Lección 8.3: El Núcleo (PDF)

Fundamentos de Biología. 8.3.- Orgánulos de doble membrana. Núcleo, estructura y función. https://www.docsity.com/es/biologia-5-2-organulos-de-doble-membrana/4315488/  Fundamentos de Biología....

Fundamentos de Biología. 8.3.- Orgánulos de doble membrana. Núcleo, estructura y función. https://www.docsity.com/es/biologia-5-2-organulos-de-doble-membrana/4315488/  Fundamentos de Biología. Es un orgánulo típico de células eucarióticas Es el compartimento donde se encuentra el ADN y toda la maquinaria necesaria para transcribir su información a ARN y para replicarse. Normalmente aparece un solo núcleo por célula, aunque en algunos casos hay más de uno como ocurre en los osteoclastos, en las fibras musculares esqueléticas o en los epitelios de algunos invertebrados. Tiene forma generalmente esférica, aunque también puede ser lenticular, elipsoide, lobulado. Por ejemplo, los neutrófilos de la sangre poseen núcleos multilobulados. El núcleo consta de dos componentes que se pueden distinguir morfológicamente: la envuelta nuclear y el nucleoplasma o carioplasma. https://www.pinterest.com.au/pin/332773859951151032/  Fundamentos de Biología. La envuelta nuclear separa el nucleoplasma del citoplasma. En ella se encuentran las puertas que comunican estos dos espacios, los poros nucleares, que permiten el intercambio de moléculas en los dos sentidos pero de una manera específica y regulada. En el nucleoplasma o carioplasma (medio interno semilíquido) se encuentra el ADN y sus proteínas asociadas formando la cromatina (heterocromatina y eucromatina). También en el nucleoplasma se encuentra su compartimento más relevante, el nucleolo. https://www.pinterest.com.au/pin/332773859951151032/  Fundamentos de Biología. Distintos tipos de núcleos. A. Células epiteliales de la vesícula biliar de humanos con los núcleos redondeados. B Monocito de la sangre con el núcleo arriñonado. C. Neutrófilos de la sangre con los núcleos multilobulados. D. Vista parcial de una célula muscular multinucleada, con los núcleos situados en zona periférica (flechas) https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/4-nucleo.php  Fundamentos de Biología. El NUCLEOLO es una estructura densa localizada en el nucleoplasma, que suele aparecer a razón de dos o tres por célula, aunque eso dependerá del tipo celular y de la actividad de ésta. Es rico en RNA y proteínas. Se observa sólo durante la interfase porque desaparece durante la división celular. En el nucléolo se dan procesos relacionados con la generación de los ribosomas: síntesis y maduración del ARN ribosómico (ARNr) y formación de las subunidades ribosómicas El ensamblaje de las subunidades ribosómicas es un proceso curioso de trasiego de moléculas entre el citoplasma y el nucleoplasma. Primero se transcriben los genes de dichas proteínas. Éste ARNm debe salir al citosol donde es traducido a proteínas por los ribosomas libres. Estas proteínas entrarán en el núcleo y llegan hasta el nucléolo. Aquí se asocian con los ARNr para formar las subunidades ribosómicas que deberán ser exportadas de nuevo al citosol atravesando otra vez los poros nucleares. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Nucleus%26Nucleolus.gif  Fundamentos de Biología. La MEMBRANA NUCLEAR está formada por dos cubiertas: la membrana nuclear interna y externa, separadas entre sí por un espacio (cisterna perinuclear) La cubierta externa está orientada hacia el citoplasma y se continúa con el RER, y su superficie está recubierta por ribosomas que sintetizan proteínas que irán a formar parte de esas membranas nucleares. La membrana nuclear está perforada a intervalos variables por poros nucleares, que permiten la comunicación entre el citoplasma y el interior del núcleo. Estos poros están recubiertos por el llamado complejo del poro nuclear, que protege de forma selectiva del paso de sustancias a su través. Los poros nucleares son muy numerosos en las células que requieren un alto tránsito de sustancias entre el núcleo y el citoplasma como por ejemplo en las células que se están diferenciando. Se considera que puede haber unos 3000 a 4000 poros por núcleo. http://biologia1rob-cm.blogspot.com/2014/11/iv12complejo-del-poro.html  Fundamentos de Biología. Las proteínas que forman parte del complejo del poro se denominan nucleoporinas. Se asocian y organizan formando anillos: el anillo citoplasmático orientado hacia el citoplasma, el anillo radial situado en el hueco que deja la envuelta nuclear y es responsable de anclar el complejo del poro a las membranas de la envuelta nuclear y el anillo nuclear que se encuentra en el nucleoplasma. Además, desde cada bloque se proyectan fibrillas proteicas que van hacia el citoplasma denominadas fibras citoplasmáticas, y otras al interior del núcleo que reciben el nombre de fibras nucleares. Éstas últimas se conectan a otro conjunto de proteínas (anillo distal) que forman una estructura cerrada llamada jaula nuclear. