Guía 7: La Estructura y Diversidad Nuclear (PDF)

# La estructura y diversidad nuclear ## Universidad de Oriente Núcleo de Anzoátegui Unidad de Cursos Básicos Departamento de Ciencias Laboratorio de Biología II (003-1721) Profesora María Alejandra Balza Bravo ## Complemento de la Guía de Práctica 7 ### Competencia: - Identificar los distintos ti...

# La estructura y diversidad nuclear ## Universidad de Oriente Núcleo de Anzoátegui Unidad de Cursos Básicos Departamento de Ciencias Laboratorio de Biología II (003-1721) Profesora María Alejandra Balza Bravo ## Complemento de la Guía de Práctica 7 ### Competencia: - Identificar los distintos tipos de leucocitos presentes en un frotis de sangre. - Describir las características morfológicas particulares del núcleo de los distintos tipos de leucocitos. - Comparar la diversidad de formas nucleares presente en los leucocitos. - Establecer la relación del volumen del núcleo/citoplasma en diferentes células. - Describir la variación en número y posición del núcleo en células. - Identificar distintos grados de condensación de la cromatina en diferentes células. - Establecer las características, composición química y función del nucléolo como estructura subnuclear. ## La estructura y diversidad nuclear Recuerde que la célula es la unidad anatómica, funcional y de origen de todos los seres vivos. Las procariotas no poseen núcleo y su material genético se encuentra libre en el citoplasma, a diferencia de las eucariotas que poseen un núcleo verdadero rodeado por una membrana (envoltura nuclear). ### Célula Procariota - Capsula - Pared celular - Membrana citoplasmática - Ribosomas - Pili - Citoplasma - ADN - Centriolos - Microtúbulos - Retículo endoplasmático liso - Flagelo - Aparato de Golgi - Cilios - Retículo endoplasmático liso ### Células Eucariotas - Mitocondria - Microfilamentos - Lisosoma - Retículo endoplasmático rugoso - Cloroplasto - Mitocondria - Citoplasma - Retículo endoplasmático rugoso - Núcleo - Membrana citoplasmática - Poros nucleares - Peroxisoma - Membrana citoplasmática - Nucléolo - Aparato de Golgi - Envoltura nuclear - Cromatina - Retículo endoplasmático rugoso - Ribosomas - **Célula animal** - Retículo endoplasmático liso - Ribosomas - Plasmodesmo - **Célula vegetal** - Vacuola - Núcleo - Nucléolo - Envoltura nuclear - Pared celular - Ribosomas - Retículo endoplasmático liso ## La estructura y diversidad nuclear El núcleo fue descrito por primera vez en 1700 por Leeuwenhoeck quién lo observó en eritrocitos de salmón. Posteriormente fue descrito por Fontana (1781) y Brown (1833) en sus estudios de plantas fanerógamas, y lo consideró un componente habitual de las células. ### Anton Van Leeuwenhoek (1623-1723) - Células planas epitelio bucal - Células sanguíneas - Tejido muscular esquelético - Células vegetales ## La estructura y diversidad nuclear La característica más resaltante a la hora de diferenciar una célula eucariota de una célula procariota es la presencia o ausencia de núcleo. En las células procariotas (antes del núcleo) el material genético ADN se localiza generalmente en una región denominada nucleoide carente de membrana. En las células eucariontes (núcleo verdadero) se observa la presencia de una estructura rodeada por una membrana o envoltura nuclear. ### Procariota - Material genético - ADN ### Eucariota - Cromosoma - Núcleo - Histonas ## La estructura y diversidad nuclear El descubrimiento de la estructura del ADN en 1953 por James D. Watson y Francis H. Crick y posteriormente dilucidaciones de cómo el ADN dirige la síntesis de ARN, el cual dirige el ensamblaje de las proteínas, el también llamado dogma central de la biología, fueron logros monumentales que marcaron los primeros días de la biología molecular. Sin embargo, la representación simplificada del dogma central como "ADN ARN proteínas" no refleja el papel de las proteínas en la síntesis de los ácidos nucleicos. - Molécula de ADN - Hebra de ADN - Transcripción - ARNm - Codón - Traducción - Proteína - aminoácido ## La estructura y diversidad nuclear EI ADN contiene toda la información necesaria para construir las células y los tejidos de un organismo. La replicación exacta de esta información en cualquier especie asegura su continuidad genética de una generación a otra y es crítica para el desarrollo normal de un individuo. La información solo es útil si existe un mecanismo para expresarla. - ADN parental - Síntesis de ADN - ADN recién sintetizado - ADN - Síntesis de ARNm - Síntesis de proteínas - ARNm - Polipéptido - Aminoácidos ## La estructura y diversidad nuclear El núcleo está rodeado de una envoltura nuclear y es el sitio de control del ADN (información genética), de las actividades celulares y sitio de duplicación del ADN previo a la división celular. La envoltura nuclear crea y mantiene una estructura