tema8

Vista previa del material en texto

1 
 
 
1. El núcleo celular 
1.1. Introducción 
 
Es el centro de control de la célula eucariota, ya contiene la mayoría del ADN 
celular, el genoma y, por tanto, la información genética para casi todas las funciones 
celulares. La información se traslada al citoplasma mediante los procesos de 
transcripción y traducción 
 
1.2. El núcleo interfásico 
 
En las células animales, el núcleo suele ser aproximadamente esférico, con un 
diámetro entre 4 y 6 m. En las células vegetales, aunque el tamaño es similar, el núcleo 
suele presentar una forma más irregular, debida a la presión que ejercen las vacuolas, 
que tienden a deformarlo. 
 
 
 
En el núcleo hay normalmente varias moléculas de ADN de diversos tamaños. Este 
número es variable para cada especie y cada molécula formará un cromosoma durante la 
división celular. Este ADN como se ha estudiado se encuentra unido a proteínas, 
formando la cromatina. También en el núcleo se encuentra una cantidad variable de 
ARN. 
 
El núcleo se encuentra separado del citoplasma por la envoltura nuclear, que es 
una doble membrana, en la externa lleva ribosomas. Esta se prolonga con el retículo 
endoplasmático. En algunas zonas las dos membranas se fusionan, dando lugar a unos 
orificios que comunican el núcleo con el citoplasma, denominados poros nucleares. 
 
2 
Estos poros no son simples aberturas en la membrana, sino que poseen una compleja 
estructura de ojal, en la que participan las nucleoporinas y otras proteínas. En la parte 
central existe un canal que permite la comunicación, pero no de forma indiscriminada, 
ya que los componentes del canal reconocen las moléculas que pueden atravesarlo. Por 
ejemplo: la caperuza de ARNm, es la señal que le permite salir del núcleo. 
 
 
 
La matriz nuclear, es un entramado de proteínas, más o menos análogo al 
citoesqueleto. Parte de ésta forma la lámina nuclear o fibrosa, formada por proteínas 
filamentosas, que se encuentran con la membrana interna del núcleo. 
 
El medio interno nuclear se denomina nucleoplasma. En él se encuentran el ADN 
en forma de cromatina, ARN, proteínas y diversas mmoléculas e iones como K+, Ca++ y 
Mg++. 
 
En el nucleolo se concentran los genes ribosomales, es decir, los que codifican para 
el ARNr, excepto el 5S. El ADN correspondiente a estos genes contiene una región, 
deominada organizador nucleolar, que permite la reunión de todos los genes 
ribosomales, aunque estén dispersos en varios cromosomas. Algunas células pueden 
tener varios. 
 
 
 
Durante la interfase, la cromatina adopta la forma de filamento de nucleosomas y 
filamento de 30 nm. Hay dos tipos de cormatina: una más condensada, la 
heterocromatina, que es inactiva transcripcionalmente, y otra laxa, la eucromatina, que 
se transcribe activamente. A su vez se pueden distinguir dos tipos de heterocromatina, la 
constitutiva, que no tiene información genética y la facultativa que varía en los distintos 
tipos celulares de un organismo, y contiene genes que no se expresan y tienen que ver 
con la especialización celular. 
3 
 
 
1.3. El núcleo en división 
 
Cuando la célula va a dividirse, la cromatina se condensa para formar los 
cromosomas. A lo largo de todo este proceso, los cromosomas se acortan y engruesan, 
con lo que finalmente se hacen visibles al microscopio òptico, en forma de filamentos 
que poseen una estructura característica. 
 
 
 
En un cromosoma pueden distinguirse las siguientes partes: 
 
El centrómero, que es un 
estrechamiento que divide al cromosoma en 
dos brazos, que pueden ser iguales o no. 
 
El cinetocoro, situado a lado del 
centrómero y pèrmite la unión con los 
microtúbulos del huso acromático. 
 
Los telómeros que son los extremos del 
cromosoma y están formados por 
secuencias de ADN muy repetitivas. Están 
relacionados con el número de veces que 
una célula puede dividirse. En algunos se 
observa una porción esférica, el satélite 
separado por la constricción secundaria. 
 
4 
 
Dado que antes de dividirse, una célula duplica su material genético, cuando se 
observan los cromosomas, cada uno está formado por dos cromátidas hermanas 
idénticas unidas por sus centrómeros. 
 
