Observación del núcleo celular, Guías, Proyectos, Investigaciones de Biología Celular y Molecular

¡Descarga Observación del núcleo celular y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Biología Celular y Molecular solo en Docsity!

I. INTRODUCCION

El núcleo es el organelo más voluminoso en las células eucarióticas, está delimitado por una envoltura nuclear formada por dos membranas concéntricas. Generalmente el núcleo ocupa una posición central, en las células. Su forma es variable, puede ser redondo, ovalado o elíptico, como en las neuronas. Presenta un diámetro aproximado de 5 μm. La mayoría de las células poseen un solo núcleo (uninucleadas), pero algunas tienen más de un núcleo, por ejemplo, el género de protozoarios Opalina tiene cientos de núcleos. En todas las células humanas existe un núcleo con excepción de los glóbulos rojos, pero también hay células binucleadas y plurinucleadas. (1) Figura I.1 Anatomía del núcleo celular.

Las membranas de la envoltura nuclear sirven como una barrera que protege los iones, los solutos y las macromoléculas que pasan entre el núcleo y el citoplasma. Las dos membranas se fusionan en sitios que forman poros circulares que contienen proteínas organizadas en complejos. Una célula de mamífero promedio contiene varios miles de proteínas nucleares. (2) Por lo general la membrana externa está tapizada con ribosomas y se continúa con la membrana del retículo endoplásmico rugoso (ER). El espacio entre las membranas se continúa con la luz del ER (Figura I.2a). (2) La superficie interna de la envoltura nuclear de las células animales se une mediante proteínas del tipo integral de membrana a una delgada red de fi lamentos que se conoce como lámina nuclear. La lámina nuclear brinda el apoyo mecánico a la envoltura nuclear y sirve como sitio de unión para las fibras de cromatina de la periferia nuclear (Figura I.2 b ); asimismo, participa (de una manera que aún no se comprende bien) en la duplicación y transcripción del DNA (ácido desoxirribonucleico). Los filamentos de la lámina nuclear miden alrededor de 10 nm de diámetro y se componen de polipéptidos, denominados láminas. Las láminas son miembros de la misma superfamilia de polipéptidos que se ensamblan en fi lamentos intermedios de 10 nm del citoplasma. Como en el citoplasma, la integridad de los filamentos intermedios que forman la lámina nuclear se regula por fosforilación y desfosforilación. Se piensa que el desensamble de la lámina nuclear previo a la mitosis se induce por fosforilación de las láminas mediante una cinasa de la proteína específica. (2) Nucleoplasma El nucleoplasma es la matriz semifluida del núcleo. En el nucleoplasma se encuentran el material genético y los nucléolos. Está organizado por la lámina nuclear, el armazón de proteínas del nucleoplasma que está compuesto principalmente de filamentos intermedios. (1) Figura I.3 Esquema del Núcleo celular. Se observan los principales componentes subnucleares 1. Envoltura nuclear: 1a. Membrana exterior 1b.Membrana interior 2. Nucléolo 3. Nucleoplasma 4. Cromatina: 4a. Heterocromatina 4b.Eucromatina 5. Ri bosomas. 6. NPC.

Nucléolo La mayoría de los núcleos poseen una o más (por lo general dos) estructuras compactas denominadas nucléolos. Los nucléolos pueden llegar a representar un 25% del volumen total nuclear. Un nucléolo es una región oscura de la cromatina, donde el ARN ribosomal es sintetizado y la subunidades de los ribosomas son ensambladas. El nucléolo no está rodeado de membranas y normalmente se tiñe diferente a la cromatina que lo rodea. Cada nucléolo contiene un organizador nucleolar formado por regiones cromosómicas que contienen instrucciones para sintetizar el ARN ribosómico. Recuerda que un ribosoma está constituido de ARN ribosómico y proteínas. Estas proteínas son sintetizadas en los ribosomas que se encuentran en el citoplasma ya sea libres o adheridos al retículo endoplásmico. Una vez que son sintetizadas estas proteínas, pasan del citoplasma al núcleo para que en los nucléolos se unan al ARNr y se ensamblen las dos subunidades de los ribosomas (50S y 30S). Después de que están formados los ribosomas, salen del núcleo hacia el citoplasma, a través de los poros nucleares. (3)

Cromosomas Y Cromatina

El núcleo tiene cromatina en una matriz semifluida llamada nucleoplasma. El ADN se asocia a proteínas formando un complejo conocido como cromatina, que se observa como una red de gránulos y hebras en el núcleo de las células que no están en división (interfase). Aunque la cromatina parece desorganizada, no es así, ya que las moléculas de ADN son extremadamente delgadas y largas. Justo antes de que la célula se divida, las hebras de cromatina se empaquetan dentro del núcleo de una manera muy regular como parte de unas estructuras llamadas cromosomas. Los cromosomas se hacen visibles como estructuras filamentosas diferenciadas, es decir, la cromatina se observa laxa, pero cuando inicia la división celular, la cromatina se condensa (compacta) y recibe el nombre de cromosomas. Figura I.3 Núcleo de una célula epidérmica de cebolla que muestra tres nucléolos. Figura I.4 Niveles de empaquetamiento del ADN.

