NUCLEO

1. Núcleo de la Célula

2. OBJETIVOS
1. Describir la estructura y función de todos los componentes del
núcleo celular.
2. Conocer la importancia de los procesos que se llevan a cabo en el
núcleo celular.
3. Describir la estructura y función del nucleolo
4. Caracterizar a los diferentes cromosomas en número, tamaño y
morfología.
5. Entender como la ingeniería genética revolucionó la biología
molecular.

3. Núcleo de la célula
La presencia es la característica principal
que distingue a la célula eucariota.
Contiene la mayor parte de información
genética.
Pequeña porción en mitocondrias y
cloroplasto.
Según la fase en la que se encuentra la
célula, se distingue:
• Núcleo Interfásico
• Núcleo Mitótico.

4. Núcleo de la célula
Generalmente
se encuentra
en el centro
de la célula.
Ocupa una
posición fija
en el
citoplasma a
través del
citoesqueleto.
La forma
acompaña a
la de la célula.
La forma del
núcleo se usa
para inferir la
forma de la
célula.

5. Núcleo de la célula
 Los métodos bioquímicos permiten la
detección, de una mayor cantidad de
proteínas relacionadas con la
transcripción del ADN.
 La cantidad de ADN determina del
tamaño.
 El núcleo interfásico se compone de:
 Envoltura Nuclear
 Cromatina
 Nucléolos
 Nucleoplasma.

6.  Separa el núcleo del citoplasma
 Visible por microscopio electrónico
 Consta de dos unidades de membrana
concéntricas, que limitan el espacio
perinuclear (30-50 nm y contiene
proteínas solubles)
LA ENVOLTURA NUCLEAR PROTEGE EL MATERIAL GENÉTICO

7. LA ENVOLTURA NUCLEAR PROTEGE EL MATERIAL
GENÉTICO
Lipoproteína
30% lípidos
70% proteínas
Algunas glicoproteínas
90% fosfolípidos
10% triglicéridos
Esteres de colesterol
colesterol.
integrales
MNE
MNI
Nesprinas
Responsables del anclaje y
posicionamiento del núcleo
Emerina, LBR, LAP1 y 2, MAN 1
y las SUN 1 y 2.
Receptor para los filamentos de la
lámina.
 Estas proteínas sintetizadas en
polirribosomas en la MNE.
Perifericas

8. LA ENVOLTURA NUCLEAR PROTEGE EL MATERIAL
GENÉTICO

9. LA ENVOLTURA NUCLEAR ESTA
PERFORADA POR LOS COMPLEJOS DE
POROS
No es continua, se fusionan las dos membranas por los
poros nucleares.
Los poros formados por complejos del poro, permiten el
tránsito de macromoléculas.
El número de poros nucleares según la actividad metabólica.

10. LA ENVOLTURA NUCLEAR ESTA
PERFORADA POR LOS COMPLEJOS DE
POROS
Constituidos:
• Disposición octogonal
• Anillo nuclear
• Anillo citoplasmático
• Canal central
• Ocho filamentos nucleares y citoplasmáticos.
Anclados a la envoltura por proteínas
gp210, POM121.

11. Formado por mas de 100
moléculas proteicas,
nucleoproteínas Nup (30
tipos)
Dos clases de Nup
Tienen un diámetro externo
de 120 nm y un peso
molecular de 125 MDa
(megadalton = 106 daltons).
El canal central, tiene un
diámetro de 25 a 30 nm.
• Nup FG
• Nup
LA ENVOLTURA NUCLEAR ESTA
PERFORADA POR LOS COMPLEJOS DE
POROS

