Unidad 43 - Núcleo Celular PDF

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Resumen para la materia de Biología del Ingreso....

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Biología

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NÚ NÚCLEO CLEO Es el organoide celular que:  Contiene la INFORMACIÓN GENÉTICA, es decir los factores hereditarios que dan los rasgos característicos al organismo.  Está implicado en todas las funciones de la célula.  Interviene en el control y regulación de las actividades celulares.  Está presente “al menos en alguna etapa” de la vida de todas las células eucariotas (como sucede con el eritrocito). Puede tener d  Esférica  Elíptica.  Ovalad  Arriñona  Multilob  En herra  Cuboid  Polimorf  Aplana Por célula pue  Ninguno: célula anucleada. Ej.: eritrocito.  Uno: célula mononucleada. Ej.: neurona.  Dos: célula binucleada. Ej.: algunos hepatocitos, cel. cartilaginosas, fibroblastos.  Muchos: célula multinucleada - Ej.: células del músculo estriado esquelético, leucocitos. Puede estar ubicado en la célula en forma:  Basal  central  periférica  excéntrica (como en adipocitos plasmocitos).

o

Todas estas características cambian con el tipo celular, pero se mantienen constantes dentro de un mismo tipo celular.

 Tamaño núcleo: 3 a 5 μm  La proporción núcleo/citoplasma es 1/4 o 1/5. Esta relación puede modificarse en algunos tipos celulares y varía conforme a la célula. Ej.: linfocito y espermatozoide son células con escaso citoplasma, donde la relación cambia a ½. También es importante la ruptura de esta relación en las células cancerosas donde la relación se vuelve ½.

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Ejemplos de células con núcleos particulares:

Plasmocito Tinción: el núcleo es muy basófilo debido al contenido en ácidos nucleicos, se tiñe con colorante serva de color azul/viol EN EL COMPA  46 crom  Varías c  El nucl nucleolar”  Diversas procesan ADN y AR por los po proteínas en el núcleo.

queños. anizador las que s enzimas al núcleo e forman

Todos los elementos que nombramos se hallan dispersos en la matriz nuclear o nucleoplasma.

Según el momento del ciclo celular en el que se encuentre la célula (interfase o división), vamos a encontrar diferentes morfologías nucleares, ya que el núcleo es parte de dichos procesos y sufre modificaciones.

La in interf terf terfase ase es el periodo de vida celular normal en el que la célula crece, sintetiza proteínas, etc. La célula si no está en mitosis, está en interfase.

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Sus Componentes d durante urante la interfase son: 1. 2. 3. 4.

Cromatina (ADN + a histonas). Nucleoplasma, jugo nuclear, carioplasma o cariolinfa. Nucléolo. Envoltura o membrana nuclear o carioteca.

COMPOSICION QUÍMICA DEL NÚCLEO -Ácidos nucleicos (ADN y ARN). -Proteínas básicas (histonas y protaminas) y no histónicas. -Sales de Ca, Mg, Fe, Zn.

¡Repasamos ácidos nucleico nucleicos! s! Diferencias entre ADN y ARN:

Localizació

Cadena

Tipos

Composición química de cada monómero (nucleótido)

Origen

Función

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 CRO CROM MAT ATINA INA Se denomina así al material Feulgen (+) que se visualiza en interfase (en mitosis no se ve como cromatina sino que ésta se condensa -enrrolla- al punto de que se ve como “cromosomas”). Es una nucleoproteína, constituida por ADN más proteínas básicas llamadas HISTONAS y también no histónicas o acídicas. Éstas integran un grupo heterogéneo formado por distintas clases de proteínas que en su mayoría son reguladoras de la expresión genética. Las histonas poseen una alta proporción de lisinas y argininas, aminoácidos cargados positivamente, esto favorece la unión de las histonas con las moléculas de ADN, en las que predominan las cargas negativas. Durante el pe sobre sí misma

ollándose

La

 La totalida

de ADN

se denomina

Esta informac organismo de embrionario h información predisposición enfermedades. Los ADN de los 46 cromosomas contienen en conjunto unos 6 x 109 pares de nucleótidos. En promedio una molécula de ADN de un cromosoma humano completamente extendida mediría 4 cm de largo  lógicamente 46 moléculas de tamaña longitud no podrían ser contenidas en el núcleo (no sólo por el espacio, también por los enredos). La célula ha resuelto el cromosomas sonde cromatina problema haciendo que la molécula de ADN se enrolleLos sobre sí misma forma superenrrollada. Esto sucede cuando muy organizada. la célula se va a dividir. El grado de enrollamiento varía según el momento del ciclo: o Es mínimo durante la interfase  en esta etapa se observa la cromatina más o menos enrollada. o Es máximo cuando la célula se apresta a dividirse  se observan los cromosomas, la forma máxima de enrollamiento de la cromatina.