Según la posición del centrómero se diferencian los siguientes tipos de 
cromosomas: 
 
Metacéntrico Submetacéntrico Acrocéntrico o Telocéntrico 
 Subtelocéntrico 
 
 
 
 
Cuando los cromosomas se tiñen con 
colorante especiales, que distinguen el ADN 
rico en GC y en AT, se observan una serie de 
bandas. Cada cromosoma presenta un 
bandeado diferente, que permite identificarlo 
y detectar anomalías o mutaciones. 
 
Se llama cariotipo al número, tamaño y 
forma de los cromosomas metafasicos de un 
determinado organismo. 
 
Los cromosomas que no determinan el 
sexo se denominan autosomas o somáticos a 
diferencia de los cromosomas sexuales. 
 
A la derecha se representa el cariotipo de un hombre (los cromosomas sexuales son 
diferentes X e Y). Una mujer llevaría XX. 
 
2. Las mitocondrias 
 
Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte 
de la energía necesaria para la actividad celular, actúan, por tanto, como centrales 
energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos 
(glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían 
capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella 
el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven 
en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias 
 
La ultraestructura mitocondrial está en relación con las funciones que desempeña: en la 
matriz se localizan los enzimas responsables de la -oxidación de los ácidos grasos, los 
aminoácidos, el ácido pirúvico y el ciclo de krebs. 
 
También se encuentran dispersas por la matriz una molécula de ADN circular y unos 
pequeños ribosomas 70S implicados en la síntesis de un pequeño número de proteínas 
mitocondriales 
 
En la membrana interna están los sistemas dedicados al transporte de los electrones 
que se desprenden en las oxidaciones anteriores y un conjunto de proteínas encargadas de 
5 
acoplar la energía liberada del transporte electrónico con la síntesis de ATP, estas 
proteínas, ATPsitetasa o partículas F, le dan un aspecto granuloso a la cara interna de la 
membrana mitocondrial. 
 
La membrana externa se caracteriza por ser muy permeable y llevar algunas proteínas 
con función enzimática y de transporte. 
 
Hace poco se creía que todas las mitocondrias humanas eran de origen materno, ya que 
parecía que sólo el óvulo aporta las mitocondrias a la célula original (Eva mitocondrial); 
hoy en día esta hipótesis ha sido superada ya que se ha demostrado que durante la 
fecundación humana, aparte de fusionarse los núcleos del óvulo y el espermatozoide, 
también se fusionan las mitocondrias del óvulo con las mitocondrias paternas procedentes 
del espermatozoide, aunque la supervivencia de las mitocondrias paternas es bastante rara. 
(Schwartz and Vissing, 2002). 
 
Conoce los genes de la mitocondria humana 
 
Al microscopio electrónico las mitocondrias tienen forma cilíndrica con los bordes 
redondeados, como las cápsulas de gelatina de algunas medicinas. Aparecen dispersas en el 
citoplasma, su tinción es grisácea y se tiñen menos y son más grandes que los lisosomas. 
 
 
Las mitocondrias constan de una membrana externa y una membrana interna que se 
pliega formando crestas. La forma de las crestas es variable y puede ser tubular o laminar. 
La disposición de las crestas puede ser paralela o perpendicular al eje mayor de la 
mitocondria 
 
 
 
http://www.iqb.es/monografia/fichas/ficha027.htm
6 
 
 
El número de mitocondrias por célula depende del tipo celular, y en una célula 
determinada varía durante la vida celular. Por ejemplo, se ha estimado quecélulas del 
hígado (hepatocitos) pueden contener del orden de 800 mitocondrias por célula. 
 
El número de mitocondrias en una célula puede aumentar gracias a que se dividen por 
mecanismos de fisión o gemación (flecha) y puede disminuir gracias a un mecanismo 
conocido como la autofagia. 
 
 
 
3. Los plastos. 
 
Los plastos son exclusivos de las células vegetales. Existen diversos tipos como los 
cloroplastos propios de las algas verdes y de las plantas. 
 
 
 
7 
Todos los plastos se forman a partir de proplastos, que son los plastos de células 
jóvenes. 
 
 En ciertas especies hay pocos proplastos en las células meristemáticas, y entonces 
sucede que algunas células hijas no reciben proplastos en la división celular y la progenie de 
estas células no tiene cloroplastos. Cuando esto ocurre en hojas en desarrollo, las hojas 
tienen parches blancos, sin cloroplastos, y se las denomina hojas variegadas 
 
 
Los tipos principales son: 
 
 Cromoplastos: con pigmentos, como los cloroplastos de plantas y algas 
verdes, los rodoplastos de las algas rojas, feoplastos de las pardas o 
crisoplastos de las algas doradas. 
 