12. Transporte pasivo (agua, iones y moléculas pequeñas menores a 9nm) o activo (ARN, ADN polimerasa)
Receptores de importación
• Importinas, (20 diferentes en vertebrados).
• Se unen a Nup Fenilalanina - Glicina
Receptores de exportación
• exportinas.
Es un proceso activo con consumo de energía del GTP.
Ran
• Controla la dirección de la translocación de moléculas a través de los poros
• De bajo peso molecular descomponen GTP por las GTPasas - GAP
Los receptores de importinas y exportinas tienen dos dominios, uno que se une al Ran y otro que se une a la
molécula a transportar.
LA Ran CONTROLA LA DIRECCIÓN DE LA
TRANSLOCACIÓN DE MOLÉCULAS A TRAVÉS DE
LOS POROS

13. ARNt un tipo de exportina, ARNm 20
tipos (ribonucleoproteinas
nucleares o heterogéneas - hnRNP)
LA Ran CONTROLA LA DIRECCIÓN DE LA
TRANSLOCACIÓN DE MOLÉCULAS A TRAVÉS DE
LOS POROS

14. Unida a la superficie int. de la envoltura nuclear,
por las proteínas: LAP 1 y 2, emerina, LBR.
Una red proteínica de 20 a 50 nm de espesor,
hay 3 genes que codifican 7 tipos de laminas.
• Dos de tipo A
• Dos de tipo C
• Tres de B
Son filamentos intermedios nucleares
constituidos por Laminas:
LA LAMINA NUCLEAR DA FORMA Y ESTABILIDAD A
LA ENVOLTURA NUCLEAR

15. Es un dímero, en extremos dos
porciones no helicoidales forman
protofilamentos.
En mitosis se fosforila las láminas
y se desorganizan, al final de
mitosis se desfosforila y se
reorganizan.
Responsable de la unión de las
fibras de cromatina a la envoltura,
participación en los procesos de
replicación y transcripción del
ADN, expresión genética,
mantenimiento del citoesqueleto y
supervivencia celular.
LA LAMINA NUCLEAR DA FORMA Y ESTABILIDAD A
LA ENVOLTURA NUCLEAR

16. Aplicaciones clínicas
Enfermedades
genéticas de la
envoltura nuclear.
Laminopatías
Mutaciones en el gen que
codifica a la lamina A.
Distrofia muscular
de Emery-
Dreifuss (EDMD)
Mutación en el gen que
codifica la emerina,
miopatía degenerativa
caracterizada por
contracturas de los
músculos de los tobillos,
codos y cuello.
Con el progreso de la
enfermedad, la conducción
cardiaca se altera,
pudiendo llevar al paciente
a la muerte.
Distrofia muscular
menos grave que
la EDMD
Mutaciones en el gen que
codifica a la lamina A.
Causan anormalidades
cardiacas.
El diagnóstico precoz de
los efectos cardíacos
puede salvar la vida.

17. Es toda la porción del núcleo que se colorea y es
visible al MO.
En interfase, esta compacta (condensada) y/o sin
condensar (laxa).
En mitosis o meiosis, esta muy compactada,
constituyendo los cromosomas.
En eucariotas cromatina = ADN mas proteínas
La masa de histonas y ADN 1:1
EL MATERIAL GENÉTICO ESTA EN LA
FORMA DE CROMATINA

18. PROTEÍNAS
HISTONAS (H1, H2A,
H2B, H3 y H4).
Bajo peso molecular,
básicas (aminoácidos
básicos con carga +,
arginina y lisina),
estables.
H2A, H2B, H3 y H4:
pequeñas 102 – 135
aa, el segmeto N-
terminal puede ser:
acetilado, metilado o
fosforilado.
H3 y H4:
Tienen secuencias
idénticas.
H1 (histona de unión):
220 aa, 23.000D, una
región globular y dos
colas.
EL MATERIAL GENÉTICO ESTA EN LA
FORMA DE CROMATINA

19. PROTEÍNAS NO HISTONAS, muchas
son ácidas, pueden estar unidas al ADN
o dispersas en el nucleoplasma.
EL MATERIAL GENÉTICO ESTA EN
LA FORMA DE CROMATINA

