NUCLEO

Generalidades

Cromatina

Cromatina: Se describe como cromatina al DNA y sus proteínas asociadas que en su mayoría son histonas.

Su importancia nace al ser el componente mas abundante del núcleo, este componente, tanto en su versión en interfase como en el nucleo se tiñe con colorantes básicos gracias a que su naturaleza de acido nucleico le confiene un pH ácido, además de que estudios han demostrado que absorbe una longitud de onda de 260nm, además de poderse aislar del ARN por medio de diversas técnicas como lo son la dilución acida débil de acido clorhídrico  Está cromatina se denomina interfásita (cromosomas interfasicos) cuando se dispone de dos maneras, cuando tiene afinidad por la periferia se denomina heterocromatina y cuando se organiza en finas fibrillas distribuidas por el núcleo se nombra como eucromatina

Hablando de sus proteínas, las histonas son pequeñas proteínas con una proporción muy grande de aminoácidos, los cuales están cargados positivamente. Existen 5 tipos de histonas. La H1 y las cuatro histonas nucleosómicas, H2A, H2B, H3 y H4 . Estas ultimas cuatro histoas se reúnen y forman un tetrámero que forma un disco de 10 nm y unos 5nm de anchura, dos tetrámeros forman un octamero que mide 10 x 10nm alrededor del cual se enrolla ADN, constituyendo el nucleosoma

Todas las histonas son proteínas básicas, pero la afinidad de la cromatina por los colores básicos se basa en que la encuentren una elevada proporción con respecto a las histonas y como se ha dicho rodean a estas

Diferencias entre eucromatina y heterocromatina

Estos terminos fueron propuesto por Heitz en 1928 por primera vez y se usan para referirse a un segmento de cromosomas mitoticos que aparecian intensamente teñidos (heterocormaticos) o menos teñidos (eucromaticos)

Se puede distinguir entre ellas gracias a que la eucromatina presenta una constitucion laxa y la heterocromatina tiene una forma de masa densa, ademas de homogenea en la que no se pueden apreciar fibras.

A la cormatina despirilizada se le denomina eucromatina y comprende cadenas de nucleosomas que forman la fibra de 10nm de diametro y tambien cadenas plegadas elicoidalmente para formar las fibras de 25 nm. Constituye un 10% de la cromatina de la célula.

Por otro lado la heterocromatina corresponde a la cromatina muy espirilizada o condensada. Es inactiva pero ese plegamiento protege al ADN de proteinas activadoras de genes. Constituye el 90% restante de la cromatina de la célula.

La proporcion 90/10 de hetero y eucrmatina se explica gracias a que todo el material genetico es igual en un organismo pero depende de la especializacion de la celula del tipo de eucromatina activada para la realización de sus funciones, así como tambien se explica la activacion de genes específicos para la formacion de proteínas estructurales y específicas concretas para cada tipo celular.

La diferencia entre cromatina activa e inactiva va asociada a una serie de características relacionadas con la transcripción y que solo están presentes en la eucromatina. El ADN de los genes inactivos está más metilado que el de los activos ya que al activarse se pierde parte de su metilación. La decisión de activarse o inactivarse reside en proteínas reguladoras y la desmetilación o metilación acompaña a esta decisión.

Heterocromatina

la heterocromatina es sinónimo de cromatina inactiva, llega a representar del 80-90% de la heterocromatina, ademas de que se distinguen dos tipos.

la heterocromatina facultativa: Es la que unas veces está condensada y otras no. Inicialmente se utilizó para describir al cromosoma X que permanece condensado en todas las celulas femeninas durante la interfase, así como en los embriones femeninos alrededor del dia 16 uno de los dos cromosomas X se condensa quedando inactivo. La clndensacion se da al azar en alguno de los dos cromosomas X de ahí viene la variabilidad de una celula a otra.

Existe otra heterocromatina presente que varia de un tipo celular a otro y en cada celula, dependiedo de su momento funcional. Esto se debe a que la mayoria de genes no se transcriben a la vez en todas partes. Estos genes que facultativamente traducen pero que se inactivan cuando no lo hacen se deben incluir en la heterocromatina facultativa. Cada linaje celular cuenta con memoria celular que le dice que cromatina tiene que estar activada para la realizacion de sus funciones.

Hetro cormatina constructiva:

Este tipo de heterocromatina siempre se encuentra condensado en la interfase, en ambos cromosomas homólogos y en todas las células de cada individuo de la especie de que se trate.

