N√ļcleo: Definici√≥n, Estructura y Funci√≥n (con Diagrama)

N√ļcleo: Definici√≥n, Estructura y Funci√≥n (con Diagrama)

La c√©lula es el componente organizacional y funcional fundamental en los seres vivos, siendo el constructo natural m√°s simple que incluye todas las propiedades asignadas a la vida. de hecho, algunos organismos est√°n formados por una sola c√©lula. La caracter√≠stica visual y funcional m√°s destacada de una c√©lula t√≠pica es su n√ļcleo.

La mejor analog√≠a del n√ļcleo celular es que, al menos en los eucariotas , es el "cerebro" de la c√©lula. de la misma manera que un cerebro literal es el centro de control del animal padre. En los procariotas , que no tienen n√ļcleos, el material gen√©tico se encuentra en un c√ļmulo suelto caracter√≠stico en el citoplasma de la c√©lula. Si bien algunas c√©lulas eucariotas son anucleadas (p. ej., gl√≥bulos rojos), la mayor√≠a de las c√©lulas humanas contienen uno o m√°s n√ļcleos que almacenan informaci√≥n, env√≠an comandos y realizan otras funciones celulares "superiores".

la estructura del n√ļcleo

custodiando la fortaleza: el n√ļcleo es uno de los muchos org√°nulos (en franc√©s, "√≥rgano peque√Īo") que se encuentran en las c√©lulas eucariotas. todas las c√©lulas est√°n unidas a la membrana por una membrana doble , generalmente llamada simplemente membrana celular ; todos los org√°nulos tambi√©n tienen una membrana de plasma doble que separa el org√°nulo del citoplasma , la sustancia gelatinosa que constituye la mayor parte de la masa del interior de una c√©lula.

Normalmente, el n√ļcleo es el org√°nulo m√°s prominente cuando una c√©lula se observa bajo un microscopio, y es incuestionablemente preeminente en t√©rminos de importancia de la funci√≥n.

Al igual que el cerebro de un animal, aunque cuidadosamente protegido en un espacio f√≠sico lo m√°s seguro posible, tiene que comunicarse con el resto del cuerpo de varias maneras, el n√ļcleo bien protegido intercambia material con el resto de la c√©lula a trav√©s de una variedad de mecanismos. Mientras que el cerebro humano tiene la suerte de estar protegido por un cr√°neo huesudo, el n√ļcleo se basa en una envoltura nuclear para su protecci√≥n.

Ya que el n√ļcleo est√° dentro de una estructura que est√° protegida del mundo externo por una membrana celular (y en el caso de las plantas, una pared celular), las amenazas espec√≠ficas al n√ļcleo deben ser m√≠nimas.

Conozca al equipo de seguridad nuclear: la envoltura nuclear tiene las características de una membrana de plasma doble, como la que rodea a todos los orgánulos. Contiene aberturas llamadas poros nucleares , a través de las cuales se pueden intercambiar sustancias con el citoplasma celular de acuerdo con los requisitos en tiempo real.

estos poros controlan activamente el transporte de mol√©culas m√°s grandes, como las prote√≠nas, dentro y fuera del n√ļcleo propiamente dicho. Sin embargo, las mol√©culas m√°s peque√Īas, como el agua, los iones (por ejemplo, el calcio) y los √°cidos nucleicos, como el √°cido ribonucleico (rna) y el trifosfato de adenosina (atp , una fuente de energ√≠a), pueden pasar libremente de un lado a otro a trav√©s de los poros.

De esta manera, la propia envoltura nuclear, aparte de su contenido, contribuye a la regulaci√≥n de la informaci√≥n transmitida desde el n√ļcleo al resto de la c√©lula.

El negocio del gobierno nuclear: el n√ļcleo contiene √°cido desoxirribonucleico (ADN) empaquetado en cadenas moleculares enrolladas llamadas cromatina . esto funciona como el material gen√©tico de la c√©lula, y la cromatina se divide en humanos en 46 unidades pareadas llamadas cromosomas . Cada cromosoma no es m√°s que una hebra extremadamente larga de ADN junto con una amplia variedad de prote√≠nas llamadas histonas .

finalmente, el n√ļcleo tambi√©n contiene uno o m√°s nucleolos ( nucleolo singular ). Esta es una condensaci√≥n de ADN que codifica para los org√°nulos conocidos como ribosomas . Los ribosomas, a su vez, son responsables de la fabricaci√≥n de casi todas las prote√≠nas en el cuerpo. bajo un microscopio, el nucleolo aparece oscuro en relaci√≥n con su entorno.

