1. El Núcleo Celular

El núcleo es un orgánulo membranoso cuya **función principal** es dirigir el funcionamiento celular, ya que contiene la mayor parte del ADN y almacena la información genética.

Características del Núcleo

1. Forma: Esférica, aunque puede variar.
2. Posición: Generalmente central.
3. Tamaño: Es el orgánulo más grande de la célula.
4. Número: Lo habitual es un núcleo (células uninucleadas).

Excepciones en el Número de Núcleos

• Anucleadas: Sin núcleo (ej. eritrocitos maduros).
• Binucleadas: Dos núcleos.
• Plurinucleadas: Múltiples núcleos.

Las células plurinucleadas se pueden originar mediante dos mecanismos:

• Célula Sincitio: Fusión de varias células.
• Célula Plasmodio: Varias divisiones del núcleo sin división del citoplasma.

Estados Estructurales del Núcleo

• El núcleo interfásico, cuando la célula no se divide.
• El núcleo mitótico o en división.

2. Estructura del Núcleo Interfásico

2.1. Membrana Nuclear

Es una membrana doble (interna y externa). Entre ellas queda el espacio perinuclear. Posee:

• Ribosomas: Adheridos a su cara citosólica.
• Lámina Fibrosa: Asociada a su cara nucleoplasmática. Es una red de filamentos proteicos.
• Poros Nucleares: Permiten el intercambio de sustancias con el citosol.

Funciones de la Membrana Nuclear

• Separar el citoplasma del nucleoplasma.
• Regular el intercambio de grandes moléculas a través de los poros.
• Sujetar el ADN para poder formar los cromosomas.

2.2. Nucleoplasma o Carioplasma

Su composición es similar a la del citosol. En él se realiza la transcripción y la replicación.

2.3. Nucleolo

Estructura esférica sin membrana. Su composición incluye:

• ARN y Proteínas.
• Regiones Organizadoras Nucleolares (NOR): Fragmentos de ADN que contienen muchas copias de los genes que codifican para ARN nucleolar (ARNn).

Funciones del Nucleolo

• Síntesis de ARNn, que luego es fragmentado para generar ARNr (ARN ribosomal).
• Ensamblaje del ARNr para formar las subunidades ribosomales.

2.4. Cromatina

Es la sustancia fundamental del núcleo. Su composición incluye ADN y proteínas básicas (histonas).

Funciones de la Cromatina

• Almacenar y transmitir la información genética.
• Ser objeto de transcripción.

Tipos de Cromatina

Se distinguen dos tipos principales:

• Eucromatina: Se tiñe poco al estar menos condensada. Es la más abundante y activa. Se presenta en dos tipos de fibras: fibras de 100 Å y fibras de 300 Å.
• Heterocromatina: Se tiñe mucho al estar más condensada. Es menos abundante e inactiva.

Tipos de Heterocromatina

• Heterocromatina constitutiva: Siempre está condensada y nunca se transcribe. Corresponde a secuencias repetidas de telómeros y centrómeros.
• Heterocromatina facultativa: Su grado de condensación puede variar.

3. Estructura del Núcleo en División: Los Cromosomas

3.1. Partes del Cromosoma

1. Centrómero
2. Cinetocoro
3. Constricciones secundarias
4. Telómeros
5. Bandas de distinto color

3.2. Tipos de Cromosomas

Según la fase de división celular

• Cromosoma telofásico: Dos cromátidas.
• Cromosoma anafásico: Una cromátida.

Según la posición del centrómero

• Metacéntricos
• Submetacéntricos
• Acrocéntricos
• Telocéntricos

3.3. Número de Cromosomas

• Diploides (2n): Dos copias de cada cromosoma.
• Haploides (n): Una copia.
• También existen Triploides (3n), Tetraploides (4n) o Poliploides (nn).

En organismos diploides, se denominan **cromosomas homólogos** a los dos cromosomas de una pareja, que son iguales morfológica y genéticamente.

Clasificación por Función

• Cromosomas sexuales o heterocromosomas: Determinan el sexo del individuo. En humanos es una pareja.
• Autosomas: El resto de cromosomas. En humanos son 22 parejas.

3.4. Cariograma y Cariotipo

• Cariograma: Es la representación gráfica del conjunto de parejas de cromosomas, ordenados y numerados de mayor a menor tamaño.
• Cariotipo: Características particulares de dicho conjunto cromosómico.