20. LA CROMATINA ESTÁ FORMADA POR ADN COMPLEJADO
CON PROTEÍNAS
ADN, proteínas histónicas y no histónicas, pequeña cantidad de ARN.
El ADN, de acuerdo con el modelo de Watson y Crick, se compone de dos hebras de polinucleótidos complementarias y
antiparalelas, que están asociadas por enlaces puente de hidrógeno, formando una doble hélice con un diámetro de 2 nm.
La cantidad de ADN por núcleo varía de una especie a otra y es característico de cada especie.
Esta cantidad, expresada en pares de bases (pb), se llama valor C.
Células somáticas, diploides, 2C de ADN, 46 Cromosomas, 214 a 2022 pb.
Células germinales, haploides, C de ADN, 23 Cromosomas, 107 a 1011 pb.

21. ESTRUCTURA MOLECULAR DE LA
CROMATINA
La unidad estructural básica de la cromatina se llama NUCLEOSOMA.
El Nucleosoma es una partícula cilíndrica aplanada, 10 nm dm y 6nm altura, consiste: 200pb
•Centro del nucleosoma 146 pb, enrrollan un octámero de histonas (H2A – H2B – H3 y H4).
•ADN de unión, no asociado a histonas de 15 a 80pb.
Primer nivel de compactación: fibra 10 nm
Segundo nivel de compactación: fibra 30 nm, gracias a la H1, contribuye a la compactación y
estabilización.
Durante la interfase la cromatina contiene genes codificadores formada por fibra 30 nm, y el
10% está en la forma de fibras de 10nm.
También el 10% de la cromatina interfásica está en un estado muy condensado, llamado
heterocromatina.

22. Estructura molecular de la CROMATINA

23. Las moléculas de ARN se produce en el
núcleo
Primer paso, la transcripción de un gen por
la ARN polimerasa.
En la dirección 5´a 3´.
Implica la eliminación y la digestión de los
intrones y la posterior unión de los exones.
Sólo exones se conservan en el ARN
maduro.
ARN con actividad catalítica: llamados
snARN (U1, U2, U4, U5, U6), se complejan
con proteinas y conforman snRNP
LA CROMATINA Y LA EXPRESIÓN
DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

24. LA CROMATINA Y LA EXPRESIÓN
DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
Tres tipos de ARN
polimerasa
I: sintetiza ARNr
(28S, 5,8S y 18S)
II: sintetiza ARNm
y algunos snARN
III: sintetiza ARNt,
ARNr y algunos
snARN.
Depende de un
promotor al inicio y
la señal de término
para finalizar.

25. LOS GENES PUEDEN ESTAR REPETIDOS
El ADN pueden tener tres diferentes niveles de repetición de sus secuencia de
nucleótidos..
Genes de copia única:
Presente una vez por
genoma haploide (58%
mamíferos, 54% anfibios
y 33% vegetales),
codifican proteínas.
Genes moderadamente
repetitivos: hay entre 100
a 10.000 copias, codifican
ARNr e histonas.
Genes muy repetitivo: es
la fracción minoritaria, es
de mas 10.000 copias de
cada gen, son secuencias
cortas y constituyen el
ADN satélite

26. ESTADOS FUNCIONALES DE LA
CROMATINA
EUCROMATINA
 Menos coloreada y más
homogénea.
 Primera: 10% como activa,
menos condensada
 Segunda: es el resto de la
eucromatina, inactiva
HETEROCROMATINA
 No se transcribe en ARN, siempre inactiva
 Heterocromatina constitutiva: son
secuencias de genes que nunca se
transcriben, estan en telómeros, centrómeros,
constricciones secundarias.
 Heterocromatina facultativa: en un mismo
organismo en algunas células esta
condensada y otra no ejm.: cromosoma X,
cromatina sexual.
EUCROMATINA
activa
EUCROMATINA
inactiva
HETEROCROMATINA
facultativa
HETEROCROMATINA
constitutiva

27. ESTADOS FUNCIONALES DE LA CROMATINA
Acetilación
La adición de radicales acetilo a
los segmentos N-terminales de
las histonas H2A, H2B, H3 y H4,
disminuye la interacción de estas
proteínas con el ADN, la fibra de
30 nm se vuelve más inestable,
lo que evita una compactación
mayor de la cromatina y
promueve la transcripción.
Ubiquitinacion
La adición de proteína ubiquitina
a las histonas H2A y H2B, es
una proteína no histónica, ácida,
conduce a cambios estructurales
de los nucleosomas, hacen que
el ADN que rodea al octámero de
histonas se convierta en más
accesible a la ARN polimerasa.

