Ncleo celular

ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUMICADEPARTAMENTO ACADMICO DE CIENCIAS BIOLGICAS

Prof. Reynn Cndor Alarcn

BIOLOGA CELULAR

BI-141

Ncleo celular

El ncleo es el centro de informacin de la clula. Aqu se encuentra el DNA de los cromosomas, separado del resto de la clula por una envuelta nuclear. En realidad, el lmite alrededor del ncleo est formado por dos membranas, llamadas membrana nuclear externa e interna.

Estas membranas estn perforadas a intervalos por poros nucleares, a travs de los cuales se produce el transporte activo de determinadas molculas entre el ncleo y el citoplasma.

La envoltura nuclear est conectada directamente con la membrana del retculo endoplsmico y se mantiene por dos redes de filamentos intermedios: una denominada lmina nuclear, formada por una fina lmina que recubre la membrana nuclear interna, mientras que la otra, organizada de forma menos regular, rodea la membrana nuclear externa (Figura 8-1).

El DNA de una clula eucariota se halla confinado en el ncleo, que ocupa alrededor del 10% del volumen celular.

Ncleo celular

Muy probablemente los ancestros de las clulas eucariotas carecan de ncleo: slo podemos especular por qu apareci durante la evolucin un compartimiento nuclear separado, que asla al DNA de la actividad del citoplasma.

Dos caractersticas especiales de las clulas eucariotas nos sugieren posibles explicaciones.

Existencia del citoesqueleto.

Existencia de un procesamiento del RNA previo a su traduccin a protena (proceso de maduracin splicing del RNA).

Ncleo celular

Sntesis de protenas (DNA -> RNA -> protena) en eucariotas. Las clulas eucariotas han desarrollado numerosos compartimientos rodeados de membrana que separan los diferentes grupos de reacciones enzimticas, lo que las hace ms eficientes. El ncleo es uno de estos compartimientos. La envoltura nuclear mantiene a los ribosomas funcionales fuera del ncleo, evitando que los transcritos de RNA sean traducidos a protenas, hasta que hayan sido procesados extensamente y transportados al exterior del ncleo, al citosol. As pues, las etapas de maduracin y de transporte del RNA se interponen entre la transcripcin del DNA y la traduccin del RNA.

Ncleo celular

una molcula de DNA es un polmero lineal extraordinariamente largo y no ramificado, que contiene muchos millones de nucletidos organizados siguiendo una secuencia regular pero no al azar, y que la informacin gentica de una clula est contenida en el orden lineal de los nucletidos de su DNA.

El cdigo gentico est escrito con palabras de tres nucletidos (codones, cada uno de los cuales especifica un aminocido) que solventan el pro-blema de acumular una gran cantidad de informacin gentica en un reducido espacio.

Cada molcula de DNA se empaqueta en un cromosoma; el total de infor-macin gentica contenida en los cromosomas de un organismo constituye su genoma.

Composicin qumica del Ncleo celular

Su composicin qumica es compleja:

Protenas (protaminas e histonas)

lpidos

compuestos inorgnicos

DNA

RNA

Estructura del Ncleo Celular

Dentro del ncleo de una interfase tpica (es decir, no mittica) la clula tiene: 1) los cromosomas, que se observan como bras de nucleoprotena muy extendidas, denominadas cromatina; 2) uno o ms nucleolos, estructuras electrodensas de forma irregular que funcionan en la sntesis del RNA ribosmico (cido ribonucleico) y el ensamble de ribosomas (se explica en la pg. 440); 3) el nucleoplasma, una sustancia lquida en la que los solutos del ncleo se disuelven, y 4) la matriz nuclear, una red brilar que contiene protenas. Esta matriz est compuesta por tres elementos: lmina nuclear, nucleolo y estructuras fibrogranulares, tambin conocidas como matriz interna.

La envoltura nuclear

El ncleo est rodeado por una membrana doble: una membrana interna y otra externa, separadas por una cisterna perinuclear y perforadas por complejos de poros nucleares. La membrana externa se contina con la del retculo endoplasmtico rugoso (RER) y contiene ribosomas adosados.

