Descripción general, función y estructura del núcleo celular ¿Qué es un núcleo?
¿Qué es un Núcleo?
En muchos sentidos, la estructura de las células imita la estructura de un cuerpo. Donde el cuerpo tiene órganos, las células tienen orgánulos , pequeñas partes de la célula que realizan una función específica. Si bien cada uno de estos orgánulos es importante, la célula como un todo no podría funcionar sin su núcleo , un orgánulo que a menudo se llama el “cerebro” de la célula.
El núcleo encierra y protege el material genético de la célula, su ácido desoxirribonucleico, también conocido como ADN . Al controlar la replicación y expresión del ADN, el núcleo determina tanto las funciones que realiza una célula específica como su reproducción a través de la división celular. No todas las células tienen núcleo; las células procariotas contienen material genético pero no tienen un núcleo que lo contenga, mientras que las células eucariotas tienen un núcleo para proteger su ADN. Las plantas y los animales, incluidos los humanos, tienen células eucariotas.
Aparte, en química, el núcleo se refiere al centro de un átomo, que está compuesto de protones y neutrones. Esta lección usa el término como se define en biología.
¿Dónde está ubicado el Núcleo?
El núcleo está situado en el centro de la célula, rodeado por los demás orgánulos.
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En la superficie del núcleo se encuentran los ribosomas. El retículo endoplásmico rugoso se conecta al núcleo y crece a su alrededor; junto al retículo endoplásmico rugoso se encuentra el retículo endoplásmico liso. Los otros orgánulos se encuentran en el citoplasma, o interior líquido de la célula, que rodea el núcleo.
Estructura del núcleo
La estructura interna del núcleo es bastante compleja. Rodeando al núcleo se encuentra la envoltura nuclear , una membrana compuesta de fosfolípidos y organizada en secciones internas y externas. La envoltura nuclear está salpicada de poros nucleares que permiten que las sustancias entren y salgan del núcleo.
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Dentro de la envoltura nuclear se encuentra el nucleoplasma , un líquido que alberga la joya de la corona del núcleo, la cromatina . La cromatina se refiere a la estructura creada por el ADN y las proteínas. El ADN a menudo se conoce como los componentes básicos de la vida. Esto se debe a que todos los rasgos de un organismo están codificados en el ADN. Por lo tanto, proteger el ADN es un trabajo vital que el núcleo ha evolucionado específicamente para realizar.
La cromatina generalmente se parece a un lío de hilos dentro del núcleo, pero durante la división celular se organiza en un número determinado de cromosomas. Cada especie tiene un número estándar de cromosomas; para los humanos, este número es 46.
También se encuentra dentro del nucleoplasma el nucléolo . El nucléolo es una estructura dentro del núcleo que se encarga de la producción de ribosomas, otro orgánulo importante. Los ribosomas están formados por cadenas de proteínas y ácido ribonucleico, o ARN, que también está codificado en los cromosomas. Después de que se forma el ARN ribosómico, o ARNr, sale del núcleo a través de los poros nucleares y comienza su trabajo produciendo proteínas en el citoplasma.
Función del núcleo
Un núcleo funcional es clave para una célula saludable. Dado que el núcleo maneja el ADN de la célula, controla procesos como la división celular, la producción de proteínas y el comportamiento de los demás orgánulos. El núcleo también determina cómo la célula se diferenciará o se especializará para realizar un trabajo específico en el cuerpo. Una célula muscular, por ejemplo, es muy diferente en su función y estructura que una célula hepática.
Si bien todas las células contienen el ADN completo del organismo del que forman parte, el núcleo de cada célula determina qué partes del ADN se expresan y cuáles no. Esto es posible gracias a la existencia de genes o partes del ADN que codifican un rasgo o función específica. Hay grandes porciones de ADN en cada especie que son códigos sin sentido o que ya no se usan. También hay porciones que son vitales para la función de un tipo de célula pero completamente irrelevantes para otras. Las diferentes funciones y estructuras de cada tipo de célula se deben a los diferentes patrones de expresión génica determinados por el núcleo.
Actividades Celulares Manejadas por el Núcleo
Además de controlar la diferenciación de la célula, el núcleo también regula otros procesos.
