El núcleo de una célula eucariota es el orgánulo central del que dependen la actividad vital y los procesos de síntesis. Una parte significativa del contenido del núcleo está representada por moléculas de ADN filamentoso de diversos grados de compactación en combinación con proteínas. Estos son la eucromatina (ADN descondensado) y la heterocromatina (fragmentos de ADN densamente empaquetados).
La eucromatina juega un papel importante en la vida de la célula. Dice la "instrucción" para el ensamblaje del ácido ribonucleico (ARN), que se convierte en la base para la síntesis de moléculas polipeptídicas.
¿Todos tienen un núcleo?
Todos los seres vivos, desde el más pequeño hasta el gigante, cuentan con información genética en forma de ácido desoxirribonucleico. Hay dos formas fundamentalmente diferentes de representarlo en celdas:
- Los organismos procarióticos (prenucleares) tienen células no compartimentadas. El depósito de su único ADN circular no unido a proteínas es solo un parchecitoplasma llamado nucleoide. La replicación de ácidos nucleicos y la síntesis de proteínas tienen lugar en procariotas en un solo espacio celular. No los veremos a simple vista, porque los representantes de este grupo de organismos son bacterias microscópicas, de hasta 3 micras de tamaño.
- Los organismos eucariotas se caracterizan por una estructura celular más compleja, donde la información hereditaria está protegida por una doble membrana del núcleo. Las moléculas lineales de ADN, junto con las proteínas histonas, forman cromatina, que produce activamente ARN con la ayuda de complejos de polienzimas. La síntesis de proteínas se produce en el citoplasma de los ribosomas.
El núcleo formado en las células eucariotas se puede ver durante la interfase. El carioplasma contiene un esqueleto de proteína (matriz), nucleolos y complejos de nucleoproteína que consisten en secciones de heterocromatina y eucromatina. Este estado del núcleo persiste hasta el comienzo de la división celular, cuando la membrana y los nucléolos desaparecen y los cromosomas adquieren una forma compacta en forma de varilla.
Principal en el núcleo
El principal componente del contenido del núcleo, la cromatina, es su parte semántica. Sus funciones incluyen el almacenamiento, implementación y transmisión de información genética sobre una célula u organismo. La parte directamente replicada de la cromatina es la eucromatina, que transporta datos sobre la estructura de las proteínas y varios tipos de ARN.
Las partes restantes del núcleo realizan funciones auxiliares, brindan las condiciones adecuadas para la implementación de la información genética:
- nucleolos -áreas compactadas de contenido nuclear que determinan los sitios para la síntesis de ácidos ribonucleicos para los ribosomas;
- matriz proteica organiza la disposición de los cromosomas y todo el contenido del núcleo, mantiene su forma;
- El medio interno semilíquido del núcleo, el carioplasma, asegura el transporte de moléculas y el flujo de diversos procesos bioquímicos;
- La capa de dos capas del núcleo, el cariolema, protege el material genético, proporciona una conducción bilateral selectiva de moléculas y complejos moleculares debido a los complejos poros nucleares.
¿Qué significa la cromatina?
La cromatina obtuvo su nombre en 1880 gracias a los experimentos de Flemming sobre la observación de células. El hecho es que durante la fijación y la tinción, algunas partes de la célula se manifiestan especialmente bien ("cromatina" significa "teñida"). Más tarde resultó que este componente está representado por el ADN con proteínas que, debido a sus propiedades ácidas, percibe activamente los tintes alcalinos.
Los cromosomas teñidos son visibles en la parte central de la célula en la foto, formando una placa de metafase.
Formas de existencia del ADN
En las células de los organismos eucariotas, los complejos nucleoproteicos de la cromatina pueden estar en dos estados.
- En el proceso de división celular, el ADN alcanza su máxima torsión y está representado por cromosomas mitóticos. Cada hebra forma un cromosoma separado.
- Durante la interfase, cuando el ADN celular está más descondensado, la cromatina se llena uniformementeespacio del núcleo o forma grumos visibles en un microscopio óptico. Dichos cromocentros se detectan más a menudo cerca de la membrana nuclear.
Estos estados son alternativos entre sí, los cromosomas completamente compactados no se conservan en la interfase.
Eucromatina y heterocromatina
La cromatina en interfase es un cromosoma que ha perdido su forma compacta. Sus bucles se aflojan, llenando el volumen del núcleo. Existe una relación directa entre el grado de descondensación y la actividad funcional de la cromatina.
Sus partes, completamente "desenredadas", se denominan cromatina difusa o activa. Es prácticamente invisible bajo un microscopio óptico después de la tinción. Esto se debe a que la hélice del ADN tiene un grosor de solo 2 nm. Su otro nombre es eucromatina.
Este estado proporciona a los complejos enzimáticos acceso a fragmentos de ADN semántico, su libre unión y funcionamiento. Las polimerasas de ARN leen la estructura del ARN mensajero (transcripción) de las regiones difusas, o se copia el propio ADN (replicación). Cuanto mayor sea la actividad sintética de la célula en ese momento, mayor será la proporción de eucromatina en el núcleo.
Secciones difusas de cromatina se alternan con zonas compactas de heterocromatina retorcidas de manera diferente. Debido a la mayor densidad, la heterocromatina teñida es claramente visible en los núcleos en interfase.
La figura muestra la cromatina con diversos grados de compactación:
- 1 - molécula de ADN de doble cadena;
- 2 - histonaproteínas;
- 3 - El ADN envuelto alrededor del complejo de histonas durante 1,67 vueltas forma un nucleosoma;
- 4 - solenoide;
- 5 - cromosoma en interfase.
Sutilezas de definición
La eucromatina en un momento determinado puede no estar involucrada en procesos sintéticos. En este caso, se encuentra temporalmente en un estado más compacto y puede confundirse con heterocromatina.
Heterocromatina real, también llamada constitutiva, no lleva carga semántica y se descondensa solo en el proceso de replicación. El ADN en estos lugares contiene secuencias cortas y repetitivas que no codifican aminoácidos. En los cromosomas mitóticos, se encuentran en la región de la constricción primaria y las terminaciones teloméricas. También separan secciones de ADN transcrito, formando fragmentos intercalares (intercalares).
Cómo "funciona" la eucromatina
La eucromatina contiene genes que finalmente determinan la estructura de las proteínas (genes estructurales). La decodificación de la secuencia de nucleótidos en una proteína ocurre con la ayuda de un intermediario capaz, a diferencia de los cromosomas, de salir del núcleo: el ARN mensajero.
Durante la transcripción, el ARN se sintetiza en una plantilla de ADN a partir de nucleótidos libres de adenilo, uridilo, citidilo y guanilo. La transcripción la lleva a cabo el complejo enzimático ARN polimerasa.
Algunos genes determinan la secuencia de otros tipos de ARN (transporte y ribosomal) necesarios para completar los procesos de síntesis de proteínas en el citoplasma a partir deaminoácidos.
La heterocromatina de un solo cromosoma a menudo se ensambla en un cromocentro bien marcado. A su alrededor hay bucles de eucromatina desspiralizada. Gracias a esta configuración del núcleo del ADN, los complejos enzimáticos y los nucleótidos libres, necesarios para la implementación de las funciones de la eucromatina, encajan fácilmente en las partes semánticas.
