Núcleo Celular y Citoplasma: Estructura, Funciones y Componentes

El Núcleo Celular

Ciclo Celular y Núcleo

• Interfase: Se puede observar el núcleo celular, denominado núcleo interfásico. Presenta las fibras de cromatina desenrolladas. Durante esta fase, la célula no se encuentra en división y sintetiza muchas proteínas enzimáticas. Al final de este periodo tiene lugar la duplicación del ADN.
• Fase de división: Las fibras de cromatina se condensan y dan lugar a los cromosomas. Comprende la división del núcleo o mitosis y la división del citoplasma o citocinesis.

Características Generales del Núcleo Interfásico

• Elemento: Presenta una doble membrana, la envoltura celular. En el medio interno celular, que es el nucleoplasma, se encuentra la cromatina y los nucléolos.
• Número: Las células eucariotas son uninucleadas, pero puede haber células plurinucleadas:
  • Sincitio: Proviene de varias células uninucleadas.
  • Plasmodio: Se produce por varias divisiones nucleares.
• Forma: En las células vegetales, el núcleo interfásico es discoidal y se encuentra en posición lateral. En las células animales, es esférico y está en posición central.
• Tamaño: Oscila entre los 5 y 25 µm. Para cada tipo de célula hay una relación nucleoplasmática.

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear está formada por una doble membrana con poros. Está constituida por:

• Membrana externa: Tiene un grosor de unos 70 a 90 Å, presenta ribosomas en la cara exterior.
• Membrana interna: Con el mismo grosor que la externa, contiene proteínas. Entre las dos membranas se encuentra el espacio intermembranoso que tiene de 200 a 300 Å de grosor.
• Lámina fibrosa: Capa densa de proteínas fibrilares situada debajo de la membrana interna. Estas proteínas fibrilares fijan las fibras de cromatina.
• Poros nucleares: Distribuidos por toda la envoltura nuclear, cada poro está formado por una serie de proteínas llamada complejo de poro nuclear.

Funciones de la Envoltura Nuclear

• Separa el nucleoplasma del citosol.
• Regula el intercambio de sustancias a través de los poros.
• Interviene en la constitución de los cromosomas previa a la división celular.
• Distribución de las masas de cromatina en el nuevo núcleo.

El Nucleoplasma

Es el medio interno. Es una dispersión coloidal en forma de gel, compuesta por agua, sales disueltas y proteínas. En el nucleoplasma se produce la síntesis de los ácidos nucleicos y de nucleótidos de ARN y de ADN.

El Nucléolo

Es esférico, carente de membrana, cuyo diámetro oscila entre 1 y 3 µm y se encuentra en el interior del núcleo. Durante la división del núcleo, el nucléolo desaparece. Cuando los cromosomas se desespiralizan al construir un nuevo núcleo, se vuelve a formar a partir de ellos. El nucléolo está constituido por ARNn que se convierte en los diferentes ARNr. Existen dos zonas:

• Zona fibrilar: Se encuentra en el interior y está constituida por ARNn asociado a proteínas. Se origina a partir de los sectores de ADN que contienen los genes con información para la síntesis del ARNn, los denominados organizadores nucleolares. Como contiene varios genes iguales, se forma una serie de ARNn que constituyen las denominadas estructuras plumosas.
• Zona granular: Suele estar en la periferia del núcleo y está formado por ARNr asociado a proteínas que da lugar a las subunidades ribosómicas.

La Cromatina

Está formada por filamentos de ADN y proteínas. Se forma a partir de los cromosomas que se descondensan cuando finaliza la división del núcleo. Se distinguen:

• Heterocromatina: No se descondensa completamente durante la interfase.
  • Heterocromatina constitutiva: Se mantiene condensada en todas las células.
  • Heterocromatina facultativa: Está condensada en algunas células.
• Eucromatina: Se descondensa completamente durante la interfase.

Estructura de la Cromatina

La cromatina está constituida por una sucesión de nucleosomas que forman la fibra de cromatina de 100 Å. Esta fibra puede presentarse enrollada, formando la fibra de cromatina de 300 Å.

Función de la Cromatina

Realiza dos funciones:

• Contiene la información genética.
• Proporciona la información biológica.

Los Cromosomas

Un cromosoma está constituido por una fibra de cromatina de 300 Å. Formado por:

• Centrómero.
• Brazos cromosómicos.
• Constricción secundaria: Estrechamiento que se sitúa cerca del telómero.
• Cinetocoro: Estructura proteica de forma discoidal situada en el centrómero.

Forma

Tras la duplicación del ADN, se forman dos fibras de ADN denominadas cromátidas unidas por el centrómero.

• Cromosoma metafásico: Tiene dos cromátidas unidas.
• Cromosoma anafásico: Formado por una sola cromátida.

Al teñir los cromosomas, existen zonas muy teñidas que son las regiones heterocromáticas y otras débilmente teñidas, las regiones eucromáticas.

Función

Los cromosomas transfieren la información genética contenida en el ADN de la célula madre a las células hijas, mediante una duplicación previa.

