Núcleo: Estructura y Función

Introducción al Núcleo

• Estructura especializada en células eucarióticas que almacena ADN nuclear.
• Funciona como "centro administrativo" para crecimiento, diferenciación, división celular, regulación del metabolismo y síntesis de proteínas.
• El núcleo aísla el material genético del citosol, protegiéndolo de interferencias externas.

Funciones del Núcleo

• Replicación: síntesis de ADN.
• Transcripción: síntesis de ARN.
• Procesamiento de ARN.
• Ensamblaje de subunidades ribosomales.
• Importación y exportación de macromoléculas.
• Participación en mitosis y meiosis.

Composición General del Núcleo

• Formado por doble membrana (envoltura nuclear) y cromatina (ADN y proteínas).
• Contiene todos los tipos de ARNs y diversas proteínas estructurales, de transporte y enzimas reguladoras.

Estructura de la Envoltura Nuclear

• Compuesta por dos membranas concéntricas con un espacio intermembranoso de 10 a 50 nm.
• La membrana externa posee ribosomas y está conectada al retículo endoplásmico.
• Reforzada por filamentos intermedios: lámina nuclear (interna) y citoesqueleto (externo).

Lámina Nuclear

• Red fibrilar en la superficie interna de la envoltura nuclear.
• Proporciona estabilidad mediante fosforilación y desfosforilación.
• Soporta la estructura de la envoltura y ancla las fibras de cromatina, facilitando la expresión génica.

Complejo del Poro Nuclear (CPN)

• Formado por poros circulares (2-4 µm²) recubiertos de proteínas nucleoporinas.
• Entre 3000 y 4000 poros en células de mamíferos, número que varía según el tamaño y actividad celular.

Transporte a Través del CPN

• Permite el transporte pasivo de proteínas de hasta 50 kDa.
• La difusión simple de moléculas pequeñas ocurre a través de la membrana.
• Los ARN se unen a proteínas para su exportación, requiriendo energía.
• Funciona como un diafragma, con tamaño dinámico que puede variar de 9 a 36 nm.

Macromoléculas Transportadas por el CPN

• Hacia el núcleo: ADN polimerasas, histonas, ARN polimerasas, factores de transcripción, proteínas ribosomales.
• Hacia el citoplasma: ARNs mensajeros, ARNs de transferencia, subunidades ribosomales (40S, 60S).

Características del Transporte a Través del CPN

• Proceso complejo debido a la diversidad y tamaño de las macromoléculas transportadas.
• Selección importante en el transporte de materiales hacia y desde el núcleo.

Introducción a las Rutas Metabólicas Mitocondriales

• Las rutas metabólicas mitocondriales son esenciales para el metabolismo energético y la producción de ATP.
• Incluyen el ciclo de Krebs, beta oxidación, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Ruta de Acople

• Definición y Objetivo: Oxida el piruvato a acetil CoA y CO2; permite la completa oxidación de los carbonos de la glucosa en el ciclo de Krebs.
• Requerimientos: Piruvato, complejo multienzimático Piruvato Deshidrogenasa, NAD+, CoA, TPP, FAD, lipoamida, y respiración mitocondrial.
• Características: Involucra tres tipos de reacciones: descarboxilación, transtoesterificación y deshidrogenación.
• Importancia: Proporciona NADH + H+ a la cadena respiratoria, contribuyendo a la producción de ATP, y es una fuente clave de acetil CoA.

Beta Oxidación

• Objetivo: Oxidar ácidos grasos a acetil CoA, generando equivalentes de reducción para el ciclo de Krebs.
• Requerimientos: Acil CoA, NAD+, FAD, enzimas en la matriz mitocondrial.
• Procedencia de los Acil CoA: Ácidos grasos del tejido adiposo viajan en sangre unidos a albúmina y son activados por Acil CoA sintetasa.
• Entrada a la Matriz Mitocondrial: Necesita carnitina, aciltransferasas y un antiporter carnitina-acilcarnitina.
• Reacciones Principales: Oxidación, hidratación, oxidación, tiólisis.
• Reacción Global: Palmitoil CoA genera 7 NADH, 7 FADH2 y 8 Acetil CoA.
• Importancia: Principal ruta que aporta combustible al ciclo de Krebs y coenzimas reducidas para la cadena respiratoria.

Ciclo de Krebs

• También conocido como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico.
• Es fundamental para la obtención de energía, produciéndose NADH y FADH2 que alimentan la cadena respiratoria.
• Oxida el acetil CoA a CO2, liberando energía en el proceso.

Cadena Respiratoria

• Definición: Proceso de transferencia de electrones en la membrana mitocondrial interna que conduce a la síntesis de ATP.
• Objetivos e Importancia: Generar un gradiente de protones para la producción de ATP a través de la ATP sintasa.
• Composición y Funcionamiento: Consta de complejos proteicos que transportan electrones y producen ATP mediante fosforilación oxidativa.

Fosforilación Oxidativa

• Definición: Proceso en el que se genera ATP durante el transporte de electrones.
• Características: Requiere un gradiente de protones, el complejo ATP sintasa y el modelo de acoplamiento quimiosmótico.
• Reacción Global: Proporciona la mayor parte del ATP producido en las células a partir de la oxidación de metabolitos.