Núcleo Interfásico

El núcleo interfásico varía entre 5 a 10 nm, contiene la información genética y corresponde al estado del núcleo en la fase del ciclo celular en la que no hay división. Se presenta en todas las células eucariontes.

Características Generales del Núcleo

• Tamaño: Guarda relación con el citoplasma y está directamente relacionado con el trabajo celular.
• Posición: Central, aunque puede variar según el tipo celular.
• Forma: Es cambiante, se adapta a la configuración de las células. Si es isodiamétrica, el núcleo será esférico la mayoría de las veces.

Estructura Nuclear

La estructura del núcleo comprende:

1. La envoltura nuclear
2. La lámina nuclear
3. El nucleoplasma
4. La cromatina
5. El nucleolo
6. El complejo de poro

La Envoltura Nuclear

Encierra el ADN y define el comportamiento nuclear. Es una doble membrana con un espacio interior llamado cisterna perinuclear, que mide de 25 a 40 nm.

Membrana Nuclear Interna y Lámina Nuclear

Presenta un material denso que comprende tres polipéptidos denominados Lámina A, B y C. Estos se disponen en forma de malla cuadrangular.

• Función: Participa en la organización de la envoltura e interviene en la disolución y en la nueva formación de la envoltura durante la mitosis.

Complejo de Poros

Perforan la envoltura nuclear y tienen entre 50 a 100 nm de diámetro. Se dispone de 4 unidades principales:

1. Subunidad columnar
2. Subunidad anular
3. Subunidad luminal
4. Anillo de subunidades

Tránsito Molecular

El transporte a través del complejo de poros es un proceso selectivo y complejo. Las moléculas pequeñas pasan por difusión pasiva, mientras que las macromoléculas son transportadas por un mecanismo selectivo dependiente de energía.

Transporte desde el Citosol al Núcleo:

• Histonas
• ADN y ARN polimerasas
• Proteínas reguladoras de genes
• Proteínas de procesamiento del ARN

Transporte desde el Núcleo al Citosol:

• tARNs
• mARNs

Señales de Localización Celular

Las proteínas de gran tamaño deben poseer una «etiqueta» para pasar por el canal central.

El Nucleolo

Estructura esférica, visible al microscopio óptico, que se destaca del resto por ser más brillante. Su tamaño es de 1 a 3 µm. Su número (N°) depende de la edad y del estado funcional de la célula. El nucleolo ocupa un 25% del total de la célula.

Estructura del Nucleolo

1. Aglomerado de fibras de cromatina: Proviene de distintos cromosomas (acrocéntricos en el hombre) que presentan constricciones secundarias denominadas Organizadores Nucleolares (NOR), donde están los genes que codifican el ARNr.
2. Parte Granular (PG)
3. Parte Fibrosa (PF)

Ciclo Celular

Una célula se reproduce llevando a cabo una secuencia ordenada de acontecimientos en los cuales duplicará su contenido y luego se dividirá, generando dos células hijas. En organismos unicelulares, genera un nuevo individuo completo; en pluricelulares, implica una secuencia de divisiones largas y complejas.

Interfase

Es la etapa más larga del ciclo celular, representando el 95% de todo el ciclo. Los cromosomas aún no son visibles y se encuentran en forma de cromatina. Hay una intensa actividad metabólica, en la cual la célula aumenta de tamaño y se prepara para la división.

Etapas de la Interfase

H4. Etapa G1

Es la fase más variable en duración, dependiendo de la condición externa y las señales extracelulares. Es un periodo de crecimiento general y de formación de orgánulos citoplasmáticos. Algunas células más especializadas permanecen en la fase G0 de forma indefinida, denominándose quiescentes o estado D. En esta etapa se localiza el Punto R o Punto de Restricción, donde la célula decide si debe o no seguir el ciclo celular.

H4. Etapa S (Síntesis)

Síntesis de nuevo material genético (replicación del ADN). También se sintetizan las proteínas histonas (dura 9 horas aprox.).

H4. Etapa G2

Es el periodo premitótico. Va desde el final de la replicación hasta el comienzo de la división. La célula se prepara para la división y se duplican los centriolos (dura 4 horas).

Etapa M (Mitosis)

Es la fase más corta. La envoltura nuclear se desintegra y la cromatina se condensa. Comprende dos etapas principales: Cariocinesis (división nuclear) y Citocinesis (división citoplasmática).

