La estructura y las funciones de la célula han sufrido una serie de cambios en el curso de la evolución. La aparición de nuevos orgánulos estuvo precedida por transformaciones en la atmósfera y la litosfera del joven planeta. Una de las adquisiciones significativas fue el núcleo celular. Los organismos eucariotas recibieron, debido a la presencia de orgánulos separados, ventajas significativas sobre los procariotas y rápidamente comenzaron a dominar.
El núcleo celular, cuya estructura y funciones son algo diferentes en diferentes tejidos y órganos, ha mejorado la calidad de la biosíntesis de ARN y la transmisión de información hereditaria.
Origen
Hasta la fecha, hay dos hipótesis principales sobre la formación de una célula eucariota. De acuerdo con la teoría simbiótica, los orgánulos (como los flagelos o las mitocondrias) alguna vez fueron organismos procarióticos separados. Los antepasados de los eucariotas modernos los devoraron. El resultado fue un organismo simbiótico.
El núcleo se formó como resultado de una protuberancia hacia adentrosección de la membrana citoplasmática. Esta fue una adquisición necesaria en el camino hacia el dominio de una nueva forma de nutrición, la fagocitosis, por parte de la célula. La captura de alimento estuvo acompañada de un aumento en el grado de movilidad citoplasmática. Los genoforos, que eran el material genético de una célula procariota y estaban adheridos a las paredes, caían en una zona de fuerte "flujo" y necesitaban protección. Como resultado, se formó una invaginación profunda de una sección de la membrana que contenía genóforos adheridos. Esta hipótesis está respaldada por el hecho de que la cubierta del núcleo está indisolublemente unida a la membrana citoplasmática de la célula.
Hay otra versión del desarrollo de eventos. Según la hipótesis viral del origen del núcleo, éste se formó como resultado de la infección de una antigua célula arcaica. Un virus de ADN se infiltró en él y gradualmente obtuvo un control completo sobre los procesos de la vida. Los científicos que consideran que esta teoría es más correcta, dan muchos argumentos a su favor. Sin embargo, hasta la fecha, no hay evidencia concluyente para ninguna de las hipótesis existentes.
Uno o más
La mayoría de las células de los eucariotas modernos tienen un núcleo. La gran mayoría de ellos contienen solo uno de esos orgánulos. Hay, sin embargo, células que han perdido el núcleo debido a algunas características funcionales. Estos incluyen, por ejemplo, eritrocitos. También hay células con dos (ciliados) e incluso varios núcleos.
Estructura del núcleo celular
Independientemente de las características del organismo, la estructura del núcleo se caracteriza por un conjunto de característicasorgánulos. Está separado del espacio interior de la célula por una doble membrana. En algunos lugares, sus capas interna y externa se fusionan, formando poros. Su función es intercambiar sustancias entre el citoplasma y el núcleo.
El espacio del orgánulo está lleno de carioplasma, también llamado savia nuclear o nucleoplasma. Contiene la cromatina y el nucléolo. A veces, el último de los orgánulos nombrados del núcleo celular no está presente en una sola copia. En algunos organismos, los nucléolos, por el contrario, están ausentes.
Membrana
La membrana nuclear está formada por lípidos y consta de dos capas: externa e interna. De hecho, esta es la misma membrana celular. El núcleo se comunica con los canales del retículo endoplásmico a través del espacio perinuclear, una cavidad formada por dos capas de la membrana.
Las membranas externa e interna tienen sus propias características estructurales, pero en general son bastante similares.
Más cercano al citoplasma
La capa exterior pasa a la membrana del retículo endoplásmico. Su principal diferencia con respecto a este último es una concentración significativamente mayor de proteínas en la estructura. La membrana en contacto directo con el citoplasma de la célula está cubierta con una capa de ribosomas desde el exterior. Está conectado a la membrana interna por numerosos poros, que son complejos de proteínas bastante grandes.
Capa interior
La membrana que mira hacia el núcleo de la célula, a diferencia de la exterior, es lisa y no está cubierta de ribosomas. Limita el carioplasma. Un rasgo característico de la membrana interna es una capa de lámina nuclear que la recubre desde un lado,en contacto con el nucleoplasma. Esta estructura proteica específica mantiene la forma de la envoltura, participa en la regulación de la expresión génica y también promueve la unión de la cromatina a la membrana nuclear.
Metabolismo
La interacción del núcleo y el citoplasma se lleva a cabo a través de los poros nucleares. Son estructuras bastante complejas formadas por 30 proteínas. El número de poros en un núcleo puede ser diferente. Depende del tipo de célula, órgano y organismo. Así, en humanos, el núcleo celular puede tener de 3 a 5 mil poros, en algunas ranas llega a 50.000.
La función principal de los poros es el intercambio de sustancias entre el núcleo y el resto del espacio celular. Algunas moléculas pasan a través de los poros de forma pasiva, sin gasto adicional de energía. Son de tamaño pequeño. El transporte de moléculas grandes y complejos supramoleculares requiere el consumo de una cierta cantidad de energía.
Las moléculas de ARN sintetizadas en el núcleo llegan a la célula desde el carioplasma. Las proteínas necesarias para los procesos intranucleares se transportan en dirección opuesta.
Nucleoplasma
El jugo nuclear es una solución coloidal de proteínas. Está delimitado por la envoltura nuclear y rodea la cromatina y el nucléolo. El nucleoplasma es un líquido viscoso en el que se disuelven diversas sustancias. Estos incluyen nucleótidos y enzimas. Los primeros son esenciales para la síntesis de ADN. Las enzimas participan en la transcripción, así como en la reparación y replicación del ADN.