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ESTRUCTURA DE LA CROMATINA Existen cinco clases de histonas, llamadas: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Las cuatro últimas se llaman histonas nucleosómicas porque la molécula de ADN se enrolla en torno de ellas para formar los nucleosomas, que constituyen las unidades básicas del enrollamiento cromatínico. En cada nucleosoma las histonas nucleosómicas se asocian y forman una estructura octamérica (que es el núcleo del nucleosoma) compuesta por 2 H2A, 2 H2B, 2 H3 y 2 H4. El octámero envuelto por u vuelta equiva al nucleosoma

se halla es, cada asociado

Las dos vuelta el complejo cromatosoma nucleótidos.

ona H1, y enomina pares de

10 nm

Cromatina, también llamada “fibra de 10 nm”

En la cromatina existen dos proteínas accesorias ambas ácidas que asisten a las histonas para que se liguen entre sí, se llaman proteína N1 y nucleoplasmina. La primera asocia H3 con H4 y la segunda H2A con H2B. Son proteínas ligadoras. Los cromatosomas están separados entre sí por tramos de ADN llamados espaciadores, de longitud variable, que contienen entre 20 y 60 pares de nucleótidos.

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Esta alternancia entre cromatosomas y segmentos espaciadores le da a la cromatina el aspecto de un "collar de cuentas". A esta estructura también se la llama “fibra de 10 nm”. Comúnmente un gen tiene 10.000 pares de nucleótidos, entonces posee alrededor de 50 cromatosomas, separados por otros tantos ADN espaciadores.

Para que la cromatina pueda ser contenida en el pequeño espacio que el núcleo le ofrece, debe experimentar nuevos y sucesivos grados de enrollamientos, cada vez mayores: La fibra de diez nanómetros se enrolla sobre un eje helicoidal (como el cable de un teléfono) y da diámetro. Este enrollami da vuelta del solenoide avía más enrollarse tud que proteínas

Solenoide. Fibra de 30nm.

e sujetan de ADN Associated

llamados SAR (Scaffold Regions). Se considera que cada lazo constituiría una unidad de replicación del ADN y probablemente una unidad de transcripción, o sea un gen. Finalmente esta estructura de “lazos de cromatina” se sigue enrollando sobre sí misma para formar el cromosoma.

 Las histonas aumentan el plegamiento y condensación del ADN, por lo cual se cree que las histonas reprimen la actividad génica del ADN, ya que dicha asociación le quita la capacidad de actuar como molde para la síntesis de ARNm. Para que el ADN pueda expresarse (ser leído y copiado en ARNm), debe estar desenrrollado. La cromatina durante la interfase, adopta distintos grados de enrollamiento, que están en relación directa con la actividad transcripcional del ADN. 193

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El enrollamiento es mínimo durante la interfase porque la síntesis de ARN es alta.



La cromatina menos compactada es la que posee el ADN transcripcionalmente activo, es decir el ADN que sintetiza moléculas de ARN. Los sectores de ADN “chatarra”, que no expresan genes, se encuentran más enrollados, lo que habla de poca o nula actividad transcripcional.

M.O: Coloracion: se colorea intensamente con colorantes básicos como hematoxilina, azul de toludina o azul de metileno y la vemos color azul-violeta. Microscopio Electrónico: se la observa como un “collar de cuentas”, donde cada “cuenta” es un CROMATOSOMA. ¡COMPLETAR! Grados de en

ente:

 Según el grado de enrollamiento en cada caso, la cromatina puede encontrarse en las células como:  Cromatina Laxa o Eucromatina  desenrollada.  Cromatina Densa o Heterocromatina: o o

Constitutiva  siempre enrollada. Facultativa  enrollada, pero con la facultad de desenrollarse y formar eucromatina.

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Cromatina Laxa o Eucromatina Representa a la porción menos compactada de la cromatina. En ella el ADN está estirado para facilitar la transcripción de ARN mensajero, esto facilita la expresión de la información genética. ¡Este ADN abarca sólo alrededor del 10% del genoma! A la eucromatina se la puede encontrar en células con activa síntesis de proteínas. Contiene ADN de secuencia única, de repetición moderada, o repetido intercalado con ADN de secuencia única. Dato: existen tipos de ADN según las secuencias de nucleótidos que presentan. El 75% del ADN se halla representado por secuencias de nucleótidos no repetidas (copias únicas) o que se repiten pocas veces. En esta parte se localizan los sectores funcionales del ADN, es decir los genes (que ab sponde a secuencias de petitivo se desconocen, pe ento de la estructura de los