Regulación del Ciclo Celular

Es un dispositivo bioquímico compuesto por un conjunto de proteínas reguladoras interactivas: las Ciclinas y las Quinasas Dependientes de Ciclinas (CdK), que inducen y coordinan los procesos básicos del ciclo en un momento determinado.

Puntos de Control

Existen 3 puntos de control principales:

• Final de la fase G1
• Final de la fase G2
• Metafase

Función de las CdK

La actividad de las CdK aumenta o disminuye a medida que progresa el ciclo. Estas producen cambios cíclicos en la fosforilación de proteínas que inician o regulan el ciclo. Sus niveles son constantes.

Clases de Ciclinas y Complejos CdK Asociados:

Existen 4 clases de ciclinas:

• Ciclina G1: Se une a CdK al final de G1.
• Ciclina G1/S: Se une a CdK al final de G1 y permite la replicación del ADN.
• Ciclinas S: Se unen a CdK durante la fase S y son necesarias para la replicación del ADN.
• Ciclina M: Promueve los eventos de la mitosis.

Complejos Cdk-Ciclina:

Factor Promotor de la Mitosis (MPF)

La actividad del MPF (complejo Cdk-M/Ciclina B) se termina al final de la mitosis por la degradación proteolítica de la Ciclina B. Los efectos que promueve son:

1. Condensación de cromatina.
2. Desintegración de la envoltura nuclear.
3. Fragmentación del Aparato de Golgi y Retículo Endoplasmático (RE).
4. Formación y estabilización de los microtúbulos.

Bases Estructurales de la Activación de las Cdk

1. Estado Inactivo: El sitio activo está bloqueado por una región de las proteínas llamada asa T.
2. Unión de la Ciclina: La unión de la ciclina hace que el asa T desaloje el sitio activo, provocando la activación parcial de Cdk.
3. Fosforilación: La fosforilación por CAK (Quinasa Activadora de Cdk) la activa en un 100%, mejorando la capacidad de la enzima para unirse al sustrato.

Determinantes de la Actividad Cdk

Los niveles de ciclinas son el principal determinante, pero también existen otros reguladores:

• Proteína Quinasa Wee1: Es un inhibidor por fosforilación de dos aminoácidos (treonina y tirosina) en el sitio activo.
• Cdc25 (Fosfatasa): Aumenta la actividad de la Cdk al eliminar los grupos fosfato inhibidores.

Mitosis

Es el proceso mediante el cual se divide el núcleo de la célula madre, originando dos núcleos hijos que tendrán el mismo número (N°) y clase de cromosomas que el núcleo materno. La finalidad es repartir el material genético equitativamente.

Se compone de dos elementos fundamentales:

• Aparato Cromático: Formado por los cromosomas.
• Aparato Acromático: Formado por centriolos, ásteres y el huso.

Fases de la Mitosis

H4. Profase

Los cromosomas se hacen visibles, el núcleo se va desintegrando y desaparece. Se inicia la formación del huso mitótico.

Componente Acromático (Huso Mitótico)

• Microtúbulos astrales: Posicionan los polos en relación con el resto de la célula.
• Microtúbulos cinetocóricos: Se unen al cinetocoro (estructura que se forma en el centrómero de cada cromosoma duplicado) y permiten el movimiento del cromosoma.
• Microtúbulos polares: Separan los polos del huso.

H4. Prometafase

El huso mitótico está formado al 100%. Los cromosomas se unen al microtúbulo en la zona de los cinetocoros y comienza el desplazamiento activo. La envoltura nuclear se fragmenta en pequeñas vesículas.

H4. Metafase

Los cromosomas, unidos a las fibras del huso por sus cinetocoros, forman la placa ecuatorial (o placa metafásica).

H4. Anafase

Cada cromátida hermana se separa para migrar a los polos de forma sincronizada. Los microtúbulos cinetocóricos se acortan, mientras que los microtúbulos polares se alargan.

H4. Telofase

Termina la migración de los cromosomas. Una vez allí, se desespiralizan y dejan de ser visibles, volviendo a formar la cromatina. Se vuelve a formar el nucleolo y una nueva envoltura nuclear. Los microtúbulos del huso desaparecen.

Citocinesis

Es el proceso donde se divide el citoplasma, iniciándose al final de la anafase.

H5. Citocinesis Animal

Se produce por estrangulación, mediante la formación del anillo contráctil, compuesto por filamentos de actina y miosina. Este anillo se contrae y forma un surco de segmentación que estrangula la célula, dividiéndola en dos.

H5. Citocinesis Vegetal

Se produce por tabicación. Se forma un tabique llamado placa celular o fragmoplasto.