La estructura del jugo nuclear cambia según el estado de la célula. Hay dos de ellos - estacionario yque ocurre durante la división. El primero es característico de la interfase (el tiempo entre divisiones). Al mismo tiempo, el jugo nuclear se distingue por una distribución uniforme de ácidos nucleicos y moléculas de ADN no estructuradas. Durante este período, el material hereditario existe en forma de cromatina. La división del núcleo celular va acompañada de la transformación de la cromatina en cromosomas. En este momento, la estructura del carioplasma cambia: el material genético adquiere cierta estructura, la envoltura nuclear se destruye y el carioplasma se mezcla con el citoplasma.
Cromosomas
Las funciones principales de las estructuras de nucleoproteínas de la cromatina transformadas en el momento de la división son el almacenamiento, la implementación y la transmisión de la información hereditaria contenida en el núcleo celular. Los cromosomas se caracterizan por una determinada forma: están divididos en partes o brazos por una constricción primaria, también llamada celomero. Según su localización se distinguen tres tipos de cromosomas:
- en forma de bastón o acrocéntricos: se caracterizan por la colocación del celomero casi al final, uno de los brazos es muy pequeño;
- diversificados o submetacéntricos tienen brazos de longitud desigual;
- equilátero o metacéntrico.
El conjunto de cromosomas en una célula se llama cariotipo. Cada tipo es fijo. En este caso, diferentes células del mismo organismo pueden contener un conjunto diploide (doble) o haploide (único). La primera opción es típica de las células somáticas, que componen principalmente el cuerpo. El conjunto haploide es un privilegio de las células germinales. células somáticas humanascontiene 46 cromosomas, sexo - 23.
Los cromosomas del conjunto diploide forman pares. Las estructuras de nucleoproteínas idénticas incluidas en un par se denominan alélicas. Tienen la misma estructura y realizan las mismas funciones.
La unidad estructural de los cromosomas es el gen. Es una sección de la molécula de ADN que codifica una proteína específica.
Nucléolo
El núcleo celular tiene un orgánulo más: el nucléolo. No está separado del carioplasma por una membrana, pero es fácil de notar cuando se examina la célula con un microscopio. Algunos núcleos pueden tener múltiples nucléolos. También están aquellos en los que dichos orgánulos están completamente ausentes.
La forma del nucléolo se asemeja a una esfera, tiene un tamaño bastante pequeño. Contiene varias proteínas. La función principal del nucléolo es la síntesis del ARN ribosómico y de los propios ribosomas. Son necesarios para la creación de cadenas polipeptídicas. Los nucleolos se forman alrededor de regiones especiales del genoma. Se llaman organizadores nucleolares. Contiene los genes del ARN ribosomal. El nucléolo, entre otras cosas, es el lugar con mayor concentración de proteína en la célula. Parte de las proteínas es necesaria para realizar las funciones del organoide.
El nucléolo consta de dos componentes: granular y fibrilar. El primero son las subunidades de ribosomas en maduración. En el centro fibrilar se lleva a cabo la síntesis del ARN ribosomal. El componente granular rodea al componente fibrilar ubicado en el centro del nucléolo.
Núcleo celular y sus funciones
El papel quejuega el núcleo, está indisolublemente ligado a su estructura. Las estructuras internas del organoide implementan conjuntamente los procesos más importantes en la célula. Alberga la información genética que determina la estructura y función de la célula. El núcleo es responsable del almacenamiento y transmisión de la información hereditaria durante la mitosis y la meiosis. En el primer caso, la célula hija recibe un conjunto de genes idénticos a los de la madre. Como resultado de la meiosis, las células germinales se forman con un conjunto haploide de cromosomas.
Otra función no menos importante del núcleo es la regulación de los procesos intracelulares. Se lleva a cabo como resultado del control de la síntesis de proteínas responsables de la estructura y funcionamiento de los elementos celulares.
La influencia en la síntesis de proteínas tiene otra expresión. El núcleo, que controla los procesos dentro de la célula, une todos sus orgánulos en un solo sistema con un mecanismo de trabajo que funciona bien. Sus fallas conducen, por regla general, a la muerte celular.
Finalmente, el núcleo es el sitio de síntesis de las subunidades de los ribosomas, que son responsables de la formación de la misma proteína a partir de los aminoácidos. Los ribosomas son indispensables en el proceso de transcripción.
La célula eucariota es una estructura más perfecta que la procariota. La aparición de orgánulos con su propia membrana permitió aumentar la eficiencia de los procesos intracelulares. La formación de un núcleo rodeado por una doble membrana lipídica jugó un papel muy importante en esta evolución. La protección de la información hereditaria por la membrana hizo posible que los antiguos organismos unicelulares dominaranorganismos en nuevas formas de vida. Entre ellos estaba la fagocitosis, que, según una versión, condujo a la aparición de un organismo simbiótico, que más tarde se convirtió en el progenitor de la célula eucariota moderna con todos sus orgánulos característicos. El núcleo celular, la estructura y las funciones de algunas estructuras nuevas hicieron posible el uso del oxígeno en el metabolismo. La consecuencia de esto fue un cambio cardinal en la biosfera de la Tierra, se sentaron las bases para la formación y desarrollo de organismos multicelulares. Hoy en día, los organismos eucariotas, entre los que se encuentran los humanos, dominan el planeta y nada presagia cambios en este sentido.
