El Núcleo Celular

El núcleo es el centro de control de la célula, contiene la información genética para casi todas las funciones celulares.

Morfología y Composición

En las células animales, el núcleo suele ser esférico; en las células vegetales, el núcleo suele presentar una forma más irregular, debido a la presión que ejercen las vacuolas. Contiene la mayoría del DNA celular. En los procariotas o en los orgánulos autorreplicativos de eucariotas, existe una sola molécula de DNA. El número de moléculas es variable según las especies y cada una de ellas forma un cromosoma. Además del DNA, el núcleo contiene un gran número de proteínas. También contiene las histonas y proteínas no histonas de la cromatina. Además, existen en el núcleo una gran cantidad de enzimas y proteínas encargadas de la replicación y transcripción, así como otras proteínas estructurales. En el núcleo se encuentra una cantidad variable de RNA.

Estructura del Núcleo

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear es doble, ya que es una continuidad del retículo endoplasmático. Está formada por una membrana interna que delimita el núcleo y otra externa que en ocasiones se prolonga con el retículo endoplasmático. En algunos lugares, las dos membranas se fusionan, dejando una región desprovista de membrana que se llama _poro nuclear_. Los poros nucleares poseen una compleja estructura en la que participan las nucleoporinas. En la parte central existe un canal que permite la comunicación entre el núcleo y el citoplasma, pero no de forma indiscriminada. Por ejemplo, la caperuza del mRNA es la señal que le permite salir del núcleo.

Nucleoplasma

El medio interno nuclear se denomina nucleoplasma. En su interior se observa una región esférica que se llama _nucleolo_. En el nucleoplasma se encuentra la mayor parte del DNA celular, una cantidad variable de RNA y numerosas proteínas.

Matriz Nuclear

Es un entramado de proteínas, análogo al citoesqueleto. La cromatina se organiza en regiones concretas del núcleo. La lámina nuclear es una estructura formada por filamentos intermedios que se encuentra en contacto con la membrana interna del núcleo.

El Nucleolo

En el nucleolo se concentran los genes ribosomales que codifican el RNA ribosomal. El DNA correspondiente a estos genes contiene una región, denominada _organizador nucleolar_, que permite la reunión de todos los genes ribosomales, aunque estén dispersos en varios cromosomas. En el nucleolo se encuentra la enzima RNA polimerasa I, que se encarga de transcribirlos, y proteínas ribosomales, que se ensamblan para dar lugar a subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas. Dichas subunidades salen al citoplasma a través de los poros nucleares.

Los Lisosomas

Los lisosomas son vesículas rodeadas de membrana que contienen enzimas hidrolíticas encargadas de las digestiones intracelulares. Contienen alrededor de unas 40 enzimas diferentes, todas ellas hidrolasas ácidas, cuyo pH óptimo es próximo a 5. Entre ellas se encuentran proteasas, nucleasas, glicosidasas, lipasas, fosfatasas, sulfatasas y fosfolipasas. La membrana lisosomal es resistente a la acción de las enzimas hidrolíticas debido a que la mayoría de sus proteínas están muy glicosiladas. Dicha membrana contiene una bomba de protones que mantiene el pH ácido en el interior del lisosoma, y proteínas de transporte que permiten que los productos resultantes de la digestión pasen al citosol. Los lisosomas se forman a partir de vesículas que se desprenden del aparato de Golgi.

Función de los Lisosomas

La función principal de los lisosomas es intervenir en la digestión intracelular de macromoléculas.

Heterofagia

Consiste en la digestión del material que está fuera de la célula y se incorpora a la célula por pinocitosis o fagocitosis. Los productos resultantes de la digestión son transportados a través de la membrana lisosomal y pasan al citosol, donde pueden ser utilizados por la célula. Las sustancias no digeridas forman los cuerpos residuales. Los cuerpos residuales vierten los desechos al exterior por exocitosis, proceso denominado _defecación celular_. La heterofagia interviene en procesos tales como la nutrición y la defensa de los organismos.

Autofagia

Consiste en la digestión de material de origen endógeno, es decir, de partes de la propia célula. La autofagia está relacionada con el recambio de los componentes celulares: se destruyen los componentes celulares defectuosos o que ya no son necesarios para la célula. La autofagia asegura la nutrición en condiciones desfavorables.

Peroxisomas

Los peroxisomas son orgánulos membranosos que contienen enzimas oxidativas. Estas enzimas están especializadas en llevar a cabo reacciones que utilizan el oxígeno molecular, generando peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Este es utilizado a continuación por la catalasa para realizar otras reacciones oxidativas útiles. Poseen dos tipos de enzimas oxidativas: las llamadas oxidasas, que generan peróxido de hidrógeno, y la catalasa, que lo elimina. Las oxidasas utilizan oxígeno molecular para eliminar átomos de hidrógeno de determinados sustratos orgánicos. A continuación, la catalasa utiliza el H₂O₂ generado en las reacciones anteriores para oxidar diversas moléculas orgánicas pequeñas.

Funciones de los Peroxisomas

• Llevan a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos, generando H₂O₂.
• Intervienen en reacciones de detoxificación (o destoxificación), por ejemplo, las células hepáticas detoxifican el etanol.
• En las plantas, existe un tipo denominado _glioxisoma_, que transforma las grasas almacenadas en las semillas en azúcares, necesarios para el desarrollo del embrión.

Autonomía de Mitocondrias y Cloroplastos

Las mitocondrias y los cloroplastos se consideran orgánulos semiautónomos. Poseen DNA, RNA y ribosomas 70S, por lo que son capaces de sintetizar proteínas. Además, se reproducen por división binaria. Las mitocondrias y los cloroplastos crecen y se dividen mediante la acción coordinada de dos sistemas genéticos diferentes: el del orgánulo y el del núcleo celular. Actualmente se acepta la _teoría endosimbiótica_, que supone que las mitocondrias y los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias que fueron fagocitadas por una célula eucariota ancestral.