introducción

El núcleo forma el organelo más grande de células eucariotas y se encuentra en el citoplasma, delimitado por una doble membrana (envoltura nuclear). Como portador de información genética, el núcleo contiene la información genética en forma de cromosomas (cadena de ADN) y, por lo tanto, juega un papel esencial en la herencia. La mayoría de las células de mamíferos tienen solo un núcleo; Esto es redondeado y tiene un diámetro de 5 a 16 micras. Ciertos tipos de células, como las fibras musculares o las células especializadas en los huesos, pueden tener más de un núcleo.

Tareas del núcleo

El núcleo es el orgánulo más importante de una célula y representa del 10 al 15% del volumen celular. El núcleo contiene la mayor parte de la información genética de una célula. En los humanos, las mitocondrias contienen ADN ("ADN mitocondrial") además del núcleo celular. Sin embargo, el genoma mitocondrial codifica solo unas pocas proteínas, que son necesarias especialmente en la cadena respiratoria para obtener energía.

  • mitocondrias
  • Respiración celular en humanos (cadena respiratoria)

Ilustración de un núcleo

Núcleo de la figura
  1. Núcleo celular
    núcleo
  2. Membrana nuclear exterior
    (Envoltura nuclear)
    Nucleolemma
  3. Membrana nuclear interna
  4. nucleolos
    nucléolo
  5. nucleoplasma
    nucleoplasma
  6. Hilo de ADN
  7. poro nuclear
  8. cromosoma
  9. célula
    Celulla
    A - núcleo
    B - celda

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Almacenamiento de información genética.

Como recuerdo del ácido desoxirribonucleico (ADN), el núcleo celular se considera el centro de control de la célula y regula muchos procesos importantes del metabolismo celular. El núcleo es esencial para la función de una célula. Los núcleos no celulares generalmente no pueden sobrevivir. Una excepción a esto son los glóbulos rojos sin núcleo ( eritrocitos ). Además de las funciones reguladoras, las tareas del núcleo celular incluyen el almacenamiento, la duplicación y la transferencia de ADN.

El ADN tiene la forma de una doble hélice larga en forma de cadena en el núcleo celular, donde está repleto de proteínas centrales, las histonas, compactas en cromosomas. Los cromosomas consisten en cromatina, que solo se condensa en los cromosomas microscópicamente visibles durante la división celular. Cada célula humana contiene 23 cromosomas por duplicado, heredados de ambos padres. Entonces, la mitad de los genes en una célula proviene de la madre, la otra del padre.

El núcleo controla los procesos metabólicos dentro de la célula mediante moléculas mensajeras del ARN. La información genética codifica proteínas que son responsables de la función y estructura de la célula. Si es necesario, ciertas secciones del ADN, denominadas genes, se reescriben en un mensajero (ARN mensajero o ARNm). El ARNm formado abandona el núcleo celular y sirve como plantilla para la síntesis de las proteínas respectivas.

Uno puede imaginar que el ADN es un tipo de lenguaje encriptado que consta de cuatro letras. Estas son las cuatro bases: adenina, timina, guanina y citosina. Estas letras forman palabras que consisten en tres bases cada una, llamadas codones.

Cada codón codifica un aminoácido particular y, por lo tanto, forma la base para la biosíntesis de proteínas, ya que al unir los aminoácidos respectivos, la secuencia de bases de los genes se traduce en una proteína. La totalidad de esta información encriptada se llama código genético. La secuencia específica de bases hace que nuestro ADN sea único y determina nuestros genes.

Pero no solo las bases están involucradas en la construcción del ADN. A saber, el ADN consiste en nucleótidos yuxtapuestos, que a su vez consisten en un azúcar, un fosfato y una base. Los nucleótidos representan la columna vertebral del ADN, que tiene la forma de una doble hélice helicoidal. Además, esta cadena se condensa aún más para encajar en el núcleo pequeño. Luego se habla de los cromosomas como una forma de empaquetamiento del ADN. Con cada división celular, el ADN completo se copia para que cada célula hija contenga nuevamente la información genética idéntica completa.

Cromosomas para empacar el ADN

Un cromosoma es una forma específica de empaquetamiento de nuestro material genético (ADN), que solo es visible durante la división celular. El ADN es una estructura lineal que es demasiado larga para caber en su núcleo en su estado natural. Este problema se resuelve mediante una espiral de ADN que ahorra espacio y la incorporación de pequeñas proteínas alrededor de las cuales el ADN puede continuar enrollando. La forma más compacta de ADN son los cromosomas. Estos se forman bajo el microscopio como cuerpos en forma de bastón con una constricción central. Esta forma de ADN solo se puede observar durante la división celular, es decir, durante la mitosis. A su vez, la división celular se puede subdividir en varias fases, por lo que los cromosomas se representan mejor en la metafase. Las células normales del cuerpo tienen un conjunto doble de cromosomas que consta de 46 cromosomas.

