocitos de mamífero, los del resto de vertebrados son nucleados. El núcleo también fue descrito en 1804 por Franz Bauer, y posteriormente con más detalle por el botánico escocés Robert Brown en una charla dictada ante la Sociedad linneana de Londres en 1831.2 Brown estaba estudiando la estructura microscópica de las orquídeas cuando observó un área opaca, que llamó areola o núcleo, en las células de la capa externa de la flor, En 1838 Matthias Schleiden propuso que el núcleo desempeñaba un papel en la generación de células, denominándolo por ello "citoblasto" (constructor de células). Pensaba que había observado células nuevas alrededor de estos "citoblastos". Franz Meyen fue un fuerte opositor de esta opinión habiendo descrito previamente células que se multiplicaban por división y creyendo que muchas células carecerían de núcleo. La idea de que las células se podían generar de novo, bien por el "citoblasto" o bien de otro modo, contradecía los trabajos de Robert Remak (1852) y Rudolf Virchow (1855) quienes propagaron decisivamente el nuevo paradigma de que las células solo eran generadas por otras células ("Omnis cellula e cellula").

Anton van Leeuwenhoek

Robert Brown Franz Andreas Bauer

Oscar Hertwig

Investigadoresdel

Núcleo

El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucarionte, tanto por su morfología como por sus funciones. Su tamaño es variable (5 a 10 mm) al igual que su ubicación siendo en la mayoría de los tipos celulares central.

Forma: generalmente esférica, puede ser lenticular o elipsoide, en algunos casos lobulado

Tamaño :generalmente entre 5-25 µm, visible con microscopio óptico. En hongos hay núcleos de 0.5 µm, visibles solamente con microscopio electrónico. En las ovocélulas de Cycas y coníferas alcanza más de 500 µm: 0.6 mm, es decir que resulta visible a simple vista

Posición: es característica para cada tipo celular, en células embrionales ocupa el centro, en células adultas generalmente está desplazado hacia un costado porque el centro está ocupado por una o más vacuolas.

Número: la mayoría de las células de plantas superiores son uninucleadas, aunque ciertas células especializadas pueden ser multinucleadas: cenocitos, durante un período de su existencia o toda la vida (fibras liberianas, tubos laticíferos, endosperma).

Constancia: normalmente todas las células vivas tienen núcleo, aunque hay excepciones. Los tubos cribosos del floema carecen de núcleo a la madurez, sin embargo reciben la influencia del núcleo de las células acompañantes

FUNCION

Es esencial en el metabolismo, crecimiento y multiplicación de la célula y en la transmisión de los caracteres hereditarios . Puede intervenir y dirigir las actividades de la célula

Produce mensajes (ARN) que codifica proteínas

Produce ribosomas en el nucleolo

En el  se guardan los genes en forma de cromosomas (durante la mitosis) o cromatina (durante la interface)y se protegen de las fuerzas mecánicas que se producen por el movimiento del cito esqueleto.

Transporta los factores de regulación y los genes a través de los poros nucleares

Estructura

ENVOLTURA NUCLEAR

Envoltura nuclear

Consta de 2 membranas nucleares

organizadas en paralelo una con la

otra por un espacio de 10 a 50 nm

sirven como una barrera que protege

los iones, los solutos y las macromoléculas que pasan entre el

núcleo y el citoplasma

2 membranas se fusionan en

sitios que forman poros nucleares

Esta formada por dos membranas. Cada una formadas por una bicapa lipídica, como la membrana celular, aunque son molecularmente diferentes. Las membranas de la envoltura nuclear se denominan membrana nuclear interna (INM) y externa (ENM). El espacio comprendido entre ambas membranas se denomina cisterna perinuclear y es una de las diferencias fundamentales entre procariotas y eucariotas

Membrana externa

Es continua con el Retículo Endoplasmático y como este

puede estar cubierta de ribosoma

La capa externa tiene adheridos ribosomas y se une

al retículo endoplasmatico, formando el denominado sistema

endomembranoso.

