1. Curso: Biología Común
Material BC-Nº 09
Unidad I. Organización, estructura y actividad celular.
Núcleo y material genético.
INTRODUCCIÓN
La reproducción es una propiedad inherente a los seres vivos, puesto que permite la
autoperpetuación.
Cada organismo metacelular es producto de una reproducción incesante a partir de una
única célula inicial, llamada cigoto que se formó por la unión de dos células especializadas, los
gametos. La reproducción celular está centrada en el núcleo celular, organelo que contiene la
información genética.
Esta información tiene básicamente dos funciones:
1. provee las instrucciones que definen el funcionamiento de la célula, y en conjunto del
organismo.
2. actúa como molde original para obtener copias que perpetúan esta información en las
células hijas.
Figura 1. Núcleo celular interfásico. En el lado izquierdo de la figura se presenta una
microfotografía del núcleo y en el lado derecho una interpretación de esta.
1. ALGUNOS ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Los primeros registros sobre el núcleo fueron realizados por:
• Francis Bauer (1800) en orquídeas, sin percibir su relación con la estructura celular.
• Robert Brown (1828), considerado el descubridor del núcleo celular, estableció su
constante presencia en células eucariontes vegetales y animales (figura 1).

2. • Los cromosomas y la mitosis fueron descritos en la segunda mitad del siglo XIX.
• El redescubrimiento de los trabajos de G. Mendel en 1900, llevó a algunos investigadores
como W. Sutton y T. Boveri, de acuerdo a observaciones realizadas en erizos, a plantear
la existencia de una relación entre los cromosomas y el desarrollo embrionario.
• T. H. Morgan y A. H. Sturtevant, (1910) trabajando en, Drosophila melanogaster,
establecieron que los genes, o factores de Mendel, que determinan los rasgos
hereditarios, se encuentran en los cromosomas distribuidos en forma lineal.
¿Existe alguna relación entre la presencia de núcleo y la actividad celular?, ¿qué sucede
con la capacidad del núcleo de generar individuos completos a medida que las células se
especializan en distintos tejidos?
Hans Spemann en 1938 publica los resultados de sus experimentos realizados en huevos
de salamandra (anfibios con cola). Utilizando un cabello, liga huevos recién fertilizados separando
el núcleo en un lado y el citoplasma en el otro (ver figura 2A). Después que las células nucleadas
se dividieron 4 veces, es decir al estado embrionario de 16 células, soltó la ligadura y dejó pasar
un núcleo hacia el citoplasma sin núcleo (ver figura 2B). Vuelve a separar así la nueva célula
nucleada del resto del embrión. Una serie de divisiones celulares se iniciaron a partir de la célula
aislada. Con este procedimiento obtuvo dos embriones gemelos, uno ligeramente más joven que
el otro (ver figura 2C).
El hecho que un núcleo de una célula obtenida de un embrión maduro pudiera controlar el
desarrollo de un organismo completo, sustentó la idea de que la información genética no había
disminuido con las divisiones celulares sucesivas. A partir de estos resultados, Spemann propuso,
en 1938, “el experimento fantástico” de duplicar los organismos a partir de células especializadas,
lo que hoy conocemos como clonación.
Figura 2. Demostración de
Spemann de que los núcleos
son totipotentes hasta el
período de 16 células. Un
cigoto continúa dividiéndose
únicamente en la mitad que
contiene el núcleo. Si se
afloja la constricción en el
período de 16 células, un
núcleo puede escapar hacia
el otro lado. Este núcleo
todavía puede dar origen a
un embrión completo,
aunque su desarrollo estará
retardado con respecto a la
otra mitad. Según H.
Spemann.
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3. Joachim Hämmerling, biólogo danés, estudió la influencia del núcleo en la actividad
celular (1943). Para ello utilizó dos especies de algas del género Acetabularia: A. crenulata y
A. mediterránea, son organismos unicelulares y es posible identificar tres regiones en ellas:
una inferior que parece un rizoide o base, en la que se encuentra el núcleo celular; una
media o talo; y una superior o sombrero. El tamaño de las algas es de 4 a 5 cm de alto y el
sombrero cerca de 1 cm. de diámetro. Hämmerling consiguió injertar el núcleo de una
A. crenulata en el de una A. mediterránea. A esta (con el núcleo injertado) se le cortó el
sombrero y creció otro intermedio, este se volvió a cortar y se originó el sombrero de A.
crenulata. La conclusión fue que las características de la célula están regidas por una
sustancia mensajera que produce el núcleo, por lo tanto, el control de la diferenciación del
sombrero es dependiente del núcleo transplantado. Esta información fue punto de partida
para las investigaciones sobre la función de los ácidos nucleicos en la regulación de todas las
células. (Figura 3)
Figura 3. Experimento de Hämmerling que demuestra que el núcleo es responsable de la diferenciación
del sombrero a través de una sustancia mensajera.