Diploidía y Cromosomas Sexuales

Las células somáticas son células diploides o 2n, siendo n el número de tipos diferentes de cromosomas. Los cromosomas que forman pareja de homólogos son los que contienen información genética. Las células reproductoras sexuales, como gametos y las meiosporas, son células haploides o células n con un solo juego. El conjunto de todos los cromosomas metafásicos se denomina cariotipo.

• Autosomas: Corresponden a los que no determinan el sexo.
• Cromosomas sexuales: Los que determinan el sexo.

De los 46 cromosomas que tiene una célula somática humana, 44 son autosomas. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los hombres uno X y uno Y. Durante la interfase, los cromosomas están en forma de heterocromatina o heterocromosoma.

El Citoplasma

Es la parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está constituido por el citosol, el citoesqueleto, los orgánulos celulares y las inclusiones citoplasmáticas.

El Citosol

Es el medio líquido interno del citoplasma, ocupa el espacio situado entre la membrana plasmática, la envoltura celular y la membrana de los diferentes orgánulos.

Estructura y Funciones del Citosol

Es un medio acuoso, con un 85% de agua, hay disueltas gran cantidad de moléculas formando una dispersión coloidal. Estas moléculas son prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos, nucleótidos, nucleósidos y sales minerales.

El contenido en agua presenta dos formas físicas, la forma de sol que tiene una consistencia fluida y la forma de gel que tiene una consistencia viscosa. El citosol actúa como regulador del pH, donde hay un alto contenido de enzimas, se realiza la mayoría de las reacciones metabólicas celulares. Las principales reacciones son:

• Glucogénesis: Síntesis de glucógeno.
• Glucogenólisis: Gradación de glucógeno.
• Biosíntesis de aminoácidos: Síntesis de proteína.
• Modificaciones proteicas.
• Lipogénesis: Biosíntesis de ácidos grasos.
• Fermentación láctica.
• Reacciones donde interviene el ATP y el ARNt.

El Citoesqueleto

Es una red de filamentos proteicos. El citoesqueleto se encuentra en todas las células eucariotas y hay tres tipos: los microfilamentos, los filamentos intermedios y los microtúbulos.

Microfilamentos

Son filamentos de actina, constituidos por dos cadenas de moléculas de actina, enrolladas en forma de hélice y filamentos de miosina. Las funciones son:

• Mantener la forma de la célula. Constituyen una estructura reticular densa situada bajo la membrana plasmática, la llamada córtex.
• Generar y estabilizar las prolongaciones citoplasmáticas. Son prolongaciones del citoplasma que se sostienen gracias a una estructura interna.
• Generar la emisión de los pseudópodos: El desplazamiento celular y la fagocitosis es posible gracias a los pseudópodos.
• Posibilita el movimiento contráctil de las células musculares.

Filamentos Intermedios

Están constituidos por proteínas filamentosas. Los filamentos intermedios pueden ser de diversos tipos:

• Neurofilamentos: Se hallan en el axón de las neuronas.
• Filamentos de queratina: Localizados en los desmosomas.
• Filamentos de vimentina: Abundantes en el tejido conjuntivo.
• Filamentos de desmina: Localizados en las células musculares.

Microtúbulos

Son filamentos tubulares constituidos por tubulina. Los microtúbulos se originan a partir del centro organizador de microtúbulos que en las células animales se denomina material pericentriolar y en las células vegetales material birrefringente. Los microtúbulos están constituidos por polímeros de dos proteínas globulares: la α-tubulina y la β-tubulina. Estos dímeros se unen y constituyen protofilamentos.

Funciones

• Realiza el movimiento de la célula.
• Servir de base para estructurar el citoesqueleto.
• Determinar la forma de la célula.
• Organizar la distribución interna de los orgánulos.
• Movilizar los cromosomas.

El Centrosoma

Se considera como el centro dinámico de la célula, el centrosoma es el responsable de los movimientos de la célula y de los movimientos externos.

• Centrosomas con centriolos: Se encuentran en las células de algas, protozoos y animales.
• Centrosomas sin centriolos: Se hallan en las células de los hongos y de los vegetales.

Estructura y Función

En un centrosoma con centriolos se encuentra el material pericentriolar, el áster y el diplosoma.

• Material pericentriolar: Es el orgánulo que origina los microtúbulos.
• Áster: Es el conjunto de microtúbulos que salen a partir del material pericentriolar.
• Diplosoma: Es el conjunto de los dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí. Cada centriolo consta de 9 grupos de 3 microtúbulos que se disponen formando un cilindro. Esta estructura se mantiene estable gracias a unas proteínas que forman puentes.

Los Cilios y los Flagelos

Son prolongaciones citoplasmáticas móviles, situadas en la superficie celular, presentan una estructura interna formada por 9 diploides de microtúbulos y 2 microtúbulos centrales. Con un grosor de 0.25 µm, la diferencia está en que los cilios son más cortos y se encuentran en mayor número.