Anatomía y Función del Núcleo Celular: Componentes y Ultraestructura

El Núcleo Celular: Estructura y Función

El núcleo, según Brown (1830), es una estructura esencial en las células eucariotas, que alberga la información genética y donde se llevan a cabo procesos metabólicos cruciales como la duplicación del ADN y la transcripción.

Componentes del Núcleo Interfásico

El núcleo interfásico se compone de:

• Envoltura nuclear
• Matriz nuclear (nucleoplasma)
• Cromatina
  • Eucromatina
  • Heterocromatina
• Agua, enzimas, etc.
• Nucléolo

El núcleo tiene una forma variable y ocupa aproximadamente el 10% del volumen celular. En la siguiente imagen se pueden observar algunos de sus componentes: (1) Eucromatina; (2) Heterocromatina; (3) RER; (4) Polirribosomas; (5) Poros nucleares; (6) Nucleolo.

Número y Posición del Núcleo

• En general, cada célula tiene un núcleo.
• Existen excepciones como los eritrocitos en mamíferos, que son anucleados.
• Algunas células tienen dos núcleos (paramecios, hepatocitos).
  • Macronúcleo
  • Micronúcleo
• Células plurinucleadas: osteoclastos, células musculares estriadas.
  • Origen por división sucesiva (plasmodio) o fusión celular (sincitio).

Posición del Núcleo

• La posición del núcleo caracteriza a algunos tipos celulares.
• Central: blastómeros, meristemos.
• Lateralizado: adipocitos.
• Basal: células secretoras.

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear separa el núcleo del citoplasma. Al microscopio electrónico (M.E), se observa como una doble membrana continua con el retículo endoplasmático rugoso (RER).

• Membrana externa:
  • Ancho: 7-8 nm
  • Trilaminar
  • Ribosomas
  • Unida al RER o REL
• Espacio intermembranoso

Membrana Nuclear Interna y Lámina Fibrosa

• Denso al ME
• Tres láminas de polipéptidos
• Punto de anclaje de la cromatina

En la siguiente imagen se pueden observar los componentes de la envoltura nuclear: (1) Poro; (2) Membrana externa; (4) Cromatina.

Poro Nuclear

Los poros nucleares se encuentran en zonas de fusión de las membranas. Son perforaciones circulares de diámetro uniforme y naturaleza dinámica (aparecen y desaparecen).

Funciones del Poro Nuclear

• Intercambio de moléculas
• Circulación libre de moléculas hidrosolubles
• Salida de ARNm y otros mediante transporte activo

Estructura del Poro Nuclear: Complejo del Poro

Al M.E, se observan estructuras complejas denominadas complejo del poro, que constan de:

• Anillo (20 nm) que se proyecta a ambos lados, compuesto por ocho unidades proteicas.
• Diafragma que deja un espacio de 10 nm.
• Gránulo central: material en tránsito (ribosomas).
• Fibrillas.

Cantidad de Poros Nucleares

La cantidad de poros es variable:

• 2-4 poros/mm² (aves)
• 60 poros/mm² (ovocito)
• A mayor transcripción, mayor cantidad de poros.
• Número medio: 3000.

Ultraestructura de la Cromatina

La cromatina se organiza en nucleosomas, cuya constitución es la siguiente:

• Octámero de histonas:
  • Dos moléculas de H2A
  • Dos moléculas de H2B
  • Dos moléculas de H3
  • Dos moléculas de H4
• H1: se une a los segmentos de ADN.
• Estructura de solenoide.
• Superespirilización en cromosomas.

El Nucleoplasma

El nucleoplasma, también conocido como carioplasma o matriz celular, contiene:

• ADN + proteínas cromosomales
• Proteínas no cromosomales
• Gránulos de intercromatina: 20-25 nm, que contienen enzimas y ribonucleoproteínas.
• Gránulos de peri cromatina: 30-35 nm, que contienen ARNr de bajo peso molecular.
• Partículas de ribonucleoproteína.

El Nucléolo

El nucléolo es una estructura constante dentro del núcleo, refringente y basófila (debido a la gran cantidad de ARNr y proteínas). Se encuentra próximo a la membrana nuclear y su tamaño es directamente proporcional a la actividad celular.

• MO: nucleolonema y parte amorfa.

Ultraestructura del Nucléolo

El nucléolo carece de membrana y se compone de:

• Componente nucleolar
• Zona granular: subunidades ribosómicas en proceso de formación.
• Zona fibrilar: zona de ARNr y proteínas.
• Componente nuclear o cromatina asociada:
  • Cromatina perinucleolar
  • Cromatina intranucleolar