4. El Ciclo Celular

El ciclo celular abarca desde que una célula nace hasta que se divide. Se divide en dos grandes fases: Interfase y División Celular.

4.1. Interfase

La interfase se divide en tres subfases:

• Fase G1 o postmitótica: Se produce crecimiento en tamaño y formación de nuevos orgánulos.
• Fase S o de síntesis: Ocurre la replicación del ADN y la síntesis de proteínas histonas.
• Fase G2 o premitótica: Síntesis de proteínas necesarias para la mitosis y duplicación de los centriolos.

4.2. Control de la Reproducción Celular

En seres pluricelulares, una célula solo se divide cuando el organismo lo requiere (para aumentar de tamaño o para sustituir a otra célula).

El control de la división celular se realiza para evitar problemas como el crecimiento descontrolado (cáncer) o una renovación demasiado lenta de las células que mueren. Este control se realiza mediante proteínas (ciclinas y quinasas).

Señales para la División

• Internas: Tamaño de la célula, tamaño del citoplasma, replicación correcta del ADN.
• Externas: Disponibilidad de espacio, disponibilidad de alimento, presencia de factores de crecimiento u hormonas.

4.3. La Muerte Celular

Las células pueden morir o dividirse. La muerte celular puede ser:

• Accidental: Cuando la célula sufre algún daño grave, como la falta de oxígeno (O₂).
• Programada o natural (Apoptosis): Las células no se dividen indefinidamente. Poseen un número concreto de divisiones, tras las cuales entran en fase de senescencia, seguida de la apoptosis. La apoptosis supone la autodestrucción de la célula. La célula se empaqueta en vesículas, que serán luego fagocitadas por los macrófagos.

5. División Celular: Mitosis y Citocinesis

La división celular es la etapa en la que la célula se divide, dando lugar a dos células hijas idénticas. Su duración es de 1-2 horas.

Funciones de la División Celular

• Unicelulares: Reproducción asexual.
• Pluricelulares: Crecimiento y renovación.

Fases de la División Celular

Consta de dos fases:

• División del núcleo, o **mitosis (cariocinesis)**, que da lugar a dos núcleos hijos.
• División del citoplasma, o **citocinesis**, que da lugar a dos células hijas.

5.1. Mitosis (Cariocinesis)

Profase

1. Condensación de la cromatina.
2. Los centriolos se separan.
3. La membrana nuclear desaparece.
4. Los nucleolos se desorganizan y desaparecen.
5. Se forman los cinetocoros en los centrómeros.

Metafase

1. Los cromosomas alcanzan su máximo grado de condensación.
2. El huso mitótico ya está formado.
3. Se forma la placa metafásica (los cromosomas se alinean en el ecuador).

Anafase

1. El centrómero se rompe, y se produce la separación simultánea de las dos cromátidas hermanas.
2. Desplazamiento de los dos juegos de cromosomas anafásicos hacia polos opuestos.

Telofase

1. Los cromosomas empiezan a descondensarse.
2. Los nucleolos empiezan a reaparecer.
3. Se forma una membrana nuclear en cada polo.
4. El huso mitótico desaparece.

5.2. Citocinesis

Implica dos procesos:

a) División de la célula

• Células animales: Por estrangulación de la membrana celular. Se forma un anillo contráctil que se estrecha progresivamente por el plano ecuatorial de la célula, y finalmente la divide en dos.
• Células vegetales: Se produce por tabicación. Ocurre la acumulación y fusión de vesículas del aparato de Golgi en torno a restos de los microtúbulos que formaban el huso mitótico. Ese material forma una nueva pared (fragmoplasto).

b) Reparto del contenido celular

Generalmente ocurre por bipartición, donde las células hijas son de igual tamaño y los orgánulos se reparten de forma aleatoria.

Tipos Especiales de División Celular

• Gemación: Dos células hijas de distinto tamaño, debido a un reparto desigual del citoplasma. Una se queda con la mayor parte del citoplasma (ej. levaduras).
• Esporulación: Se producen varias células hijas a la vez (esporas). Primero ocurren varias mitosis sin que se divida el citoplasma. Luego, cada núcleo se rodea de una porción de citoplasma y de su propia membrana. Por último, todas las esporas se liberan al romperse la membrana de la célula originaria.

6. Meiosis

La finalidad de la meiosis es reducir el número de cromosomas de las células hijas a la mitad y generar diferentes combinaciones de genes. Es un proceso más largo que la mitosis.