Robert Briggs y Thomas King (1952) consiguieron el primer transplante exitoso de núcleos a
partir de células embrionarias tempranas de Rana pipiens irradiadas con UV. Estos trabajos
pioneros, además de confirmar la propiedad totipotencial de los núcleos de células de blástulas y
gástrulas, abrieron el camino para estudios que llevaron a la clonación de ratones, monos, ovejas
y otros mamíferos.
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4. J. Gurdon (1962) consiguió, en Xenopus laevis (rana africana), implantar núcleos de epitelio de
intestino de la larva y obtener larvas y adultos. Estos últimos se produjeron en una proporción
muy pequeña respecto del número inicial de núcleos transplantados (Figura 4).
Figura 4. Experimento de J. Gurdon (1962).
¿Qué le sucede al genotipo (es decir al conjunto de los genes de un individuo) cuándo el
huevo fertilizado, o cigoto, se desarrolla generando un embrión?
Un cigoto es totipotente, es decir capaz de formar todos los tipos celulares del cuerpo.
Conforme el huevo se divide, las células se diferencian o especializan en tejidos tales como hueso,
piel o células intestinales, y pueden así realizar funciones distintas.
Las células del embrión mantienen su genotipo completo y activan o inactivan los genes
en forma selectiva durante el desarrollo, mediante mecanismos de regulación de
expresión génica.
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5. 2. EL NÚCLEO
Considerado como un compartimiento o como organelo, es el lugar físico donde se encuentra
el material genético o DNA, responsable del control metabólico y de la continuidad de la vida.
Su tamaño y posición son variables, dependiendo de las necesidades de la célula, su número
varía de acuerdo al tipo de células, en general se acepta que un determinante de ésto es la
necesidad de control metabólico por parte de la célula, por ejemplo, células hepáticas grandes
pueden tener 2 ó 3 núcleos, lo mismo ocurre con células musculares estriadas.
En el núcleo interfásico se distinguen:
Componentes Descripción estructural
Membrana Es doble, en su cara que mira hacia el citoplasma se observan ribosomas adheridos, se
nuclear postula como parte del sistema de endomembranas. Está atravesada por el complejo
(Carioteca) del poro, lo que permite el transporte en ambas direcciones a través de la membrana
(figura Nº 1).
Cariolinfa Es la matriz nuclear (cariolinfa) o nucleoplasma. Es la parte líquida del núcleo que puede
(carioplasma) tener en estado soluble minerales, nucleótidos u otro componente necesario para la
conformación de la cromatina.
Presenta dos estados que es posible observar al microscopio: heterocromatina y
eucromatina (Figura Nº 1).
Heterocromatina: es la forma condensada en que se organiza la cromatina. Se ve
como manchas densas de cromatina, frecuentemente está adherida a la membrana
nuclear donde presenta espacios más claros sobre los poros de dicha membrana. La
Cromatina heterocromatina es considerada inactiva desde el punto de vista de la transcripción.
Eucromatina, tiene el aspecto de granulación fina y homogénea. Es más abundante en
células que están en activa transcripción o replicación de DNA. Esto requiere que la
cromatina esté “desenrollada”, tal que exista el máximo contacto entre los compuestos
del nucleoplasma, como los sistemas enzimáticos para la lectura del código genético, o
sustancias a incorporar a las cadenas de DNA, como los nucleótidos.
Nucléolo Subestructura que no posee membrana, es la porción del DNA, de los cromosomas que
contienen genes para que se realice la transcripción de RNA ribosomal (rRNA), estas
zonas especiales del DNA se llaman zonas organizadoras nucleolares (más conocidas
como zonas o regiones NOR aquí se arman las sub- unidades ribosomales.
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6. a. Niveles de organización: de DNA a cromosoma.
Figura 5. Se presenta la formación de nucleosomas, cromatina y la condensación de esta para dar lugar al
cromosoma
A partir de la doble hélice de la molécula de DNA y la incorporación progresiva de proteínas,
se organiza la fibra de cromatina y desde ésta los cromosomas. Los cromosomas no tienen
ningún tipo de membrana
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7. 2.2. Cromosomas. Diploidía y Haploidía.
Diploidía
El humano posee 46 cromosomas, 44 de ellos autosomas y 2 cromosomas sexuales. Los 46
cromosomas, representan la dotación completa de la especie humana y como está formada
por 23 pares de cromosomas homólogos, 23 provenientes de la madre y 23 del padre, se
le denomina condición diploide y se representa como 2n. En general la diploidía
corresponde a la dotación completa en pares de cromosomas homólogos de una especie.