Cromatina de Representa a núcleos duran En ella el ADN ARNm, se dup desde el punt

a en los ripción a nactiva’,

A esta categoría pertenece toda la heterocromatina y también el sector de la eucromatina donde el enrollamiento se halla en un grado intermedio entre la eucromatina transcripcionalmente activa y la heterocromatina. Se la encuentra en células con escasa síntesis de proteínas. A su vez, ésta puede ser:  Heterocromatina Constitutiva: se denomina así a la cromatina altamente condensada, formada por una variedad de ADN constituido por secuencias de nucleótidos muy repetidas o redundantes. Se halla de manera constante en todos los tipos celulares, como un componente estable del genoma y no es convertible en eucromatina. No tiene actividad génica: esta variedad de cromatina representa regiones con información genética que la célula no necesita transcribir. A esta categoría pertenece la mayor parte de la cromatina que forma:  Los brazos cortos de los cromosomas acrocéntricos (a excepción de la cromatina correspondiente a la constricción secundaria donde se localizan los genes del ARN ribosómico 45 S)  Los centrómeros (heterocromatina centromérica)  La del brazo largo del cromosoma Y

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Dato: el centrómero está constituido por heterocromatina constitutiva, pero se ha comprobado que entre el ADN repetitivo están los genes que codifican las proteínas del cinetocoro.

Se cree que la función de esta cromatina es conservar el orden estructural del núcleo y proteger a las regiones genéticamente activas. Durante la interfase, se distribuye: a) Formando gránulos que se llaman cariosomas. b) Alrededor del nucléolo. c) En la cara interna de la membrana nuclear (heterocromatina periférica), junto a los laminofilamentos (Filamentos Intermedios de laminina).

 Heterocromatina Facultativa: es la que se detecta en localizaciones que varían en los distinto n de una célula dada, na en un tipo celular o en otras etapas se pre Un ejemplo exual” o “corpúsculo d Para entender En el organism 1) Somáticas pares. -En el varón tenemos: 44 cromosomas somáticos + el par sexual XY. -En la mujer tenemos 44 cromosomas somáticos + el par sexual XX. Son todas las células del cuerpo, salvo las gametas.

os en 23

2) Sexuales o haploides o n: formadas por 23 cromosomas simples (no hay pares). Son las gametas: -En el varón es el espermatozoide con 22 cromosomas somáticos y el cromosoma sexual que puede ser X o Y. -En la mujer es el óvulo con 22 cromosomas somáticos y el cromosoma sexual X.

CROMATINA SEXUAL o CUERPO DE BARR Representa un cromosoma sexual X de las hembras de los mamíferos que se inactiva genéticamente por un proceso de compactación o enrollamiento  heterocromatinización. Al comienzo de la vida embrionaria ambos cromosomas sexuales X de las células somáticas se encuentran desenrollados. A la semana de la fecundación uno de ellos se compacta en las células trofoblásticas, es decir la futura placenta. Dos semanas después lo hace en las restantes células embrionarias. En embriones

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humanos femeninos el corpúsculo de Barr se puede ver desde los 16 días de gestación. El cromosoma X compactado permanece así en todas las células femeninas somáticas (no en las germinativas) hasta la muerte. Como varía con el tipo celular, en algunas células aparece heterocromatina facultativa y en otros aparece como eucromatina

como

¡IMPORTANTE! -Este corpúsculo fue descripto por Barr y Bertrand en 1947 en núcleos interfásicos de mamíferos hembras, destacando que no se hallaban en los machos. -Primero se lo observó en neuronas de gatos, pero en 1953 Barr demostró su existencia en -También hoy que sólo una parte del

A diferencia d los tipos de cé

en todos s células

Tiene diferent a la envoltura en forma de " El número d cromosomas X (del par sexual) menos 1.

adherido astoncito mero de

 Hembra  XX, por lo tanto 2X - 1 = 1 corpúsculo de Barr  Macho  XY, por lo tanto 1X - 1 = 0 corpúsculo de Barr Dibujamos: Mujer normal

Varón normal

Situación anormal

Datos finales:  El cromosoma X heterocromático es genéticamente inactivo. Se cree que este cromosoma se heterocromatiniza para salvar la diferencia de información genética que tiene la mujer respecto al varón por tener éste último uno de sus cromosomas sexuales “incompleto” (el Y).

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

El estudio de la cromatina sexual tiene gran importancia médica, ya que permite relacionar anomalías cromosómicas y anormalidades congénitas. Se estudia preferentemente en células epiteliales de mucosa bucal y vaginal y en leucocitos neutrófilos.