Membrana interna

tiene aspecto liso

El espacio que las separa recibe el nombre de espacio perinuclear

La capa interna  de la membrana nuclear tiene adherida la cromatina

. Esta ultima , esta compuesta por ADN y proteínas y es el principal constituyente de los cromosomas

Tiene poros que cruzan la doble membrana

Son estructuras en forma de flor, constituidas por ocho secciones a manera de pétalos

. Los poros forman un canal que permite el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma

POROS NUCLEARES

Es exclusivo de eucariotas

Son estructuras supramoleculares, con una simetría rotacional octagonal de uno 125 nm de diámetro, están situados en lugares donde la membrana interna y la externa de la envoltura se fusionan limitando un agujero circular

permiten el transporte de moléculas solubles en agua a través de la envoltura nuclear

Este transporte incluye el movimiento de ARN y ribosomas desde el núcleo al citoplasma, y movimiento de proteínas (tales como ADN polimerasa y lamininas), carbohidratos, moléculas de señal y lípidos hacia el núcleo.

Función

Impide el libre flujo de solutos

intercambiar material entre el núcleo y el

citoplasma

Exportación de RNA

Están formados por:

Alrededor de 100 polipeptidos llamados nucleoporinas

Ocho columnas proteicas, que forman las paredes laterales del poro

· Un anillo externo, formado por ocho unidades proteicas

Un anillo interno, también con estructura octamérica.

Proteínas de anclaje que fijan cada columna al espacio perinuclear

  Proteínas radiales que se proyectan desde las columnas hacia la luz del poro, a manera de diafragma

·    Proteínas fibrilares fijas al anillo interno y externo. En la cara nuclear convergen para formar una canastilla o cesta. A lo largo de estas fibrillas se ubicannucleoporinas que intervienen en el transporte de sustancias a través del poro.

Un poro central o abertura.

LAMINA NUCLEAR

La lámina nuclear es una  capa

fibrosa de 10 a 15 nm en la que

apoya la membrana

interna, está formada por

proteínas del tipo de los filamentos

intermedios, polímeros de

lamina o laminina nuclear., adosada

ala cara interna de la memebrana nuclear en forma continua salvo las interrupciones en el borde los poros

confiere estabilidad

mecánica a la envoltura nuclear.

Además, al interactuar

con la cromatina

participa en la determinación

de la organización

tridimensional del núcleo interfásico

NUCLÉOLO

es un aglomerado de fibras de cromatina de distintos cromosomas. En el hombre, los pares 13,14, 15, 21 y 22, aportan sectores de cromatina que forman el nucléolo. Todos estos cromosomas son acrocéntricos y presentan constricciones secundarias denominadas organizadores nucleolares (NOR), donde están los genes que codifican ARNrrtante papel en la regulación del ciclo celular

tiene lugar la formación de subunidades ribosómicas, la síntesis y procesamiento de ARNr y actualmente se considera que desempeña un importante

Su principales funciones son Síntesis y procesamiento de los RNAr y el Ensamblaje de los ribosomas

El nucléolo aparece como una estructura

simple carente de componente

membranoso, en la que diferenciamos

dos regiones:

Una zona fibrilar central, formada por

ADNribosómico y ARNr naciente

Un zona granular periférica donde los

gránulos están formados por las

subunidades ribosómicas en

proceso de ensamblado

MATRIZ NUCLEAR

uno periférico

formado por el conjunto de lamina-complejos de poro

los restos nucleolares

.

Esta compuesta de tres elementos:

y una serie de estructuras fibro-granulares que ocupan buena parte del volumen nuclear

contiene proteínas que se unen al RNA mensajero y pre-mensajero

Sirve para anclar gran parte de la maquinaria que participa en las diferentes actividades del núcleo

AND Y ARN

ARN y ADN

DE ACUERDO A LA COMPOSICIÓN QUÍMICA, LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SE CLASIFICAN EN

ÁCIDOS DESOXIRRIBONUCLEICOS (ADN) QUE SE ENCUENTRAN RESIDIENDO EN EL NÚCLEO CELULAR Y ALGUNOS ORGANELOS. Y EN ÁCIDOS RIBONUCLEICOS (ARN) QUE ACTÚAN EN EL CITOPLASMA. SE CONOCE CON CONSIDERABLE DETALLE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS DOS TIPOS DE ÁCIDOS.