Constituye del 10 al 20% de la heterocromatina total pues siempre se replica tardíamente ya que para hacerlo necesita des condensarse y este proceso ocurre mientras la cromatina ya des condensada se está replicando.

buscando a su localización en los cromosomas se pensó que algunas de las bandas características de cada cromosoma, puestas de manifiesto mediante las técnicas del listado o bandeando cromosomico podrian corresponder a heterocromatina constructiva

hoy en día se sabe que la mayoría de la cromatina constructiva es centromerica y telomerica. sin embargo, se admite que hay también heterocromatina constructiva en pequeñas regiones de los brazos cromosómicos de algunos mamíferos y de drosophila.

algunos genes importantes parecen estar ubicados en la heterocromatina constructiva, como los genes que transcriben los RNA de transferencia, los nucleolares precursores de los ribosómicos y el no nucleolar robosómico, sin embargo estos genes son segmentos eucromáticos intercaldos en la heterocromatina.

la mayor parte de la heterocromatina constructiva desempeña diversas funciones.

se piensa que la heterocromatina centromerica desarrolla funciones en la separación de las cromátidas en la mitosis.

otras regiones hetero cromáticas intervendrían en el apareamiento de los cromosomas y en el intercambio del material genético durante la meiosis. además regiones repetitivas podrían ser utilizadas como separadoras de las regiones genéticamente activas, sirviendo algunas de ellas como puntos de iniciación

Organización de la heterocromatina reconstructiva

Una de sus características principales es que incluye cortas secuencias genéticas frecuentemente repetidas dispuestas en tándem y que como se ha dicho antes no transcriben. Teniendo una particularidad de que si se insertan en otro cromosoma siguen sin transcribir y en algunos casos incluso forman heterocromatina pero si se introducen los genes aislados si tenes describen por eso se piensa que el silencio génico inducido por repetición puede ser un mecanismo de defensa del cromosoma para evitar que sean funcionales ciertos genes insertados en el cromosoma por recombinación de sitio específico denominados elementos genéticos móviles que tienden a proliferar. una vez que se formó un grupo de ellos su repetición los silencia, eso de silenciar guion está regulado por complejos génicos denominados Sir. Por ejemplo las ciertos crea un proceso de desacetilación peculiar de la heterocromatina y requiere NAD como factor. está des acetilación permite a los núcleos o más empaquetarse en grupos compactos haciéndose menos susceptibles a la remodelación de la cromatina y, a la vez atrae a otras proteínas que participan en la formación y mantenimiento de la heterocromatina.

la formación de heterocromatina constructiva requiere unos complejos de moderadores de la cromatina que ajusten la posición de los núcleos o más cuando se empaquetan, en este proceso tiene un papel primordial la metilación de la histona H3 por la enzima histona metiltransferasa, estas histonas son incorporadas a la heterocromatina y contribuyen a su empaquetamiento

clasificación de la cromatina según la repetición de secuencias

1.     ADN de secuencias únicas: constituye aproximadamente un 70% del total del núcleo y se transcribe en los ARN mensajeros de las proteínas específicas de cada 1 de los diversos tipos celulares del organismo.Este ADN correspondería a eucromatina en las células en que dichos genes estén activos  y a heterocromatina facultativa en los restantes tipos celulares que no presiden de los genes

2.     ADN de secuencias moderadamente repetitivas: forman un 20% del ADN y están intercaladas en el cariotipo algunas tienen función codificadora como las que transcriben los ribosómicos.

3.     ADN de secuencias redundantemente repetitivas: constituye el 10% del ADN y son secuencias dispuestas en serie. El. ADN de secuencias altamente repetitivas corresponde a heterocromatina constitutiva