Consta de dos divisiones celulares sucesivas sin que entre ambas haya duplicación del material genético (no hay fase S entre Meiosis I y Meiosis II).

6.1. Primera División Meiótica (Meiosis I)

Profase I

Es la etapa más larga, compleja e importante. Se divide en cinco subfases:

1. Leptoteno: Los cromosomas se van condensando.
2. Zigoteno: Los cromosomas homólogos se emparejan formando los bivalentes. Ocurre la sinapsis por apareamiento longitudinal gen a gen, mediante una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico.
3. Paquiteno: Se produce el sobrecruzamiento y la recombinación génica. Dos de las cromátidas no hermanas se entrecruzan y después se rompen, intercambiándose fragmentos entre ellas. Como consecuencia, se produce un intercambio de genes.
4. Diploteno: Empieza la separación de los cromosomas en algunos puntos. Permanecen unidos en los quiasmas, los lugares donde se produjo el sobrecruzamiento.
5. Diacinesis: Los cromosomas se terminan de condensar. Las cromátidas hermanas están unidas por el centrómero, y las cromátidas homólogas siguen unidas por los quiasmas.

Metafase I

Los bivalentes forman la placa metafásica.

Anafase I

Los quiasmas se rompen, y se produce la separación simultánea de los dos cromosomas homólogos de cada pareja. Ocurre el desplazamiento de un juego de cromosomas dobles hacia cada polo, lo que genera una mezcla al azar.

Telofase I y Citocinesis

Da lugar a dos núcleos hijos, donde cada uno tiene n cromosomas con dos cromátidas. La interfase posterior es breve y no tiene fase S de replicación del ADN.

6.2. Segunda División Meiótica (Meiosis II)

En esta etapa se separan las dos cromátidas hermanas. Las diferencias con la mitosis son:

• Se separan la mitad de cromosomas metafásicos.
• Las cromátidas hermanas ya no son idénticas entre sí debido a la recombinación génica ocurrida en la Profase I.

Comparación de Resultados

• Mitosis: 2 células diploides (2n) e iguales entre sí.
• Meiosis: 4 células hijas haploides (n) y todas genéticamente distintas.

7. Mitosis, Meiosis y Reproducción

7.1. Reproducción Asexual

El nuevo individuo procede de un único progenitor y es una copia idéntica del mismo. Se realiza mediante células no reproductoras (somáticas). Es común en algas, hongos y plantas.

Ventajas

• Proceso sencillo y rápido, que genera muchos descendientes en poco tiempo.
• Útil para dispersar organismos sedentarios.
• Útil para organismos bien adaptados a un determinado medio.

Inconvenientes

• No genera variabilidad genética.

7.2. Reproducción Sexual

El nuevo individuo procede de dos progenitores y es una mezcla de la información genética de ambos. Se realiza mediante la unión de dos células especializadas (gametos) que forman un cigoto.

Ventajas

• Genera variabilidad genética.

Inconvenientes

• Genera pocos descendientes.
• Es un proceso más lento y costoso.

7.3. Importancia Biológica de la Meiosis

1. Permite la constancia del número de cromosomas de la especie a lo largo de las generaciones.
2. El proceso conlleva el sobrecruzamiento y la recombinación genética.
3. El proceso conlleva la distribución independiente de los cromosomas homólogos materno y paterno.

8. Ciclos Biológicos

El ciclo biológico abarca desde que un ser vivo nace hasta que se reproduce y origina un nuevo individuo.

8.1. Ciclo Haplonte

1. La fase haploide (n) es el individuo adulto.
2. La fase diploide (2n) es el cigoto.
3. La meiosis ocurre justo después de la fecundación (meiosis zigótica).
4. Presente en algunas especies de algas, hongos y protoctistas.

8.2. Ciclo Diplonte

1. La fase diploide (2n) es el individuo adulto.
2. La meiosis ocurre justo antes de la formación de gametos (meiosis gametogénica).
3. La fase haploide (n) son los gametos.
4. Presente en animales y en algunas especies de unicelulares, de algas y de hongos.

8.3. Ciclo Diplohaplonte (o Haplodiploide)

1. Se caracteriza por la alternancia de dos generaciones: una diploide y otra haploide.
2. La meiosis y la fecundación se realizan en momentos muy separados (meiosis esporogénica).
3. Presente en todas las plantas.