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/4-poros.php  Fundamentos de Biología. http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/celula2.htm https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/4-poros.php  Fundamentos de Biología. El DNA reside en el núcleo en forma de cromosomas que son visibles durante la división celular. Los cromosomas representan el máximo nivel de empaquetamiento del DNA. Sin embargo, durante la interfase los cromosomas se encuentran desenrollados en forma de cromatina. La cromatina es el conjunto de ADN, histonas, proteínas no histónicas que se encuentran en el núcleo interfásico de las células eucariotas y que constituye el genoma de dichas células. Se ha estimado que, por término medio, cada cromosoma está formado por unos 150 millones de pares de bases, es decir, cada una de las dos cadenas del ADN contiene 150 millones de nucleótidos. Si la longitud de cada nucleótido es de 0,34 nm (nanómetros, milmillonésima parte de un metro), la longitud total del cromosoma estirado será de: 150000000 x 0,34 = 51000000 nm, es decir, 0, 051 metros (5,1 cm). https://elrinconbiotec.wordpress.com/2017/08/24/adn-zip/  Fundamentos de Biología. Las proteínas son de dos grupos: HISTONAS: tienen baja masa molecular y son muy básicas (gran contenido en lisina y arginina), y se distribuyen en paquetes de 8 moléculas (octámero de histonas). El filamento de DNA envuelve los octámeros de histonas, y el conjunto de un octámero con el filamento de DNA se llama NUCLEOSOMA. Entre dos nucleosomas hay un fragmento de DNA llamado DNA espaciador. Además, hay otro tipo de histona (H1) que se fija al DNA espaciador y a la parte externa del DNA de los nucleosomas. Todo el conjunto forma un filamento con aspecto de rosario. PROTEÍNAS NO HISTONAS: son un grupo heterogéneo de proteínas, algunas poseen función estructural, e intervienen en la forma de los cromosomas, y otras tienen actividad relacionada con el ADN e intervienen en procesos de replicación y transcripción.  Fundamentos de Biología. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Nucleosoma  Fundamentos de Biología. https://es.slideshare.net/humadaenc/ciclo-celular-2785686  Fundamentos de Biología. La cromatina se pueden encontrar de dos formas: HETEROCROMATINA, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes: la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo, tiene función estructural y está formada por ADN no codificante (desierto genético), como por ejemplo los telómeros y la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares y que contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan, pero que pueden hacerlo en algún momento (ejemplo: los corpúsculos o cuerpos de Barr son una masa condensada de cromatina sexual, se encuentra en el núcleo de las células somáticas de las hembras debido a un cromosoma X inactivo). EUCROMATINA, diseminada por el resto del núcleo y no visible con el microscopio óptico. Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de DNA a moléculas de https://www.udg.co.cu/cmap/botanica/Cromatina.htm RNAm.  Fundamentos de Biología. El DNA es el portador del mensaje genético que pasará de una célula a sus células hijas, pero para ello primero ha de duplicarse mediante un proceso conocido como REPLICACIÓN. Luego, el código genético contenido en el DNA dará lugar a la síntesis de proteinas, mediante dos procesos diferentes: TRANSCRIPCIÓN: mediante el cual un fragmento de DNA es copiado en una molécula de RNA, que contendrá exactamente el mismo código que la molécula de DNA de la que proceden TRADUCCIÓN: se sintetiza la proteína correspondiente al código de DNA; y para ello han de intervenir los tres tipos de RNA. https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionario/def/traduccion  