28. EL TAMAÑO DEL NUCLÉOLO VARÍA CON LA
ACTIVIDAD CELULAR
Son orgánulos, estructuras
nucleares esféricas no envueltas
por membranas, tamaño 1 a 7 μm
Presentes en todas las nucleadas.
Visibles al microscopio óptico
Nucléolos grandes:
Nucléolos pequeños:
• En células que sintetizan activamente
proteínas, secretan proteínas, se
reproducen frecuentemente, o tienen
actividad de producción de ribosomas
• Forma de anillo, producen pocos
ribosomas ejm.: linfocitos y
monocitos.

29. Composición Química Y Ultraestructura del
Nucleolo
 Estructura densa, materia seca 60% de proteínas, ARN
ribosomal y genes que sintetizan ARNr (ADN ribosómico)
 Tres componentes:
 Centro Fibrilar
 Componente Fibrilar Denso
 Componente Granular.
 Son los sitios de transcripción y
procesamiento del ARNr.

30. BIOGÉNESIS DE LOS RIBOSOMAS
 Regiones organizadoras del nucleolo NOR, ser humano tiene 10
NOR.
 Las células humanas contienen mas o menos 400
copias del gen para ARNr, en 5 pares de cromosomas
acrocéntricos: 13, 14, 15, 21, 22.
 La biogénesis del nucléolo, que ocurre en la telofase

31. SÍNTESIS Y PROCESAMIENTO DEL ARNr
ADNr
ARNr
Transcripción
ARNpolimerasa I
Pre ARNr
13.000 nucleótidos
(45S)
20S 32S
ARNr 5S
18S
5,8S 28 S
4
0
6
0
CENTRO FIBRILAR
CENTRO FIBRILAR DENSO
CENTRO GRANULAR ARNpol III
CITOPLASMA
RIBOSOMA

32. CROMOSOMA METAFÁSICO: EL ESTADO MÁS
CONDENSADO DE LA CROMATINA
Los cromosomas
son el resultado de
la condensación de
la cromatina que se
produce durante la
división mitótica o
durante la meiosis.
El grado de
condensación es
máximo en la
metafase, por lo
que en los estudios
de la estructura
cromosómica, se
utilizan los
cromosomas en
metafase
(metafásicos).

33. ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS
METAFÁSICOS
Es el estado más condensado de la cromatina.
Son dos moléculas de ADN, cada una en una cromátida, resultado de la compactación fibra 30 nm (0,25 y 2 um dm y long. 0.25 a
30 um).
Usando polianiones como heparina o sulfato de dextrano, remueven histonas, resultado esqueleto metafásico y constituido por
30 proteínas ácidas diferentes no histonas.
SAR: regiones de anclaje al esqueleto del cromosoma
SMC: Condensinas y cohesinas
Las dos cromátidas unidas por un centrómero (constricción primaria).
Asociadas al complejo de condensinas y cohesinas.

