Nucleo celular


En biología celular , el núcleo (pl. nuclei ; del latín núcleo o nuculeus , que significa núcleo o semilla ) es un orgánulo unido a una membrana que se encuentra en las células eucariotas . Los eucariotas generalmente tienen un solo núcleo, pero algunos tipos de células, como los glóbulos rojos de los mamíferos , no tienen núcleos , y algunos otros, incluidos los osteoclastos , tienen muchos . Las principales estructuras que componen el núcleo son la envoltura nuclear . , una doble membrana que encierra todo el orgánulo y aísla su contenido del citoplasma celular ; y la matriz nuclear (que incluye la lámina nuclear ), una red dentro del núcleo que agrega soporte mecánico, al igual que el citoesqueleto sostiene a la célula como un todo.

El núcleo celular contiene todo el genoma de la célula , excepto una pequeña cantidad de ADN mitocondrial y, en las células vegetales, ADN plástido . El ADN nuclear está organizado como múltiples moléculas lineales largas en un complejo con una gran variedad de proteínas , como histonas , para formar cromosomas . Los genes dentro de estos cromosomas están estructurados de tal manera que promueven la función celular. El núcleo mantiene la integridad de los genes y controla las actividades de la célula mediante la regulación de la expresión génica ; por lo tanto, el núcleo es el centro de control de la célula.

Debido a que la envoltura nuclear es impermeable a las moléculas grandes, se requieren poros nucleares para regular el transporte nuclear de moléculas a través de la envoltura. Los poros cruzan ambas membranas nucleares, proporcionando un canal a través del cual las moléculas más grandes deben ser transportadas activamente por las proteínas transportadoras mientras permiten el libre movimiento de las moléculas pequeñas y los iones . Se requiere el movimiento de moléculas grandes como proteínas y ARN a través de los poros tanto para la expresión génica como para el mantenimiento de los cromosomas.

Aunque el interior del núcleo no contiene ningún subcompartimento unido a la membrana, su contenido no es uniforme y existe una serie de cuerpos nucleares formados por proteínas únicas, moléculas de ARN y partes particulares de los cromosomas. El más conocido de ellos es el nucléolo , que participa principalmente en el ensamblaje de los ribosomas . Después de producirse en el nucléolo, los ribosomas se exportan al citoplasma donde traducen el ARN mensajero .

El núcleo contiene casi todo el ADN de la célula, rodeado por una red de filamentos intermedios fibrosos y envuelto en una doble membrana llamada " envoltura nuclear ". La envoltura nuclear separa el líquido dentro del núcleo, llamado nucleoplasma , del resto de la célula. El tamaño del núcleo depende del tamaño de la célula que lo contiene, con un núcleo que normalmente ocupa alrededor del 8% del volumen total de la célula. [1] El núcleo es el orgánulo más grande de las células animales. [2] : 12  En las células de los mamíferos , el diámetro medio del núcleo es de aproximadamente 6 micrómetros (µm). [3]

La envoltura nuclear consta de dos membranas , una membrana nuclear interna y otra externa. [4] : 649  Juntas, estas membranas sirven para separar el material genético de la célula del resto del contenido celular y permiten que el núcleo mantenga un entorno distinto del resto de la célula. A pesar de su estrecha aposición alrededor de gran parte del núcleo, las dos membranas difieren sustancialmente en forma y contenido. La membrana interna rodea el contenido nuclear, proporcionando su borde definitorio. [2] : 14  Incrustadas dentro de la membrana interna, varias proteínas se unen a los filamentos intermedios que le dan al núcleo su estructura. [4] : 649 La membrana externa encierra la membrana interna y se continúa con la membrana del retículo endoplásmico adyacente . [4] : 649  Como parte de la membrana del retículo endoplásmico, la membrana nuclear externa está repleta de ribosomas que traducen activamente proteínas a través de la membrana. [4] : 649  El espacio entre las dos membranas, llamado "espacio perinuclear", se continúa con la luz del retículo endoplásmico . [4] : 649 


Células HeLa teñidas para ADN nuclear con el colorante azul fluorescente Hoechst . La célula central y la más a la derecha están en interfase , por lo que todos sus núcleos están etiquetados. A la izquierda, una célula está pasando por mitosis y su ADN se ha condensado.
Diagrama del núcleo que muestra la membrana nuclear externa tachonada de ribosomas , los poros nucleares, el ADN (complejado como cromatina ) y el nucléolo .
Una sección transversal de un poro nuclear en la superficie de la envoltura nuclear (1). Otras etiquetas de diagrama muestran (2) el anillo exterior, (3) radios, (4) canasta y (5) filamentos.
Un núcleo de fibroblastos de ratón en el que el ADN se tiñe de azul. Los distintos territorios cromosómicos del cromosoma 2 (rojo) y el cromosoma 9 (verde) se tiñen con hibridación in situ fluorescente .
Una micrografía electrónica del núcleo de una célula, que muestra el nucléolo teñido de oscuro
Una fábrica de transcripción genérica durante la transcripción, destacando la posibilidad de transcribir más de un gen a la vez. El diagrama incluye 8 polimerasas de ARN; sin embargo, el número puede variar según el tipo de célula. La imagen también incluye factores de transcripción y un núcleo proteico poroso.
Las macromoléculas , como el ARN y las proteínas , se transportan activamente a través de la membrana nuclear en un proceso denominado ciclo de transporte nuclear Ran - GTP .
Una imagen de una célula de pulmón de tritón teñida con tintes fluorescentes durante la metafase . Se puede ver el huso mitótico , teñido de verde, unido a los dos juegos de cromosomas , teñido de azul claro. Todos los cromosomas menos uno ya están en la placa de metafase.
Los glóbulos rojos humanos, como los de otros mamíferos, carecen de núcleo. Esto ocurre como una parte normal del desarrollo de las células.
Representación más antigua conocida de células y sus núcleos por Antonie van Leeuwenhoek , 1719
Dibujo de una célula de la glándula salival de Chironomus publicado por Walther Flemming en 1882. El núcleo contiene cromosomas politénicos .