Fundamentos de Biología. Las fibras de cromatina se condensan en la fase previa a la mitosis formando cromosomas, que son visibles al microscopio. El número de cromosomas es especial para cada especie y constituye el GENOMA. Genoma del griego ge-o: que genera, y -ma: acción  Fundamentos de Biología. Estructura de los cromosomas replicados y condensados: El CINETOCORO es una estructura protéica donde se "anclan" los microtúbulos del huso. Los cromosomas replicados consisten en dos moléculas de ADN (junto con sus proteínas asociadas: las histonas) que se conocen con el nombre de CROMÁTIDAS. El área donde ambas cromátidas se encuentran en contacto se conoce como CENTRÓMERO, el cinetocoro se encuentra en la parte externa del centrómero. Se debe hacer hincapié en que los cromosomas son cromatina (ADN más histonas) y señalar la http://www.whfreeman.com/life/update/. particularidad que en los extremos del cromosoma (telómero) se encuentran secuencias repetidas de ADN. Dependiendo de la posición del centrómero los cromosomas se clasifican en: A: telocéntricos, con el centrómero en un extremo B:acrocéntricos, uno de sus brazos es muy corto C:submetacéntricos, brazos de diferente longitud D:metacéntricos, brazos de igual longitud  Fundamentos de Biología. En el ser humano, el genoma está constituido por 46 cromosomas que representan 23 pares homólogos De los 23 pares, 22 se llaman autosomas, mientras que el par restante (cromosomas sexuales) son los responsables de establecer el género. En la mujer son dos cromosomas X (XX) y en varón son X e Y (XY). El cariograma, es un esquema, foto o dibujo de los cromosomas de una célula metafásica ordenados de acuerdo a su morfología (metacéntricos, submetacéntricos, telocéntricos, subtelocéntricos y acrocéntricos) y tamaño, que están caracterizados y representan a todos los individuos de una especie. https://es.wikipedia.org/wiki/Cariotipo  Fundamentos de Biología. Los autosomas están numerados según su tamaño relativo. Así, el Cromosoma 1 tiene unos 2.059 genes, mientras que el Cromosoma 22 contiene alrededor de 495 genes.  Fundamentos de Biología. Las células que contienen el complemento completo de cromosomas (46) son diploides (2n), mientras que las células germinales (espermatozoides y óvulos) son haploides (1n). Durante la fecundación, el número de cromosomas se restaura hasta la cantidad diploide al unirse los núcleos de ambas células germinales. Cómo conseguir estirar una molécula de ADN: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Como-ver-y-manipular-simultaneamente-una-unica-molecula- de-ADN J. Madariaga-Marcos, S. Hormeño, C. L. Pastrana, G. L. M. Fisher, M. S. Dillingham and F. Moreno-Herrero. "Force determination in Lateral Magnetic Tweezers combined with TIRF microscopy". Nanoscale 2018, DOI: 10.1039/c7nr07344e  Fundamentos de Biología. El Proyecto Genoma Humano (PGH) fue un proyecto internacional de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 30.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional. El proyecto, dotado con 3000 millones de dólares, fue fundado en 1990 en el Departamento de Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, bajo la dirección de Francis Collins, con un plazo de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los avances en el campo de la genómica, así como los avances en la tecnología computacional, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2001 (anunciado conjuntamente por el presidente Bill Clinton y el primer ministro británico Tony Blair el 26 de junio de 2001), finalmente el genoma completo fue presentado en abril del 2003, dos años antes de lo esperado. La mayoría de la secuenciación se realizó en las universidades y centros de investigación de Estados Unidos, Canadá, Nueva Zelanda, Reino Unido y España. Más información: https://genotipia.com/pgh/  Fundamentos de Biología. Los TELÓMEROS son estructuras especializadas que se encuentran localizadas en los extremos de los cromosomas eucariontes. https://es.123rf.com/photo_85255727_acortamiento-de-tel%C3%B3meros-con-cada- ronda-de-divisi%C3%B3n-celular-ilustraci%C3%B3n-conceptual-3d-los- Su función principal es la estabilidad tel%C3%B3meros-se-acortan-.html estructural de los cromosomas en las células eucariotas, la división celular y el tiempo de vida de las estirpes celulares. Además