El núcleo celular es su orgánulo más importante, el lugar de almacenamiento y reproducción de la información hereditaria. Esta es una estructura de membrana que ocupa del 10 al 40% de la célula, cuyas funciones son muy importantes para la vida de los eucariotas. Sin embargo, incluso sin la presencia de un núcleo, es posible la realización de información hereditaria. Un ejemplo de este proceso es la actividad vital de las células bacterianas. Sin embargo, las características estructurales del núcleo y su propósito son muy importantes para un organismo multicelular.
Ubicación del núcleo en la célula y su estructura
El núcleo se encuentra en el espesor del citoplasma y está en contacto directo con el retículo endoplásmico rugoso y liso. Está rodeado por dos membranas, entre las cuales se encuentra el espacio perinuclear. Dentro del núcleo hay una matriz, cromatina y algunos nucléolos.
Algunas células humanas maduras no tienen núcleo, mientras que otras funcionan en condiciones de severa inhibición de su actividad. En general, la estructura del núcleo (esquema) se presenta como una cavidad nuclear, limitada por un cariolema de la célula, que contiene cromatina y nucleolos fijados en el nucleoplasma.matriz nuclear.
Estructura del cariolema
Para facilitar el estudio de la célula del núcleo, esta última debe percibirse como burbujas, limitada por caparazones de otras burbujas. El núcleo es una burbuja con información hereditaria ubicada en el espesor de la célula. Está protegido de su citoplasma por una membrana lipídica bicapa. La estructura de la cubierta del núcleo es similar a la membrana celular. De hecho, solo se distinguen por el nombre y el número de capas. Sin todo esto, son idénticos en estructura y función.
La estructura del cariolema (membrana nuclear) es de dos capas: consta de dos capas lipídicas. La capa bilipídica externa del cariolema está en contacto directo con el retículo rugoso del endoplasma celular. Cariolema interno - con el contenido del núcleo. Hay un espacio perinuclear entre la cariomembrana externa e interna. Aparentemente, se formó debido a fenómenos electrostáticos: repulsión de áreas de residuos de glicerol.
La función de la membrana nuclear es crear una barrera mecánica que separa el núcleo del citoplasma. La membrana interna del núcleo sirve como sitio de fijación para la matriz nuclear, una cadena de moléculas de proteína que soportan la estructura principal. Hay poros especiales en dos membranas nucleares: el ARN mensajero ingresa al citoplasma a través de ellos hacia los ribosomas. En el mismo espesor del núcleo hay varios nucléolos y cromatina.
Estructura interna del nucleoplasma
Las características de la estructura del núcleo nos permiten compararlo con la célula misma. Dentro del núcleo también hay un ambiente especial (nucleoplasma),representado por un gel-sol, una solución coloidal de proteínas. En su interior hay un nucleoesqueleto (matriz), representado por proteínas fibrilares. La principal diferencia radica solo en el hecho de que las proteínas predominantemente ácidas están presentes en el núcleo. Aparentemente, tal reacción del medio ambiente es necesaria para preservar las propiedades químicas de los ácidos nucleicos y la ocurrencia de reacciones bioquímicas.
Nucléolo
La estructura del núcleo celular no se puede completar sin el nucléolo. Es un ARN ribosómico espiralizado, que se encuentra en etapa de maduración. Más tarde, se obtendrá un ribosoma, un orgánulo necesario para la síntesis de proteínas. En la estructura del nucléolo se distinguen dos componentes: fibrilar y globular. Solo se diferencian por microscopía electrónica y no tienen sus propias membranas.
El componente fibrilar está en el centro del nucléolo. Es una cadena de ARN de tipo ribosómico a partir del cual se ensamblarán las subunidades ribosómicas. Si consideramos el núcleo (estructura y funciones), entonces es obvio que posteriormente se formará un componente granular a partir de ellos. Estas son las mismas subunidades ribosómicas maduras que se encuentran en las últimas etapas de su desarrollo. Pronto forman ribosomas. Se eliminan del nucleoplasma a través de los poros nucleares del cariolema y entran en la membrana del retículo endoplásmico rugoso.
Cromatina y cromosomas
La estructura y las funciones del núcleo celular están orgánicamente vinculadas: solo existen aquellas estructuras que se necesitan para almacenar y reproducir la información hereditaria. También hay un carioesqueleto.(matriz del núcleo), cuya función es mantener la forma del orgánulo. Sin embargo, el componente más importante del núcleo es la cromatina. Estos son cromosomas que juegan el papel de archivadores de varios grupos de genes.
La cromatina es una proteína compleja que consiste en un polipéptido de estructura cuaternaria conectado a un ácido nucleico (ARN o ADN). La cromatina también está presente en los plásmidos bacterianos. Casi una cuarta parte del peso total de la cromatina está formada por histonas, proteínas responsables del "empaquetado" de la información hereditaria. Esta característica de la estructura es estudiada por la bioquímica y la biología. La estructura del núcleo es compleja precisamente por la cromatina y la presencia de procesos que alternan su espiralización y desspiralización.
La presencia de histonas permite condensar y completar la hebra de ADN en un lugar pequeño: en el núcleo celular. Esto sucede de la siguiente manera: las histonas forman nucleosomas, que son una estructura como perlas. H2B, H3, H2A y H4 son las principales histonas. El nucleosoma está formado por cuatro pares de cada una de las histonas presentadas. Al mismo tiempo, la histona H1 es un enlazador: está asociada con el ADN en el sitio de entrada al nucleosoma. El empaquetamiento del ADN se produce como resultado del "enrollamiento" de una molécula lineal alrededor de 8 proteínas de estructura de histonas.