tridimensional que conforma el entorno donde el ADN se organiza en los cromosomas, se expresa y replica. - Núcleo - Cromatina - Envoltura nuclear - Membrana interna - Membrana externa - Poro nuclear - Complejo de poro nuclear - RE rugoso - Superficie de la envoltura nuclear - Ribosoma - Complejos de poros nucleares (MET) - Detalle de la envoltura nuclear - Lamina nuclear (MET) ### La envoltura nuclear - Es una doble membrana que encierra el núcleo, perforada por poros, se continua con el RE. ### El nucléolo - Es un orgánulo no membranoso implicado en la producción de ribosomas; un núcleo tiene uno o más nucléolos. ### La cromatina - Es el material constituido por ADN y proteínas; visible como cromosomas individuales en una célula en división. ## La estructura y diversidad nuclear En las células eucariotas, las moléculas bicatenarias enormemente largas están contenidas en los cromosomas, que no solo ocupan cómodamente el interior del núcleo, sino que pueden ser distribuidos con facilidad entre las dos células en cada división celular. La tarea compleja de compactar al ADN es llevada a cabo por proteínas especializadas que se unen a éste y la pliega, lo cual genera una serie de enrollamientos y asas que proporcionan niveles cada vez más altos de organización o empaquetamiento y que evitan que el ADN se transforme en una maraña difícil de controlar. Asombrosamente, el ADN se compacta de un modo tan ordenado que puede llegar a ser accesible a todas las enzimas y a otras proteínas que lo replican, lo reparan y utilizan sus genes para producir proteínas. - Telómeros de las cromátidas hermanas - Núcleo - Centrómero - Cinetocoro - Región superenrrollada - Interfase (G2) - Profase temprana - Centriolos - Polos del huso - Profase tardía - Metafase - Cromátidas hermanas - Anafase - Telofase - Interfase (G₁) ## La estructura y diversidad nuclear - ADN doble hélice - Cromatina a la forma de "cuentas de collar" - Fibra de cromatina de 30 nm de nucleosomas empacados - Sección de un cromosoma en una forma extendida - Sección de un cromosoma en una forma condensada - Cromosoma mitótico - Centrómero ## La estructura y diversidad nuclear - Telómeros de las cromátidas hermanas - Núcleo - Centrómero - Cinetocoro - Región superenrrollada - Célula preparada para la división - La célula no está en división - ADN - Cromatina en el núcleo - Nucleosoma - Histonas ## La estructura y diversidad nuclear ### Diversidad en la s formas del núcleo - Células planas epitelio bucal - Células sanguíneas - Tejido muscular esquelético - Células vegetales La forma del núcleo no es estática, sino cambiante; generalmente se adapta a la de la célula. El núcleo es redondeado en células embrionarias y cúbicas, elíptico en células cilíndricas, fusiforme en fibroblastos y músculo, y aplanado en epitelios planos y endotelios. Pero esto no siempre ocurre y el núcleo es irregular en la célula de Sertoli del testículo de mamíferos, contorneado en leucocitos neutrófilos y megacariocitos, ramificado en el músculo de apendicularias larvarias, las células foliculares del ovario de ciertos insectos y los macronúcleos de algunos ciliados. ## La estructura y diversidad nuclear ### Diversidad en la s formas del núcleo - Neutrófilos segmentados - Neutrófilos en cayado - Linfocitos - Monocitos - Eosinófilos - Basófilos ## La estructura y diversidad nuclear ### Relación del volumen núcleo/citoplasma en diferentes células - Células sanguíneas - Células vegetales El núcleo es el elemento más prominente de las células eucariontes, puede medir unos 5-8 µm de diámetro. En las células que normalmente se dividen, el tamaño del núcleo guarda relación con el citoplasma. En las células que normalmente no se dividen, cada tipo celular tiene un tamaño nuclear bien definido que, en general, está relacionado con el trabajo que debe realizar la célula y los estímulos hipertrofiantes. ## La estructura y diversidad nuclear ### Variación en el número y posición del núcleo en las células - Músculo esquelético - Músculo cardiaco - Músculo liso ## La estructura y diversidad nuclear ### Musculo esquelético - Miofibra (célula muscular) - Membrana plasmática - Miofibrilla - Núcleo - Sarcómero - Zona H - Banda I - Disco Z - Banda A - Filamentos gruesos - Placa de adhesión - Filamentos delgados ### Musculo liso - Célula muscular - Cuerpos densos - Filamentos gruesos - Placa de adhesión - Filamentos delgados ## La estructura y diversidad nuclear ### Músculo esquelético - Músculo - Haz de fibras musculares (Células) - Núcleo - Membrana plasmática - Miofibrilla - Banda clara - Banda oscura - Línea Z - Sarcómero - Filamentos gruesos (miosina) - Filamentos delgados (actina) - Zona H - Sarcómero ## La estructura y diversidad nuclear - Axón de una neurona motora - Mitocondria - Terminal sináptica - Túbulos T - Retículo sarcoplasmico - Miofibrilla - Membrana plasmática de la fibra muscular - Sarcómero - El Ca2+ liberado desde el retículo sarcoplasmático ## La estructura y diversidad nuclear ### Contracción de una fibra muscular esquelética - Terminal sináptica de una neurona motora - La acetilcolina es liberada por la terminal sináptica a la hendidura sináptica y se une a proteínas receptoras de la membrana plasmática de la fibra muscular, desencadenando un potencial de acción en la fibra muscular. - Hendidura sináptica - Tubúlo T - Membrana plasmática - Acetilcolina - El potencial de acción se propaga a lo largo de la membrana plasmática y hacia adentro de los túbulos T. - Ca2+ - RS - El potencial de acción activa la liberación del Ca2+ del retículo sarcoplasmico (SR). - Los iones de Ca2+ se unen a la troponina; cambiando la forma de la troponina, eliminando el bloqueo de la tropomiosina; exponiendo los sitios de unión a la miosina. - La miosina se une y se separa a la actina, atrae los filamentos de actina hacia el centro del sarcómero, deslizándose sobre los filamentos. - Se restaura la obstrucción de los sitios de unión de la tropomiosina a la miosina; termina la contarcción y la fibra muscular se relaja. - El Ca2+ citosólico es removido por transporte activo en el RS después que finaliza el potencial de acción. - Citosol - Ca2+ - ADP - P ## La estructura y diversidad nuclear ### Variación en el número y posición del núcleo en las células La posición del núcleo en la célula es casi siempre central, pero puede variar debido a la polarización celular y a la influencia de otros componentes. Así, en las células secretoras, el núcleo está en la base; en el músculo esquelético, en posiciones laterales y en las células plasmáticas, en una posición excéntrica. - Epitelio simple plano de un vaso sanguíneo - Epitelio estratificado plano queratinizado de la piel - Epitelio estratificado plano del esófago - Epitelio simple cúbico de una glándula excretora - Epitelio cilíndrico de la vesícula biliar - Epitelio estratificado cilíndrico ## La estructura y diversidad nuclear ### Variación en el número y posición del núcleo en las células En la mayoría de las células eucariotas hay un solo núcleo, aunque pueden haber dos en algunas células del hígado, la glándula suprarrenal (corteza y médula), epitelio de las vías urinarias y en las células de Purkinje del corazón. Las células multinucleadas son raras. Las mejor conocidas son los osteoclastos, las fibras musculares esqueléticas, el sincitiotrofoblasto placentario, las células gigantes de cuerpo extraño y la epidermis de algunos invertebrados. - Músculo esquelético - Músculo cardiaco - Músculo liso ## La estructura y diversidad nuclear ### Variación en el número y posición del núcleo en las células - Osteoclasto - Osteoblastos - Osteoclasto ## La estructura y diversidad nuclear ### La cromatina y sus estados de condensación La Cromatina corresponde al ADN y proteínas asociadas, principalmente las histonas. La cromatina interfásica (o cromosomas interfásicos) adopta dos disposiciones: masas muy densas, dispuestas sobre todo en la periferia nuclear (heterocromatina), y finas fibrillas distribuidas por todo el núcleo (eucromatina). Las proteínas de la cromatina cumplen una función indispensable, la condensación del ADN. La cromatina, tanto la del núcleo en interfase como la que forma el cromosoma durante la mitosis, se tiñe con colorantes básicos y, de acuerdo con su naturaleza de ácido nucleico. ## La estructura y diversidad nuclear ### El Nucléolo ## La estructura y diversidad nuclear ### El Nucléolo El nucléolo está constituido por: - Parte amorfa (nucleoloplasma). Corresponde a los espacios de escasa densidad, que forman cavidades intercomunicadas en la parte densa. Contiene gránulos de ADN. - Parte densa (nucleolonema). Comprende: - Parte granular: Acumulaciones de ribonucleoproteínas que formaran gránulos de unos 25 nm. - Parte fibrilar: Más densa que la anterior, está constituida por fibrillas de unos 8-10 nm, también formadas por ribonucleoproteínas. - Centro fibrilar: Es muy evidente en algunos nucléolos, donde puede haber varios centros fibrilares. Su densidad es inferior a la de las partes granular y fibrilar. Consiste en finas fibrillas de 7-9 nm. Contiene ADN y algo de ARN. Se ha considerado que los centros fibrilares son organizadores nucleolares en fase de transcripción. Algunos autores han discrepado de esta interpretación, debido a que el centro fibrilar no se observa en muchos tipos celulares, y le han atribuido funciones, como la de almacén de reservas proteicas para la síntesis ribosómica. - En muchos nucléolos se observa también una masa fibrilar densa que contiene exclusivamente ADN. Es la heterocromatina asociada al nucléolo, y corresponde a la heterocromatina telomérica de los organizadores nucleolares.