ARN como parte del núcleo

El ARN describe el ácido ribonucleico, que tiene una estructura similar a la del ADN. Sin embargo, esta es una estructura monocatenaria que difiere del ADN en los bloques de construcción individuales. Además, el ARN también es mucho más corto que el ADN y tiene varias tareas diferentes en comparación con él. Por lo tanto, el ARN puede dividirse nuevamente en diferentes subgrupos de ARN, que asumen diferentes tareas. Entre otras cosas, el ARNm desempeña un papel importante durante la división nuclear. Además, además de tRNA, es necesario en la producción de proteínas y enzimas. Otro subgrupo de ARN es el ARNr, que es un componente de los ribosomas y, por lo tanto, también participa en la producción de proteínas.

la biosíntesis de proteínas

El primer paso en la biosíntesis de proteínas es reescribir el ADN en ARNm ( transcripción ) y tener lugar en el núcleo. Una cadena del ADN sirve como plantilla para una secuencia de ARN complementaria. Sin embargo, dado que no se pueden producir proteínas dentro del núcleo celular, el ARNm formado debe descargarse en el citoplasma y llevarse a los ribosomas, donde finalmente tiene lugar la síntesis real de las proteínas. Dentro de los ribosomas, el ARNm se convierte en una secuencia de aminoácidos utilizada para la construcción de proteínas. Este proceso se llama traducción.

Sin embargo, antes de que el ARN mensajero pueda ser transportado fuera del núcleo, primero se procesa en muchos pasos, es decir, ciertas secuencias se agregan o se cortan y se vuelven a unir. Como resultado, pueden surgir diferentes variantes de proteínas de una transcripción. Este proceso permite a los humanos producir una gran cantidad de proteínas diferentes con relativamente pocos genes.

replicación

Otra función importante de la célula que se ejecuta en el núcleo es la duplicación del ADN ( replicación ). En una célula hay un ciclo constante de montaje y desmontaje: las proteínas viejas, los contaminantes y los metabolitos se descomponen, se deben sintetizar nuevas proteínas y se debe producir energía. Además, la célula crece y se divide en dos células hijas idénticas. Sin embargo, antes de que una célula pueda dividirse, toda la información genética debe duplicarse. Esto es importante porque el genoma de todas las células dentro de un organismo es absolutamente idéntico.

La replicación ocurre en un momento bien definido de división celular en el núcleo; ambos procesos están estrechamente vinculados y regulados por proteínas específicas ( enzimas ). Primero, el ADN bicatenario se separa y cada cadena individual sirve como plantilla para la duplicación posterior. Con este fin, varias enzimas se adhieren al ADN y complementan la cadena simple para formar una nueva doble hélice. Al final de este proceso, se creó una copia exacta del ADN, que puede transmitirse a la célula hija durante la división.

Sin embargo, si hay errores en una de las fases del ciclo celular, se pueden desarrollar diferentes mutaciones. Hay varios tipos de mutaciones que pueden ocurrir espontáneamente durante diferentes fases del ciclo celular. Por ejemplo, si un gen es defectuoso, se llama mutación genética. Sin embargo, si el defecto afecta a ciertos cromosomas o partes cromosómicas, entonces es una mutación cromosómica. Si la cantidad de cromosomas se ve afectada, entonces conduce a una mutación genética.

Poros nucleares y vías de señalización

La doble membrana de la envoltura nuclear tiene poros que sirven para transportar selectivamente proteínas, ácidos nucleicos y sustancias de señalización fuera del núcleo.

A través de estos poros, ciertos factores metabólicos y sustancias de señalización ingresan al núcleo, donde influyen en la transcripción de ciertas proteínas. La conversión de información genética en proteínas está estrechamente controlada y regulada por muchos factores metabólicos y agentes de señalización, y se denomina expresión génica. Muchas vías de señalización que tienen lugar en una célula terminan en el núcleo, donde influyen en la expresión génica de ciertas proteínas.

Núcleo (nucleolo)

Dentro del núcleo de las células eucariotas se encuentra el nucleolo, el núcleo. Una célula puede contener uno o más nucleolos, con células que son muy activas y que a menudo se dividen, puede contener hasta 10 nucleolos.

El núcleo es una estructura esférica y densa, que es claramente visible bajo el microscopio óptico y claramente delimitada dentro del núcleo. Forma un área funcionalmente independiente del núcleo, pero no está rodeada por su propia membrana. El nucleolo está compuesto de ADN, ARN y proteínas que se encuentran juntas en un conglomerado denso. En el nucleolo, tiene lugar la maduración de las subunidades ribosómicas. Cuantas más proteínas se sintetizan en una célula, se necesitan más ribosomas y, por lo tanto, las células metabólicamente activas tienen múltiples cuerpos centrales.

Función del núcleo en la célula nerviosa.

El núcleo en una célula nerviosa tiene muchas funciones. El núcleo celular de una célula nerviosa en el cuerpo celular ( soma ) se encuentra junto con otros componentes celulares (orgánulos), como el retículo endoplásmico (ER) y el aparato de Golgi. Como en todas las células del cuerpo, el núcleo celular contiene la información genética en forma de ADN. Otras células del cuerpo pueden duplicarse por mitosis debido a la presencia de ADN. Sin embargo, las células nerviosas son células muy específicas y altamente diferenciadas que forman parte del sistema nervioso. Como resultado, ya no pueden duplicarse. Sin embargo, el núcleo asume otra tarea importante. Entre otras cosas, las células nerviosas son responsables de la excitación de nuestros músculos, lo que finalmente conduce al movimiento de los músculos. La comunicación entre las células nerviosas entre sí y entre las células nerviosas y los músculos se realiza a través de sustancias mensajeras ( transmisores ). Estas sustancias químicas, así como otras sustancias importantes que sostienen la vida, se producen con la ayuda del núcleo celular. No solo el núcleo, sino también los otros componentes del soma juegan un papel importante. Además, el núcleo controla todas las vías metabólicas en todas las células, incluidas las células nerviosas. Para esto, el núcleo celular contiene todos nuestros genes, que se pueden leer según el uso y traducir a las proteínas y enzimas requeridas.


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