informaci√≥n gen√©tica del n√ļcleo

como se se√Īal√≥, la mol√©cula fundamental de la cromatina y los cromosomas en el n√ļcleo, y por lo tanto la mol√©cula b√°sica de la informaci√≥n gen√©tica, es el ADN. el ADN consiste en mon√≥meros llamados nucle√≥tidos , cada uno de los cuales a su vez tiene tres subunidades : un az√ļcar de cinco carbonos llamado desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada . las secciones de az√ļcar y fosfato de la mol√©cula son invariantes, pero la base nitrogenada viene en cuatro tipos: adenina (a), citosina (c), guanina (g) y timina (t).

un solo nucleótido contiene así un fosfato unido a la desoxirribosa, que está unido en su lado opuesto a la base nitrogenada presente. los nucleótidos se denominan, lógicamente, por la base nitrogenada que contienen (por ejemplo, a, c, g o t). Finalmente, el fosfato de un nucleótido se une a la desoxirribosa del siguiente, creando así una cadena larga o cadena de ADN.

Poner el ADN en forma: en la naturaleza, sin embargo, el ADN no es de una sola hebra, sino de una doble hebra . esto ocurre a través de la unión entre las bases nitrogenadas de las cadenas adyacentes. críticamente, los tipos de enlaces que pueden formarse en esta disposición están limitados a at y cg.

esto tiene una variedad de implicaciones funcionales, una de las cuales es que si se conoce la secuencia de los nucleótidos en una cadena de ADN, se puede deducir la secuencia de la cadena a la que se puede unir. Sobre la base de esta relación, en un ADN de doble cadena, una línea es complementaria de la otra.

El ADN de doble cadena está, cuando no está perturbado por factores externos, en forma de doble hélice .

esto significa que las hebras unidas complementarias están unidas por enlaces entre sus bases nitrogenadas, formando algo así como una escalera, y que los extremos de esta construcción en forma de escalera están torcidos en direcciones opuestas entre sí.

Si ha visto una escalera de caracol, en cierto sentido ha visto a qu√© se parece una doble h√©lice de ADN. en el n√ļcleo, sin embargo, el ADN est√° muy apretado; de hecho, para funcionar en una c√©lula animal, cada c√©lula debe contener suficiente ADN para alcanzar un asombroso 6 pies si se estirara de extremo a extremo. Esto se logra a trav√©s de la formaci√≥n de cromatina.

La cromatina, el experto en eficiencia celular : la cromatina consiste en ADN y proteínas llamadas histonas. las porciones que contienen ADN solo se alternan con secciones que contienen ADN envuelto alrededor de las histonas. los componentes de la histona en realidad consisten en octetos , o grupos de ocho. estas ocho subunidades vienen en cuatro pares. donde el ADN se encuentra con estos octetos de histonas, se envuelve alrededor de las histonas, como un hilo enrollado alrededor de un carrete . El complejo de ADN-histona resultante se llama un nucleosoma .

los nucleosomas se enrollan en estructuras llamadas solenoides , que se enrollan a√ļn m√°s en otras estructuras y as√≠ sucesivamente; esta exquisita capa de enrollado y empaquetado es lo que finalmente permite que tanta informaci√≥n gen√©tica se condense en un espacio tan peque√Īo.

La cromatina de los humanos se divide en 46 piezas distintas, que son los cromosomas. cada uno recibe 23 cromosomas de cada padre . 44 de estos 46 cromosomas están numerados y emparejados, de modo que todos obtengan dos copias del cromosoma 1, dos del cromosoma 2 y así sucesivamente hasta 22. los cromosomas restantes son los cromosomas sexuales.

un hombre tiene un cromosoma x y uno y, mientras que una mujer tiene dos cromosomas x . 23 se considera el n√ļmero haploide en humanos, mientras que 46 se denomina n√ļmero diploide . Con la excepci√≥n de las c√©lulas llamadas gametos, todas las c√©lulas de una persona contienen un n√ļmero diploide de cromosomas, una sola copia completa de los cromosomas heredados de cada padre.

La cromatina en realidad viene en dos tipos, heterocromatina y eucromatina . la heterocromatina está muy bien empaquetada incluso para los estándares de la cromatina en general, y su ADN no suele transcribirse al ARN que codifica un producto proteico funcional. La eucromatina está agrupada menos estrechamente, y se transcribe típicamente.

La disposición más suelta de la eucromatina facilita que las moléculas que participan en la transcripción puedan acceder al ADN de cerca.

La expresi√≥n g√©nica y el n√ļcleo.

La transcripci√≥n, el proceso mediante el cual se utiliza el ADN para crear una mol√©cula mensajera de ARN ( mrna ), tiene lugar en el n√ļcleo.