 NU NUCL CL CLEO EO EOPLA PLA PLAS SMA O J JUGO UGO N NUC UC UCLEA LEA LEAR R O CA CAR RIOP IOPLA LA LASM SM SMA A O CARIO ARIOLI LI LIN NFA  Es la fracción soluble, una masa clara e incolora que contiene material amorfo de consistencia viscosa.  Químicamente es un sistema coloidal con agua como fase dispersante donde se hallan los demás componentes nucleares.  Sus c ntre ellas todas la  Ocup a

“Es el sitio d

núcleo:

duplicación

diente

 NU NUCLÉO CLÉO CLÉOLO LO Es un corpúsculo denso, generalmente esférico y de márgenes irregulares. No está circunscripto por una membrana, se lo visualiza fácilmente al MO, es fuertemente basófilo por su contenido en ARN. También está constituido por proteínas básicas, polinucleótidos, enzimas y fosfoproteínas. Generalmente se ubica en la parte central del núcleo, presenta entre 0,5 a 2 micras de diámetro. Presentan tamaño variado y por núcleo puede haber uno o más FUN FUNCIÓN CIÓN CIÓN:: El nucléolo es el sitio donde se sintetizan las subunidades de los ribosomas, por lo tanto en células que sintetizan muchas proteínas los núcleos son grandes y presentan uno o varios nucléolos prominentes.  En general, no contiene ADN por lo tanto es Feulgen (-).  Sin embargo se observa una porción de cromatina adherida al nucléolo y se llama cromatina asociada al nucléolo que es Feulgen (+) . Esta cromatina asociada corresponde a las porciones de ADN llamadas organizadores nucleolares, ya que alrededor de ellas se organiza el nucléolo por contener los genes con información para la síntesis de los ARNr.

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Son zonas que durante la división celular -cuando se forman los cromosomas- se observan en las constricciones secundarias de los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 (los acrocéntricos). Al MO: son homogéneos o con vacuolas. Se los puede observar adheridos a la membrana nuclear. Son digeridos por la enzima ribonucleasa debido al contenido en ARN. Al ME: se distinguen dos sectores: 1-) Una región fibrilar o filamentosa (central): contiene un filamento cromatínico de ADN donde se encuentran los genes que codifican para ARN ribosomal. Es el organizador nucleolar. También se lo puede llamar AgNOR porque se tiñe con plata (NOR =

 Aquí se t

os de su l 18S y el

2-) Una región por unión del

bosomas .

Aquí encon

adíos de eltos por

procesamient 28S. El ARNr 5S

procesamient membrana.

 Podemos decir entonces, integrando conceptos: Una célula con intensa actividad de síntesis proteica presentará un núcleo con abundante eucromatina, uno o varios nucléolos voluminosos y un citoplasma muy basófilo por la presencia de ribosomas (gran ergastoplasma). También poseerá muchas mitocondrias ya que la síntesis proteica requiere gran gasto energético. El nucléolo se encuentra en cantidad y tamaño variable dependiendo de la intensidad de síntesis de proteínas de la célula. Desaparece durante la mitosis. Ej: plasmocitos, neuronas y células cancerosas son células con nucléolos muy evidentes.

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 ENV ENVOLT OLT OLTURA URA NU NUCLEA CLEA CLEAR R Es una diferenciación del sistema de endomembranas y está comunicada con el RE Distinguimos en ella:  Membrana externa se continúan a nivel de los poros.  Membrana interna  Cisterna perinuclear, que es el espacio que queda entre ambas.  Complejo del poro, formado por varias proteínas o “subunidades”.

 Membrana externa Presenta ribosomas en la superficie que mira hacia el citoplasma y está conectada con el RE. Las proteínas sintetizadas en estos ribosomas se incorporan a las membranas de la envoltura nuclear o se vuelcan al espacio perinuclear.

 Membrana interna Contacta con la cromatina (heterocromatina periférica) y también está revestida hacia el interior por una lámina proteica fibrosa o “lámina nuclear” de 10 a 20 nm de espesor. Repasamos: Lámina nuclear  es una delgada malla de laminofilamentos entrecruzados, que se interrumpe sólo a la altura de los poros. Son Filamentos Intermedios, componentes del citoesqueleto.

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Le otorga resistencia a la carioteca y establece su forma, generalmente esférica. Ambas estructuras se desarman al comienzo de la mitosis y reaparecen cuando ésta concluye al formarse los nuevos núcleos en las células hijas. Recordemos que la envoltura nuclear se halla reforzada por dos armazones de filamentos intermedios, que se encuentran: uno adosado a su superficie interna -la lámina nuclear- y otro situado sobre la cara citosólica de la membrana externa. Al MO: los ribosomas y la heterocromatina son basófilos por eso membrana nuclear aparece como una fina línea de color azul. Es una “técnica de tinción indirecta”.  Cisterna perinuclear Es el espacio que queda entre la membrana externa y la interna de aproximadam

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