están involucradas en enfermedades tan importantes como el cáncer. Algunas teorías del envejecimiento y de la carcinogénesis se basan en que los telómeros son como los relojes o temporizadores de la célula, ya que marcan el número de divisiones celulares, hasta que http://laredmedica.blogspot.com/2015/05/teoria-del-envejecimiento-celular-con.html la célula muere. Los telómeros se van acortando con cada división celular. No existen en los organismos procariotas  Fundamentos de Biología. El ADN contenido en los telómeros no se replica durante la duplicación del ADN La TELOMERASA es una enzima formada por un complejo proteína-ácido ribonucleico con actividad polimerasa, que es producida en células germinales embrionarias que permite el alargamiento de los telómeros. La TELOMERASA es reprimida en las células somáticas maduras después del nacimiento, lo que produce un acortamiento del telómero después de cada división celular. Cuando la longitud del telómero alcanza cierto límite, se interrumpen las mitosis. El desgaste del telómero en el transcurso de ciclos celulares, impide su función protectora del cromosoma, con lo que éste se vuelve inestable, se fusiona o se pierde. Las células que presentan estos defectos, no sólo son incapaces de duplicarse, sino que dejan de ser viables y se activan los procesos de muerte celular programada. Muchas CÉLULAS CANCEROSAS reactivan la actividad de telomerasa, favoreciendo la proliferación de un clon maligno. Se están estudiando fármacos que inhiben la telomerasa y así poder detener el crecimiento de las células malignas, por lo que podría ser una nueva diana terapéutica del cáncer. https://www.agenciasinc.es/Noticias/Patentan-moleculas-que-bloquean-la- actividad-de-la-telomerasa-en-celulas-tumorales https://www.lavanguardia.com/ciencia/20190408/461432465539/maria-blasco- cnio-cancer-telomeros.html  Fundamentos de Biología. Algunos científicos consideran que en esta enzima reside la posibilidad de influir en el envejecimiento celular. Otros subrayan la importancia del envejecimiento celular como un freno necesario para el organismo para deshacerse de células agotadas y, por lo tanto, una protección vital contra el cáncer. https://www.elimparcial.es/noticia/49088/sociedad/tres-biologos-nobel-de-medicina-2009-por-sus-estudios-sobre-los-telomeros.html  Fundamentos de Biología EL NOBEL DE MEDICINA 2.009 PREMIA LA INVESTIGACIÓN CELULAR Y SU APLICACIÓN CONTRA EL CÁNCER Los estadounidenses Elizabeth H. Blackburn, Carol Greider y Jack W. Szostak son los ganadores del Premio Nobel de Medicina por sus investigaciones sobre el envejecimiento de las células y su relación con el cáncer. Descubrieron cómo los cromosomas están protegidos por los telómeros y la enzima telomerasa. Las biólogas estadounidenses Elizabeth H. Blackburn (izq) y de Carol Greider, junto al busto de Paul Ehrlich (Polonia), -, fue un eminente bacteriólogo alemán, ganador del premio Nobel de Medicina en 1908.  Fundamentos de Biología. http://diariote.mx/?p=6523  Fundamentos de Biología. La francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer Doudna desarrollaron "un método para la edición de genes" que ayuda a combatir el cáncer. El mecanismo se llama Crispr/Cas9 y es conocido como "tijeras moleculares". Esta técnica permite “cortar” el ADN en un punto concreto, para poder corregir una mutación genética y curar una enfermedad rara, por ejemplo. https://www.dw.com/es/dos-mujeres-ganan-premio-nobel-de-qu%C3%ADmica-2020/a-55185263  Fundamentos de Biología. https://agenciasinc.es/Noticias/Los-primeros-ratones-nacidos-con-telomeros-hiperlargos-viven-un-13- mas?fbclid=IwAR0aLzngtVDNz_XKA9RMAlwszfwNwnZh_eq_1FpiGahPa9YmCZLtCgWL2N0  Fundamentos de Biología. El DNA mitocondrial sólo se hereda de la madre, a partir de las mitocondrias del óvulo. ¡¡¡Documentados 17 casos inéditos de herencia de ADN mitocondrial paterno!!! Enlace al artículo: https://www.pnas.org/content/115/51/13039  Fundamentos de Biología. En ese DNA mitocondrial se incluye la información necesaria para la síntesis de las moléculas que necesita la mitocondria para producir energía. María Blasco directora del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO): 'El mayor factor de riesgo para desarrollar un cáncer es el envejecimiento' https://www.youtube.com/watch?v=17ytBS6jjOg https://www.youtube.com/watch?v=iPUO7KtUufM