Este es el primer paso en el llamado "dogma central" de la biolog√≠a molecular: el ADN se transcribe para hacer un mensajero, que luego se traduce en prote√≠nas. ADN contiene los genes , que son simplemente longitudes √ļnicas de ADN que codifican prote√≠nas dadas. La s√≠ntesis definitiva del producto proteico es lo que los cient√≠ficos quieren decir cuando mencionan la expresi√≥n g√©nica .

al comienzo de la transcripción, la doble hélice de ADN en la región a transcribir se desenrolla parcialmente, lo que resulta en una burbuja de transcripción. en este punto, las enzimas y otras proteínas que contribuyen a la transcripción han migrado a la región. Algunos de estos se unen a una secuencia de ADN de nucleótidos llamada promotor .

la respuesta en el sitio del promotor determina si el gen "corriente abajo" se transcribir√° o si se ignorar√°.

messenger rna se ensambla a partir de nucle√≥tidos, que son los mismos que los que se encuentran en el ADN, excepto por dos caracter√≠sticas: el az√ļcar es ribosa en lugar de desoxirribosa y la base nitrogenada uracilo (u) ocupa el lugar de la timina. estos nucle√≥tidos se unen para crear una mol√©cula que es casi id√©ntica a la cadena complementaria del ADN utilizado como plantilla para la transcripci√≥n. por lo tanto, una hebra de ADN con la secuencia de bases atcggct tendr√≠a una hebra de ADN complementaria de tagccga y un producto de transcripci√≥n mrna de uagccgu.

  • cada combinaci√≥n de tres nucle√≥tidos (aaa, aac, etc.) lleva el c√≥digo para un amino√°cido distinto. Los 20 amino√°cidos que se encuentran en el cuerpo humano son los que componen las prote√≠nas. 
  • Ya que hay 64 combinaciones posibles de tres bases de entre un total de cuatro (4 elevadas a la potencia de 3), algunos amino√°cidos tienen codones m√ļltiples  , como se les llama, asociados con ellos. pero cada cod√≥n codifica invariablemente el mismo amino√°cido. 
  • Los errores de transcripci√≥n ocurren en la naturaleza, lo que lleva a productos proteicos mutados o incompletos en la l√≠nea, pero en general, tales errores son estad√≠sticamente raros, y su impacto general es afortunadamente limitado.

Una vez que el mrna ha sido transcrito completamente, se aleja del ADN sobre el cual se reuni√≥. luego sufre un empalme, que elimina las porciones no codificantes de prote√≠nas de mrna ( intrones ) mientras deja intactos los segmentos codificadores de prote√≠nas ( exones ). este mrna procesado deja el n√ļcleo para el citoplasma. finalmente, se encontrar√° con un ribosoma, y ‚Äč‚Äčel c√≥digo que lleva en la forma de su secuencia de base se traducir√° en una prote√≠na particular.

divisi√≥n celular y el n√ļcleo

La mitosis es el proceso de cinco fases (algunas fuentes anteriores enumeran cuatro fases) mediante las cuales una c√©lula replica su ADN, lo que significa replicar sus cromosomas y las estructuras asociadas con ellos, incluido el n√ļcleo.

al comienzo de la mitosis, los cromosomas, que hasta este momento en el ciclo de vida de la c√©lula se han sentado bastante flojos en el n√ļcleo, se condensan mucho m√°s, mientras que el nucleolo hace lo contrario y se vuelve m√°s dif√≠cil de visualizar; Durante la segunda de las cinco etapas b√°sicas de la mitosis, llamada prometaphase , la envoltura nuclear desaparece.

  • en algunas especies, notablemente la levadura del hongo, la envoltura nuclear permanece intacta durante toda la mitosis; Este proceso se conoce como mitosis cerrada.

La disoluci√≥n de la envoltura nuclear se controla mediante la adici√≥n y eliminaci√≥n de grupos fosfato a prote√≠nas dentro del n√ļcleo. estas reacciones de fosforilaci√≥n y desfosforilaci√≥n est√°n reguladas por enzimas llamadas quinasas . la membrana nuclear que forma la envoltura se reduce a una variedad de peque√Īas ves√≠culas membranosas, y los poros nucleares que estaban presentes en la envoltura nuclear se separan (recuerde que estos no son meros agujeros en la envoltura, sino canales que est√°n regulados activamente para evitar que ciertas sustancias ingresen y salgan del n√ļcleo de forma incontrolada).

  • la envoltura est√° formada en gran parte por prote√≠nas llamadas  l√°minas , y cuando la envoltura se disuelve, las l√°minas se despolimerizan y en su lugar existen brevemente como  d√≠meros , o grupos de dos subunidades. 

Durante la telofase , el √ļltimo paso en la mitosis, se forman dos nuevas envolturas nucleares alrededor de los dos conjuntos de cromosomas hijos, y toda la c√©lula se divide en el proceso de citocinesis para completar la divisi√≥n celular.



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