Cromoplasto de células de tomate 
 Leucoplastos: sin pigmentos, como amiloplastos, oleoplastos y 
proteínoplastos 
 
 
 Amiloplastos de células de patata 
 
Los cloroplastos, de color verde, por contener clorofila, son orgánulos que realizan 
la fotosíntesis oxigénica y que residen en el citoplasma de muchas células eucariotas. 
 
En las plantas son orgánulos relativamente grandes, de forma elipsoidal, y 
generalmente numerosos. En protistas son a menudo estructuras singulares, que se 
extienden más o menos extensamente por el citoplasma. 
 
 Los plastos de los diversos grupos eucarióticos son notablemente dispares. Los que 
aparecen en las plantas ofrecen una referencia adecuada. 
 
8 
 
 
 Aparecen delimitados por la envoltura plastidial, formada por dos membranas, la 
membrana plastidial externa y la membrana plastidial interna. El espacio entre ambas se 
denomina periplastidial. El espacio interior del plasto, el estroma, contiene vesículas 
aplastadas llamadas tilacoides, cuyo lumen o cavidad interior se continúa a veces con el 
espacio periplastidial, sobre todo en los plastos juveniles (proplastidios). Los tilacoides, que 
se extienden más o menos paralelos, forman localmente apilamientos llamados grana. 
 
 De las membranas de los tilacoides forman parte los fotosistemas, complejos de 
proteínas y pigmentos, responsables de la fase lumínica de la fotosíntesis. La clorofila, 
pigmento fotosintéticamente activo generalmente asociado con pigmentos carotenoides, 
están localizados en las membranas de los tilacoides. En los grana se distinguen con 
microscopio electrónico de transmisión (MET) unos gránulos que se denominan 
quantosomas, considerados como las unidades morfológicas de la fotosíntesis. 
 
 Los procesos de la fase oscura de la fotosíntesis, con la fijación del carbono (ciclo 
de Calvin) ocurren en disolución en el estroma, aprovechando la energía fijada como ATP 
en los tilacoides durante la fase lumínica. 
 
 En el estroma reside el ADN plastidial, una versión reducida del cromosoma 
bacteriano del que procede portador de un catálogo limitado de genes. Como es común en 
bacterias, el plasto verde presenta su ADN en forma de un único cromosoma circular. La 
información genética del cromosoma plastidial dirige la formación de un número limitado 
de proteínas, el resto son importadas del citoplasma. Para la síntesis proteica el plasto 
cuenta con sus propios ribosomas 70S, que son, lógicamente, del tipo procariótico 
(bacteriano). Los plastos se multiplican por bipartición, una vez duplicado el ADN 
plastidial. 
 
 En las células de las plantas los plastos se desplazan y se orientan cada vez de la 
forma más adecuada para la captación de la luz. 
 
 
 
 
 
 
9 
Origen de mitocondrias y cloroplastos 
 
 Hipótesis endosimbiótica (Lynn Margulis): 
 
 Desde el siglo XX los biólogos advirtieron que hay semejanza entre diversos 
orgánulos delimitadas por membranas y ciertas bacterias. En particular, una de las 
similitudes más notorias es la que hay entre los cloroplastos y las cianobacterias cargadas de 
clorofilas. Así mismo, muchos biólogos notaron el parecido que hay entre las mitocondrias 
y otras bacterias de vida libre. El hecho de que los cloroplastos y las mitocondrias posean su 
propio ADN y puedan dividirse en forma independiente del resto de la célula apoya la 
hipótesis de que estos y otros orgánulos fueron bacterias independientes que invadieron a 
las células primitivas y llegaron a establecer una relación permanente con ellas. Se piensa 
que los invasores fueron simbiontes a los que beneficiaba el medio protegido del interior 
celular y que a su vez brindaban al hospedante, capacidades y talentos de los que éste 
carecía. Esto significa que los cloroplastos bien pudieron ser cianobacterias que confirieron 
propiedades fotosintéticas a las células que empezaron a darles alojamiento. Otras moneras, 
sobre todo las de muy escasas dimensiones, pudieron dar origen de modo similar a otros 
orgánulos característicos de la célula eucariota.