Su funcin es separar el nucleoplasma del citoplasma, regular el paso de molculas entre ellos y englobar la cromatina.

Las dos membranas estn perforadas por poros nucleares que representan alrededor de 15% de la superficie de la membrana nuclear y regulan el transporte de protenas, ribonucleoprotenas y RNA entre el ncleo y el plasma.

La envoltura nuclear

La membrana nuclear interna se fija en una rgida malla de filamentos intermedios proteicos denominada lmina nuclear, unida a su superficie interna.

La lmina nuclear es una fina capa proteica electrodensa que tiene una funcin nucleoesqueltica o de sostn. Sus principales componentes son las lminas nucleares, un cmulo de protenas nucleares especializadas de filamentos intermedios y protenas asociadas. Adems participa en la organizacin nuclear, la regulacin del ciclo celular y en la diferenciacin celular.

La envoltura nuclear

Cuando el ncleo se disuelve en la divisin celular, la membrana nuclear se desintegra en vesculas membranosas adheridas a las protenas fosforiladas, que son fracciones de la lmina nuclear, ya que sta se despolimeriza por fosforilacin. En la telofase temprana, las protenas se defosforilan y las vesculas se repolarizan alrededor de los cromosomas. En la telofase tarda, las vesculas se renen y reconstituyen la envoltura nuclear de las clulas hijas, que activamente importan protenas con la secuencia de localizacin nuclear (SLN) para reconstituir los poros nucleares (figuras 4--3 y 4--9).

Nucleoplasma o carioplasma

El jugo nuclear es la materia fundamental que llena el ncleo y est constituido por una disolucin coloidal que no es cromatina ni nucleolo.

Cromatina

Es el material nuclear organizado en eucromatina y heterocromatina, contiene DNA, histonas y protenas nucleares.

Es un conglomerado de DNA y protenas responsable de la basofiliacaracterstica del ncleo.

La cromatina se clasifica en:1. Cromatina marginal (permetro del ncleo).2. Cariosomas (se encuentran por todo el ncleo).3. Cromatina asociada con el nucleolo (se encuentra en relacin con el nucleolo).4. Eucromatina (cromatina genticamente activa). Se observa clara al microscopio electrnico.5. Heterocromatina (cromatina genticamente inactiva). Se observa obscura al microscopio electrnico.

Cromatina

La eucromatina o cromatina dispersa es genticamente activa, ya que se puede transcribir; es abundante en las clulas que sintetizan muchas protenas, como neuronas y hepatocitos. La ausencia de color en estas zonas se debe a su dispersin, pero al condensarse se forman cmulos teidos intensamente.

La heterocromatina o cromatina condensada predomina en las clulas gentica y metablicamente inactivas, como los linfocitos pequeos circulantes y los espermatozoides.

En la cromatina hay dos tipos de protenas: las histonas, que representan la mayor parte de las protenas de la cromatina y son las principales responsables del empaquetamiento del DNA, y las no histonas, como las polimerasas de DNA y RNA y protenas reguladoras de genes, entre otras.

Nucleolo

Es una pequea regin especial en la que se sintetizan partculas que contienen rRNA y protena, las cuales migran al citoplasma a travs de los poros nucleares y a continuacin se modifican para transformarse en ribosomas.

El nucleolo sintetiza las dos subunidades ribosomales; al microscopio electrnico se presenta constituido por dos elementos: granular denso de 150 a 200 , homlogo morfolgicamente a los ribosomas, y fibrilar denso.

El componente granular representa la mayor parte de la ribonucleoprotena (RNP).

Nucleolo

El nmero de nucleolos tambin es variado (de uno a cuatro, en promedio) y esto se encuentra regulado por las regiones organizadoras de nucleolos (RON) que contienen secuencias repetidas de DNA codificadoras de rRNA.

pueden estar ausentes en las clulas que no sintetizan protenas, como los espermatozoides.