El ADN

Por las siglas de Acido Desoxirribonucleico, es una molécula de gran tamaño que guarda y transmite de generación en generación toda la información necesaria para el desarrollo de todas las funciones biológicas de un organismo.

 EL ADN

ESTÁ FORMADO POR LA UNIÓN PARALELA DE DOS CADENAS, CADA CADENA SE ENCUENTRA CONFORMADA POR 4 DIFERENTES NUCLEÓTIDOS. LO QUE HACE QUE EL ADN SEA TAN VARIADO 

LA POSICIÓN  Y LA CANTIDAD DE ESTOS NUCLEÓTIDOS A LO LARGO DE LAS DOS CADENAS, SE LE LLAMA CÓDIGO GÉNICO O GENÉTICO O BIEN GENOMA. EL ADN DE TODOS LOS ORGANISMOS VIVOS ESTÁ FORMADO POR SOLO ÉSTOS CUATRO NUCLEÓTIDOS.

El núcleo tiene tres reacciones que llevan a tres funciones primarias, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN :

1.   La duplicación del ADN y su Almacenar la

ensamblado con proteínas información genética

(histonas) para formar la en el ADN.

cromatina.

2.   la transcripción de los genes ARN  Recuperar la información

y el procesamiento de estos a sus almacenada en el ADN en

formas maduras, muchas de las cuales la forma de ARN.

  son transportadas al citoplasma para su

traducción.

3.      La regulación de la expresión ejecutar, dirigir y regular las

genetica. actividades citoplasmaticas,

atraves del producto de la

expresion de los genes.

ARN ESTRUCTURA

Está formado por la unión de muchos ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido 5´-3´( igual que en el ADN ).Están formados por una sola cadena, a excepción del ARN bicatenario de los reovirus.

CLASIFICACION DEL ARN

SE CLASIFICAN EN

• ARN mensajero (ARNm)

• ARN ribosomico (ARNr)

• ARN nucleolar (ARNn)

• ARN transference (ARNt)

ARN MENSAJERO

-- Se le llama mensajero porque transporta la información necesaria para la síntesis proteica.

Cadenas de largo tamaño con estructura primaria.

- Cada ARNm tiene información para sintetizar una proteína determinada.

- Su vida media es corta.

a) En procariontes el extremo 5´posee un grupo trifosfato

b) En eucariontes en el extremo 5´posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3´posee una cola de poli-A

ARN RIBOSÓMICO (ARNr)

Sus principales características son:- Cada ARNr  presenta cadena de diferente tamaño, con estructura secundaria y terciaria.- Forma parte de las

ARN NUCLEOLAR (ARNn)

Sus características principales son:

- Se sintetiza en el nucleolo.

- Posee una masa molecular de 45 S, que actua como recursor de parte del ARNr, concretamente de los ARNr 28 S (de la subunidad mayor), los ARNr 5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARNr 18 S (de la subunidad menor)

- Son moléculas de pequeño tamaño

- Se les denomina de esta manera por poseer mucho uracilo en su composición

- Se asocia a proteinas del núcleo y forma ribonucleoproteinas pequeño nucleares (RNPpn) que intervienen en:

  a) Corte y empalme de ARN

b) Maduración en los ARNm  de los eucariontes

c) Obtención de ARNr a partir de ARNn  45 S.

ARN TRANSFERENTE (ARNt)

Sus principales características son.

- Son moléculas de pequeño tamaño

- Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trebol.

- Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria

- Su misión es unir aminoácidos y transportarlos hasta el ARNm  para sintetizar proteinas.

SINTESIS Y LOCALIZACIÓN DE LOS ARN

En la célula eucarionte los ARN se sintetizan gracias a tres tipos de enzimas:

- ARN polimerasa I, localizada en el nucleolo y se encarga de la sinteis de los ARNr 18 S, 5,8 S y 28 S.