Nucleosomas

• Son las unidades estructurales cromatínicas más pequeñas: nivel mínimo de organización cromosómica
• Se encuentran en la eucromatina, en la heterocromatina y en los cromosomas.
• Son partículas de 10 nm de diámetro
• Representan el primer nivel de plegamiento cromatínico. son los bloques estructurales básicos de empaquetamiento del ADN en un cromosoma.
• Se forman por el enrollamiento de la molécula de DNA alrededor de un centro proteico, acortado siete veces la molécula del DNA en relación con la molécula desplegada.
• Cada nucleosoma contiene una partícula nuclear de nucleosoma que consiste en 146 pares de bases de DNA superenrollado envuelto por lo menos dos veces alrededor de un complejo en forma de disco de ocho moléculas de histona. Entre cada partícula, el DNA se extiende como un filamento de 2 nm que une los nucleosomas contiguos.
• El centro del nucleosoma consiste en ocho moléculas de histonas: octámero histónico.
• El núcleo de histona de cada nucleosoma consta de dos copias de cada histona H2A, H2B, H3 y H4, ensambladas en un octámero. La histona restante (H1) reside fuera de la partícula nuclear del nucleosoma.
• La histona H1 se refiere como histona de unión porque enlaza parte del DNA de unión que conecta una partícula del núcleo del nucleosoma con la siguiente.  
• Una cadena larga de nucleosomas se enrolla para formar una fibrilla cromatínica de 30 nm.
• Seis nucleosomas completan una vuelta o espira del solenoide de la fibrilla cromatínina, que es unas 40 veces más corta que el DNA no plegado.
• Cuando la cromatina libre de histona H1 se observa bajo el microscopio electrónico, las partículas nucleares del nucleosoma y el DNA desnudo que establece la unión entre histona e histona pueden verse como elementos separados, lo que confiere la apariencia de “cuentas de un collar”
• Los nucleosomas se organizan como cuentas de un collar las cuales, a su vez, son plegadas sobre sí mismas repetidas veces para formar un cromosoma.

Nucleolo

Con ayuda de la microscopía electrónica se interpretó la estructura del nucléolo como la de una esponja con tabiques irregulares interconectados entre los cuales quedan espacios vacíos.

Se distinguen los siguientes componentes:

1. Parte amorfa (nucleoplasma): contiene gránulos de DNA
2. Parte densa (nucleonolema) que contiene:

1. Parte granular: contiene acumulaciones de ribonucleoproteínas que forman granulos de 25 nm.
2. Parte fibrilar: más densa que la anterior constituida por fibrillas de unos 8-10 nm.
3. Centro fibrilar: Contiene finas fibrillas de 7-9 nm y es menos densa que las otras dos. Contiene ADN y un poco de ARN.

En muchos nucleolos se observa también una masa fibrilar densa que contiene exclusivamente DNA (heterocromatina asociada al nucléolo), y corresponde a la heterocromatina telomérica de los organizadores nucleolares.

Composición química:

• Fosfoproteínas (ácidas) en su mayoría
• Ácidos nucléicos, principalmente RNA y varía del 10-30 % dependiendo la célula.
• En núcleolos aislados se encuentran 1-3%de ADN.
• Enzimas necesarias para la síntesis y procesamiento del rRNA

Por estos dos componentes, es basófilo la mayor parte, sin embargo por las proteínas básicas y ácidas pueden enmascarar el RNA Y el nucléolo se considera acidófilo.

Síntesis de proteínas

Se considera la expresión morfológica de la transcripción del rRNA. Su presencia y actividad están estrechamente unidas a la necesidad de ribosomas en la célula y, por tanto, a la fabricación de proteínas.

Durante la mitosis no existe nucléolo.

Transcripción del RNA prerribosómico

El RNA ribosómico es sintetizado a partir de un RNA precursor que por maduración y empalme dará lugar a los diversos rRNA.

Esta unidad corresponde a un gen de copias múltiples, que forma el organizador nucleolar, cada una consiste en dos segmentos de DNA que, en total, miden 7-8 μm de longitud:  

• Un segmento es mudo (no se transcribe) y mide 3-4 μm
• El otro segmento se transcribe y mide unos 4.5 μm

Fases morfológicas del ciclo nucleolar

Aparecen ligeramente retrasadas respecto a las del ciclo cromosómico.

1. La desorganización profásica comienza después de la profase y termina después de iniciada la prometafase
2. El transporte metafásico y anafásico comienza después de la prometafase y termina después de iniciada la telofase.
3. La reorganización telofásica empieza después de iniciada de la telofase y finaliza después de iniciada la interfase.

Membrana nuclear

Envoltura nuclear: Es la encargada de proteger el núcleo.

Se divide en:

Membrana nuclear externa: Se observan polirribosomas que se encuentran del lado citoplasmático, esto quiere decir que se continúa con el Retículo Endoplásmico Rugoso.

Membrana nuclear interna: Adosada a la lámina nuclear y más cercana con el núcleo.

El espacio entre ambas membranas es conocido como Cisterna perinuclear: Separa el nucleoplasma del citoplasma.

Poro nuclear: Median el transporte activo de proteínas, ribonucleoproteínas y ARN entre entre el núcleo y el citoplasma

Hay una lámina nuclear que contiene factores de transcripción (cromosomas 13,14,15,21 y 22)

Tipos de lámina nuclear: Lamina A y C se encargan del entramado y la lámina B se encarga de la unión