Uno de estos procesos es la replicación del ADN , que ocurre durante la división celular . La división celular es el método de reproducción de una sola célula, en el que todos los componentes de la célula se duplican y se dividen en dos células idénticas. El núcleo determina cuándo comenzar la división celular al condensar primero su cromatina en cromosomas y luego replicarlos, produciendo dos juegos de ADN idénticos. Una vez que esto se completa, la mitosis, puede comenzar la primera fase de la división celular. La envoltura nuclear se rompe y cada conjunto de cromosomas se desplaza hacia lados opuestos de la célula, donde la envoltura nuclear se reforma y aparece un nucléolo en cada núcleo. Luego, la célula continúa con su división, duplicando todos los orgánulos restantes y finalmente dividiéndose por la mitad, formando dos células idénticas.
El núcleo también dirige la producción de proteínas por parte de los ribosomas a través de los procesos de transcripción y traducción . Para comprender estos procesos, se debe comprender la importancia de las bases en el ADN y el ARN.
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Las bases nitrogenadas forman el alfabeto de los códigos de ADN y ARN. En el ADN estas bases son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). El ADN es de doble cadena, lo que significa que está compuesto por dos cadenas que se enroscan una alrededor de la otra. En cada cadena, las bases siguen un patrón predecible, ya que las bases nitrogenadas se emparejan constantemente; adenina con timina y guanina con citosina. En el ARN, las bases son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). En el ARN, el uracilo reemplaza a la timina y se une a la adenina en su lugar. El ARN es de cadena sencilla, lo que le proporciona la capacidad de copiar mensajes de cadenas de ADN y transportar estos mensajes a los ribosomas.
Esto comienza con el proceso de transcripción. La sección de ADN que codifica una proteína necesaria se desenreda brevemente, lo que permite que el ARN “copie” el ADN utilizando el sistema de emparejamiento de bases. El ARN creado a partir de este proceso se llama ARN mensajero o ARNm. Luego, el ARNm sale del núcleo a través de los poros nucleares y se dirige a los ribosomas, donde transmite el mensaje a través de la traducción.
Durante la traducción, el ARNm pasa a través del ribosoma. Las moléculas de ARN de transferencia, o ARNt, se unen con el ARNm mediante pares de bases. El ARNt transporta aminoácidos, que luego se unen para crear la proteína originalmente codificada por la cadena de ADN. Cuando el ARNm termina de pasar, la nueva proteína está completa y lista para realizar sus funciones.
Ambos procesos juntos se conocen como expresión génica . Este es el proceso mediante el cual los genes del ADN se utilizan para dirigir los procesos de la vida dentro y fuera de las células.
Las moléculas de ARN, incluidos el ARNr, el ARNm y el ARNt, se fabrican en el núcleo, que también controla cuándo y cómo realizan sus funciones. De esta forma, el núcleo controla toda la producción de proteínas dentro de su célula.
Resumen de la lección
Similar a cómo el cerebro dirige la función de los órganos, el núcleo dirige la función de los orgánulos . El núcleo contiene y protege el ADN de la célula , que contiene genes que codifican la estructura y función de una célula. El núcleo controla qué genes se expresan y, en última instancia, determina cómo se diferenciará una célula.
El núcleo está contenido dentro de la envoltura nuclear , una membrana que protege el ADN. La envoltura está salpicada de poros nucleares que permiten que las sustancias entren y salgan del núcleo. Dentro de la envoltura se encuentra el nucleoplasma , un líquido que contiene cromatina , o la estructura formada a partir del ADN y las proteínas. También en el nucleoplasma se encuentra el nucléolo , que controla la producción de ribosomas a través de la creación de ARNr.
Otros procesos controlados por el núcleo incluyen la división celular y la producción de proteínas a través de la transcripción y traducción del ARN. Este proceso en su conjunto se denomina expresión génica.. El núcleo le indica a la célula que comience la división organizando la cromatina en cromosomas y duplicándolos, formando un conjunto completo de ADN idéntico para cada célula hija. Durante la transcripción, el ARNm se crea emparejando pares de bases complementarias con una hebra de ADN. Luego, el ARNm sale del núcleo a través de los poros nucleares y entra en los ribosomas, donde comienza la traducción. El ARNt, que también se forma en el núcleo, se alinea y empareja sus bases con las bases del ARNm. El ARNt transporta aminoácidos, que se unen entre sí y forman una proteína que luego se puede utilizar para realizar una serie de actividades celulares.
En general, el núcleo controla muchos aspectos de la vida cotidiana de una célula y es fundamental para la función continua de los organismos eucariotas.
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