- ARN polimerasa II, localizada en el nucleoplasma y se encarga de la síntesis de los ARNhn, es decir de los precursores de los ARNm

- ARN polimerasa III, localizada en el nucleoplasma y se encarga de sintetizar los ARNr 5 S y los ARNm.

CROMATINA

Es el conjunto de ADN, histonas, proteinas no histonicas y ARN.

Sus unidades basicas son los nucleosomas.

Se localiza en regiones perifericas

Para que sea considerada funcional esta se dbe encontrar extendida.

Presentan forma de grumos o filamentos

HETEROCROMATINA

Fraccion de la cromatina, presenta una alta condensacion durante del ciclo de division celular.

Tienden a presentar una tincion elevada con distintos colorantes

En ocasiones deliena la membrana velular

Llega a pormar en ocasiones figuras

CONSTITUTIVA:

• Presenta una alta condensacion en todas las fases del cilco de division.

• Se localizan principlmente en centromeros, regiones distales y NORs

• Contiene un tipo particular de ADN (ADN satelite).

• Presenta estabilidad

• Prsenta poliformismo

• Tienden a ser fuertemente teñidas en la tecnica de bandas c

FACULTATIVA:

• Existe una varianza de condensacion

• Incluye al ADN satelite y al corpusculo de Barr

• Tiene una presencia de secuencia repetidas

• Es reversible

• E estado heterocromatico depende del desarrollo y del tipo celular

• Es deficiente en ADN atelite

• No presenta polimorfismo

• No presenta tincion en la tecnica de bandas C

EUCROMATINA

• Es una forma de cromatina ligeramente compactada.

• Puede condensarse y realizar dicho proceso a la inversa.

• Tienden a teñise de manera tenue con distintos colorantes.

• Su aspecto tiene una forma similar a la de un collar de perlas.

• Se componen por 8 proteinas histonas

CROMOSOMAS

Del griego χ]ρώμα, -τος chroma, color y σώμα, -τος soma, cuerpo o elemento)

IMPORTACIÓN DE PROTEÍNAS

Las importinas son heterodímeros, formados por dos subunidades, la subunidad-a se une a la NSL de la proteína nuclear permitiendo la unión con la subunidadad-b. Esta unión origina una “importina funcional” que lleva unida a la proteína nuclear a ser transportada.

El complejo importina funcional se pone en contacto con los filamentos citosólicos, donde guiado por las nucleoporinas (Nup), llega al poro central.

La translocación de complejo importina/carga es regulado por la pequeña RanGTPasa [1] , que se une a la subunidad b de la importina. Esta b-importina es la encargada de interactuar con el poro provocando su dilatación y posibilitando el ingreso de la proteína nuclear.

La translocación de proteínas es un proceso activo. Cuando el complejo penetra al interior del núcleo, las subunidades de importina se separan y la carga es liberada.

La disociación de las subunidades causa entonces un nuevo cambio en su forma, dejando al descubierto la NES de cada subunidad. Otras proteínas en el poro central reconocen la NES y retornan las subunidades al citoplasma.

EXPORTACIÓN DE ARN

Los ARN maduros se asocian a proteínas llamadas transportinas, las cuales actúan como transbordadores permitiendo el pasaje de ARN al citoplasma.

esquematiza como el ARNm es llevado fuera del núcleo. Los ARNm maduros que presentan la poli A se asocian con varias proteínas, formando una partícula de ribonucleoproteína (RNP). Estas partículas se mueven linealmente a través de la canasta nuclear. Al igual que las importinas, las RNP son recicladas hacia el núcleo. En el citoplasma, las CRBP ( del inglés, cytoplasmic RNA-binding proteins) reemplazan a las RNP para guiar a los ARNs a sus destinos citosólicos correctos.

Bibliografia

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Chandar, N., & Viselli, S. (n.d). Biología molecular y celular / Nalini Chandar, Susan Viselli ; traducción, Gonzalo Claros Díaz. Philadelphia : Lippincot Williams & Wilkins, . 2011.