Haploidía
Los gametos sólo cuentan con un cromosoma de cada par de homólogos, por lo tanto, en
humanos poseen 23 unidades. Como su dotación cromosómica corresponde a la mitad de la
dotación cromosómica de la especie, se le denomina condición haploide y se representa
como n. En general la haploidía corresponde a la mitad de la dotación cromosómica
completa de una especie.
2.3. Cantidad de DNA.
2c: Representa la cantidad de DNA que posee la dotación cromosómica completa de la
especie con sus cromosomas simples (de una sola cromátida)
4c: Representa la cantidad de DNA que posee la dotación cromosómica completa de la
especie con sus cromosomas dobles (de dos cromátidas).
c: Representa la cantidad de DNA que posee la mitad de la dotación cromosómica
completa de la especie con sus cromosomas simples (de una sóla cromátida).
Nota: También poseen 2c en cantidad de DNA las células que tienen la mitad de la
dotación cromosómica de la especie, pero sus cromosomas son dobles (de dos
cromátidas),como es el caso del ovocito secundario.
Figura 6. Representa un cromosoma doble, de dos cromátidas que corresponde a dos moléculas
de DNA idénticas, unidas por un centrómero. Además se muestra el cinetocoro, estructura proteica
que se establece sobre el centrómero y permite al cromosoma ser enganchado por los microtúbulos
del huso mitótico. Los extremos de cada una de las cromátidas se denominan telómeros.
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8. 2.4. Cariotipos.
Cariotipo femenino normal
Cariotipo masculino normal.
Figura 7. Cariotipo humano.
Para estudiar la constitución cromosómica de un individuo, y, por extensión, la de la especie a la
cuál pertenece, los cromosomas fotografiados a partir de células detenidas en metafase, se
ordenan de mayor a menor tamaño en parejas de homólogos. Este ordenamiento se denomina
cariotipo. Luego se usa un segundo criterio que corresponde a la ubicación del centrómero,
finalmente los pares homólogos se enumeran (Figura 7).
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9. PREGUNTAS
1. Ciertos trabajos experimentales permitieron concluir que “el núcleo controla la actividad
celular”, estos experimentos fueron realizados por
A) F. Bauer.
B) I. Gurdon.
C) H. Spemann.
D) I. Hämmerling.
E) R. Briggs y T. King.
2. Un cromosoma está constituido por cromatina con un alto grado de condensación,
gracias a la actividad de la(s)
A) histonas.
B) cariolinfa.
C) regiones NOR.
D) heterocromatina.
E) doble membrana de la carioteca.
3. Sobre la relación entre cromosomas y DNA se puede afirmar correctamente que
I) dos moléculas de DNA constituyen un cromosoma doble.
II) una célula somática posee el doble de DNA que un gameto.
III) una molécula de DNA bicatenaria constituye un cromosoma simple.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y II
E) I, II y III
4. No corresponde a la estructura de un cromosoma doble poseer
I) cuatro telómeros.
II) dos centrómeros.
III) dos cromátidas.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo I y III
D) Sólo II y III
E) I, II y III
5. El concepto de totipotencialidad de una célula se observa cuando esta es capaz de
I) aumentar su material genético.
II) formar células con distintos cariotipos.
III) originar todos los tipos celulares del cuerpo.
A) Sólo I
B) Sólo III
C) Sólo I y II
D) Sólo II y III
E) I, II y III
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10. 6. El análisis del cariotipo de una especie permite obtener información sobre esa especie tal como
su (s)
I) genes característicos.
II) anomalías cromosómicas.
III) constitución cromosómica.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo I y II
D) Sólo II y III
E) I, II y III
7. Sobre el nucléolo se puede afirmar correctamente que
I) no posee membrana
II) allí se arman las subunidades ribosomales
III) se encuentra en células procarióticas y eucarióticas
A) Sólo I
B) Sólo III
C) Sólo I y II
D) Sólo II y III
E) I, II y III
8. El DNA en procariontes, a diferencia del DNA en eucariontes,
I) es bicatenario.
II) es circular cerrado.
III) no está unido a histonas.
A) Sólo I
B) Sólo III
C) Sólo I y II
D) Sólo II y III
E) I, II y III
9. En un cariotipo la constitución cromosómica del individuo es ordenada en pares de
cromosomas homólogos, al respecto se puede inferir correctamente que
I) un cromosoma del par proviene del padre y el otro de la madre del individuo.
II) un cromosoma del par de homólogos es producto de la duplicación del otro.
III) el par de cromosomas homólogos contiene la información para las mismas
características genéticas.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y III
E) Sólo II y III
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11. 10. ¿Cuál término incluye a los otros cuatro?
A) DNA.
B) Histona.
C) Cromatina.
D) Nucleosoma.
E) Cromosoma.
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