35. CONDENSINAS O
COHESINAS
ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS
METAFÁSICOS

36. PARTES DE UN CROMOSOMA:
Brazos largos, cortos
Centrómero (constricción primaria)
Telómeros: evitan la adhesión de los
cromosomas, entre sí, hay las
secuencias TTAGGG por las
telomerasas.
Cinetocoro (formado por tres discos)
Constricciones secundarias
Bandas: muestran diferencias en la
distribución en la cromatína, técnicas,
banda C, G teñidos con Giemsa y Q
con quinacrina.
ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS
METAFÁSICOS

37. ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS
METAFÁSICOS

38. EL COMPLEMENTO CROMOSÓMICO DE UNA
ESPECIE ES CONSTANTE
Conjunto de características constantes de los cromosomas de una especie
en número, tamaño y morfología, utilizando colchicina detiene la mitosis en
metafase
 Representación del cariotipo
llamado IDEOGRAMA
 Cromosomas homólogos

39. EL COMPLEMENTO CROMOSÓMICO DE UNA
ESPECIE ES CONSTANTE
El número de cromosomas de una especie es
constante y mantenido así durante los ciclos de
división por los cuales la célula pasa.
En la meiosis, se produce la reducción a la
mitad del número de cromosomas.
El número diploide de cromosomas varía mucho
entre las especies.
• haploides, presentan n cromosomas.
Células germinales o gametos
• diploides, presentan 2n cromosomas.
Células somáticas

41. CROMOSOMAS GIGANTES: POLITÉNICOS
Y PLUMOSOS
Cromosomas
politénicos
encontrados en
células de larvas
de insectos
dípteros
Cromosomas
plumosos
encuentran en los
ovocitos de
anfibios.

42. LOS CROMOSOMAS POLITÉNICOS SON
INTERFÁSICOS
Son interfásicos en:
Fase larvaria de dípteros, insectos (túbulos de
Malpighi, glan. Salivales, tracto digestivo, músculos)
150 – 250 mm de largo
Muchos filamentos paralelos.

43. LOS CROMOSOMAS POLITÉNICOS SON
INTERFÁSICOS
Regiones compactas = cromómeros
Menos compactadas = intercromoméricas
Patrón de bandas, interbandas.
Puffs: desespiralización del ADN,
numerosas asas nucleofilamentos, hay
síntesis de ARN
Permiten el estudio de la transcripción.

44. LOS CROMOSOMAS PLUMOSOS SON MEIÓTICOS
1.5 mm de largo estables
Se forman en profase
(diploteno)de la meiosis
en ovocitos de ciertos
animales (anfibios,
peces y reptiles).
Cromómeros,
intercromoméricos
Cromómeros se
desespiralizan y forman
asas (equivalentes a
Puffs), intensa síntesis
ARN.

45. MANIPULACIÓN DEL ADN: LA INGENIERÍA
GENÉTICA
Procedimientos para modificar el genoma de un
organismo
TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE
Estas técnicas permiten que genes específicos sean aislados, secuenciados,
modificados e introducidos en células
Se aplica a todos los seres vivos
Hibridación de ácidos nucleicos Clonación del ADN
Mutagénesis del ADN clonado

47. VENTAJAS:
Producción de
cantidades
masivas de
proteínas.
Posibilita
cuantificar el
número de
copias de un
gen particular
Determinar
organismos
en la escala
evolutiva.
Localización
de genes en
el genoma
Amplificación
de genes de
interés
científico,
médico o
económico.
Determinación
de la
paternidad
Diagnóstico
de
enfermedades
hereditarias y
medicina
forense
INGENIERÍA GENÉTICA
Procedimientos para modificar el genoma de un
organismo

48. Mutagénesis del ADN clonado
Técnica a través de la cual las secuencias de ADN clonado son
alteradas para producir versiones modificadas de los genes, que
son reintroducidos en las células o en los organismos unicelulares.
Este proceso de mutagénesis in vitro puede causar deleciones,
inserciones o cambios de nucleótidos en la molécula de ADN.
Estos experimentos favorecen los estudios de la expresión génica,
así como la determinación de la función de los productos de estos
genes.
Por ejemplo, algunos aminoácidos de una proteína particular se
pueden cambiar, lo que permite establecer la función realizada por
la misma en la célula.

50. BIBLIOGRAFIA
 Biología Celular y Molecular.
 Junqueira y Carneiro 9ª edición.