La estructura del núcleo, cuyo esquema se presenta arriba, sugiere la presencia de una estructura de ADN similar a un solenoide completada en histonas. El espesor de este conglomerado es de unos 30 nm. Al mismo tiempo, la estructura se puede compactar aún más para ocupar menos espacio y estar menos expuesta adaño mecánico que inevitablemente ocurre durante la vida de la celda.
Fracciones de cromatina
La estructura, la estructura y las funciones del núcleo celular están fijadas en el mantenimiento de los procesos dinámicos de espiralización y desspiralización de la cromatina. Por lo tanto, hay dos fracciones principales: fuertemente espiralizada (heterocromatina) y ligeramente espiralizada (eucromatina). Están separados tanto estructural como funcionalmente. En la heterocromatina, el ADN está bien protegido de cualquier influencia y no puede transcribirse. La eucromatina está menos protegida, pero los genes se pueden duplicar para la síntesis de proteínas. Muy a menudo, las secciones de heterocromatina y eucromatina se alternan a lo largo de todo el cromosoma.
Cromosomas
El núcleo celular, cuya estructura y funciones se describen en esta publicación, contiene cromosomas. Es una cromatina compleja y compacta que se puede ver bajo microscopía óptica. Sin embargo, esto solo es posible si una célula está ubicada en el portaobjetos de vidrio en la etapa de división mitótica o meiótica. Una de las etapas es la espiralización de la cromatina con la formación de los cromosomas. Su estructura es extremadamente simple: el cromosoma tiene un telómero y dos brazos. Cada organismo multicelular de la misma especie tiene la misma estructura del núcleo. Su tabla de conjuntos de cromosomas también es similar.
Implementación de las funciones del núcleo
Las principales características de la estructura del núcleo están relacionadas con el desempeño de ciertas funciones y la necesidad de controlarlas. El núcleo cumple la función de depósito de información hereditaria, es decir, es una especie de archivador conSecuencias escritas de aminoácidos de todas las proteínas que se pueden sintetizar en la célula. Esto significa que para realizar cualquier función, una célula debe sintetizar una proteína, cuya estructura está codificada en el gen.
Para que el núcleo "entienda" qué proteína en particular necesita sintetizarse en el momento adecuado, existe un sistema de receptores externos (membrana) e internos. La información de ellos llega al núcleo a través de transmisores moleculares. La mayoría de las veces esto se realiza a través del mecanismo de adenilato ciclasa. Así actúan sobre la célula las hormonas (adrenalina, noradrenalina) y algunos fármacos de estructura hidrófila.
El segundo mecanismo de transferencia de información es interno. Es característico de las moléculas lipofílicas: los corticosteroides. Esta sustancia penetra en la membrana bilipídica de la célula y se dirige al núcleo, donde interactúa con su receptor. Como resultado de la activación de complejos receptores ubicados en la membrana celular (mecanismo de adenilato ciclasa) o en el cariolema, se desencadena la reacción de activación de un determinado gen. Se replica, sobre su base se construye el ARN mensajero. Posteriormente, de acuerdo con la estructura de este último, se sintetiza una proteína que realiza una determinada función.
El núcleo de los organismos pluricelulares
En un organismo multicelular, las características estructurales del núcleo son las mismas que en un organismo unicelular. Aunque hay algunos matices. Primero, la pluricelularidad implica que varias células tendrán su propia función específica (o varias). Esto significa que algunos genes siempre serándesanimados mientras otros están inactivos.
Por ejemplo, en las células del tejido adiposo, la síntesis de proteínas estará inactiva y, por lo tanto, la mayor parte de la cromatina está espiralizada. Y en las células, por ejemplo, la parte exocrina del páncreas, los procesos de biosíntesis de proteínas están en curso. Por lo tanto, su cromatina está desspiralizada. En aquellas áreas cuyos genes se replican con mayor frecuencia. Al mismo tiempo, una característica clave es importante: el conjunto de cromosomas de todas las células de un organismo es el mismo. Solo debido a la diferenciación de funciones en los tejidos, algunos de ellos se desconectan del trabajo, mientras que otros se desspiralizan con más frecuencia que otros.
Células nucleares del cuerpo
Hay células, cuyas características estructurales del núcleo pueden no ser consideradas porque, como resultado de su actividad vital, inhiben su función o la eliminan por completo. El ejemplo más simple son los glóbulos rojos. Estas son células sanguíneas, cuyo núcleo está presente solo en las primeras etapas de desarrollo, cuando se sintetiza la hemoglobina. Tan pronto como hay suficiente para transportar oxígeno, se extrae el núcleo de la célula para facilitarlo sin interferir con el transporte de oxígeno.
En términos generales, un eritrocito es un saco citoplasmático lleno de hemoglobina. Una estructura similar es característica de las células grasas. La estructura del núcleo celular de los adipocitos se simplifica extremadamente, disminuye y se desplaza hacia la membrana, y los procesos de síntesis de proteínas se inhiben al máximo. Estas células también se asemejan a "bolsas" llenas de grasa, aunque, por supuesto, la variedadhay un poco más de reacciones bioquímicas en ellos que en los eritrocitos. Las plaquetas tampoco tienen núcleo, pero no deben considerarse células de pleno derecho. Estos son fragmentos de células necesarios para la implementación de los procesos de hemostasia.