Cromosoma

Su nombre deriva del griego (chroma = color; soma = cuerpo), y son estructuras del ncleo celular eucariota que consisten en molculas de DNA y protenas (principalmente histonas). Adquieren forma de bastoncillos que se visualizan cuando la cromatina se condensa. Los cromosomas procariotas consisten en una hebra de DNA circular libre (no asociada a protenas).

Estructura del cromosoma

Un cromosoma tiene dos brazos separados por un centrmero.

Los extremos de los brazos se llaman telmeros.

Los brazos se encuentran divididos en dos, cada una de las partes se conoce como cromtida.

Tipos de cromosoma

Segn la posicin del centrmero se distinguen distintos tipos de cromosomas:

METACNTRICO

El centrmero

esta en la mitad

del cromosoma y

los dos brazos

tienen la misma

longitud.

SUBMETACNTRICO

La longitud de un

brazo es mayor que

la del otro. En la

divisin toman

aspecto de L al ser

arrastrados.

ACROCNTRICO

El centrmero esta

muy cerca del

extremo por lo que

la longitud de un

brazo es mucho

menor que la del

otro.

TELOCNTRICO

El centrmero se

sita en el extremo

del cromosoma,

presentando ste

un solo brazo.

Niveles de organizacin de la cromatina

Molculas de DNA desnudo embobinadas alrededor de las histonas para formar nucleosomas, que representan el nivel ms bajo de organizacin de la cromatina.

Los nucleosomas se organizan en bras de 30 nm, que a su vez lo hacen en dominios de asas. Cuando las clulas se preparan para la mitosis, las asas se compactan an ms y forman los cromosomas mitticos.

Funciones de los cromosomas

Los cromosomas guardan la informacin gentica de una clula, para realizar sus funciones principales.

El papel de los cromosomas es gentico. Son los transmisores de toda la informacin de clula a clula e individuo a individuo.

Son la barrera que impide la difuminacin de las especies.

Son el mecanismo para aislar y preservar las especies.

Tienen la capacidad de variar, lo que permite la evolucin.

Tambin son la base entre variacin y fijacin.

Dogma central de la Biologa Molecular

ADN se traduce ARN y este a su vez dirige la produccin de protenas.

Dogma central de la Biologa Molecular

La informacin fluye del ADN al ARN por va del proceso Transcripcin,y luego a la protena por el proceso de traduccin.

Transcripcin: proceso de fabricacin ARN usando ADN como molde

Traduccin: Construccin de una secuencia de aminocidos(polipptido) con la informacin proporcionada por la molcula deARN.

Dogma central de la Biologa Molecular

El ARNm es el molde para la construccin de la protena.

El ARNr se encuentra en el sitio donde se construye la protena: el ribosoma.

El ARNt es el transportador que coloca el aminocido apropiado en el sitio correspondiente.

Dogma central de la Biologa Molecular

H. Temin (Premio Nobel en 1975): La informacin no va siempre ADNARN, en algunos casos la informacin puede fluir del

ARNADN, es decir sintetizar ADN tomando como molde ARN , teniendo lugar el fenmeno de la transcripcin inversa.

EXCEPCIONES: Virus Ribozimas Priones

Replicacin del ADN

Transcripcin

Transcripcin

Ayuste

Eliminacin de intronespor el espliceosoma

Exones en la codificacin de dominios proteicos

Traduccin

Una visin general de la traduccin.

La traduccin se da en tres fases.

1. En la iniciacin, los componentes del aparato de traduccin se unen a la molcula de mRNA . Un tRNA que lleva el primer aminocido (AA1), se une al codn de iniciacin.

2. En la elongacin, los aminocidos son transportados hasta el mRNApor los tRNAs y se van aadiendo, uno a uno, a la cadena polipeptdicaen formacin.

3. En la terminacin, un codn stop del mRNA es reconocido por un factor de liberacin proteico, y el aparato de la traduccin queda aparte, liberando la cadena polipeptdica completa.