En 1909, el biólogo americano Walter Sutton y el biólogo alemán Theodor Boveri observaron independientemente que los cromosomas eran los portadores físicos de los genes, los factores genéticos que Gregor Mendel descubrió en el siglo XIX. Las células preexistentes se dividen para formar nuevas células. Este importante proceso permite que un organismo pluricelular crezca y un organismo unicelular se reproduzca. La célula más sencilla contiene codificada de forma muy precisa una gran cantidad de información genética en la molécula de ADN, comúnmente conocida como genoma del organismo. El genoma de un individuo se organiza en unidades de información denominadas genes, que controlan las actividades celulares y se transmiten a sus descendientes. El genoma de un organismo puede contener centenares o incluso miles de genes. Por ejemplo, el Proyecto Genoma Humano estima que los humanos, poseemos alrededor de 25,000 genes que codifican proteínas. Un gen contiene la información necesaria para realizar una o más funciones específicas. Por ejemplo, los genes controlan lo largo de los dedos, el color de los ojos, la forma de la nariz, etc. El ADN se empaqueta de una manera muy organizada en los cromosomas de las células eucariontes, en forma de cromosomas. Ciertas proteínas conocidas como histonas facilitan el empaquetamiento del cromosoma. Las histonas tienen carga positiva porque están formadas de una alta proporción de aminoácidos con cadenas laterales básicas (lisina y arginina). Las histonas cargadas positivamente se asocian al ADN que tiene carga negativa a causa de sus grupos fosfato, para formar unas estructuras Figura I.7 Walter Sutton (izquierda) y Theodor Boveri (derecha) observaron independientemente que los cromosomas eran los portadores físicos de los genes. Figura I.8 Cada nucleosoma está constituido por 8 histonas (2 de H2B, 2 de H2A, 2 de H4 y 2 de H3). Los nucleosomas son responsables del empaquetamiento de la cromatina dentro del núcleo.

denominadas nucleosomas. La unidad fundamental de los nucleosomas consiste en una estructura parecida a una perla. El ADN con los nucleosomas parece un collar de perlas, donde cada perla sería un nucleosoma. Cada nucleosoma está formado por 8 moléculas de histona (dos de cada uno de los cuatro tipos de histonas diferentes: H3, H4, H2A y H2B, formando un centro proteínico alrededor del cual se enrolla la doble cadena de ADN. El ADN que envuelve a las histonas tiene un tamaño de 146 pares de nucleótidos; los nucleosomas están unidos entre sí por otro segmento de ADN de alrededor de 60 pares de nucleótidos (ADN de unión). Los nucleosomas funcionan como pequeñas bobinas que evitan que la cadena de ADN se enrede. Existen otras proteínas (que no son histonas) que permiten mantener la estructura del cromosoma, las proteínas de andamiaje. Las histonas forman parte importante del proceso de la regulación de la expresión génica, es decir, de si los genes se expresan o no. El empaquetamiento del ADN en forma de nucleosomas representa el primer nivel de estructura del cromosoma. La figura 6.9 muestra un nivel superior de estructura de la cromatina que lleva a la formación de un cromosoma condensado. Los nucleosomas tienen un diámetro de 11 nm. El estado de nucleosoma empaquetado tiene lugar cuando el quinto tipo de histona, conocida como histona H1, se asocia con el ADN de unión, permitiendo que los nucleosomas adyacentes se unan y formen una fibra de cromatina compacta de 30 nm. Figura I.9 A la izquierda, un modelo de tres nucleosomas. El ADN que envuelve al complejo de 8 histonas contiene 146 pares de nucleótidos; los nucleosomas están unidos entre sí por otro segmento de ADN de 60 pares de nucleótidos. A la derecha, una micrografía electrónica de los nucleosomas.

Funciones Del Núcleo

Debido al tamaño del núcleo (el más grande de los organelos) y que en la mayoría de las células se encuentra ubicado en una posición relativamente fija próxima al centro de la célula, algunos de los primeros investigadores supusieron, mucho antes de que se dispusiera de evidencias experimentales, que el núcleo funcionaba como centro de control. Las células almacenan información en una molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN) y la mayor parte del ADN de las células se encuentra dentro del núcleo. Cuando una célula se divide, la información almacenada en el ADN se replica para pasar intacta a las dos células hijas. Las moléculas de ADN están formadas por genes (secuencias de nucleótidos) que contienen las instrucciones químicamente codificadas para elaborar las proteínas que necesita la célula, es decir, los genes son las unidades de herencia de los cromosomas. El ADN del núcleo controla la síntesis de proteínas transcribiendo su información en forma de ARN mensajero (ARNm), este sale del núcleo a través de los poros de la envoltura nuclear para trasladarse al citoplasma, específicamente a los ribosomas en donde se sintetizan las proteínas. Los tres tipos de ARN (ribosómico, mensajero y de transferencia) son sintetizados en el núcleo. (3)

II. OBJETIVO

Establecer las principales diferencias entre núcleos de células animales y células vegetales.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

 Tabla.  Bisturí.  Pinzas.  Agua destilada.  Gotero.  Vidrio de reloj.  Portaobjetos.  Cubreobjetos.  Microscopio óptico.  Aguja.  Tira de papel absorbente.  Cebolla (Allium cepa).  Solución de azul de metilo.

 Solución de lugol.  Palillos.  Frotis de tejido hepático. Primera parte: observación del núcleo en células animales.

1. En el centro del portaobjetos se colocó una gota de solución de azul de de metileno y en otro portaobjetos, una gota de Lugol.
2. Se frotó el interior de una mejilla de una compañera con un palillo de madera sin punta afilada; con una misma dirección, separando el palillo después de cada movimiento. Aunque no se vea el material en el palillo se colectaron muchas células.
3. Se separó el material colectado golpeando suavemente el palillo en una gota de colorante de cada portaobjetos. Con el palillo se extendió el material en la gota de colorante, se cubrió con el portaobjetos y se secó la superficie de su alrededor con una tira de papel filtro.
4. Se examinó la preparación con los objetivos de 10x y 40x.
5. Posteriormente, se revisó la preparación de tejido hepático, que proporcionó la maestra con los objetivos 10x y 40x. Segunda parte: observación del núcleo de una célula vegetal.
6. Con unas pinzas se desprendió la epidermis de un trozo de cebolla (esta capa es transparente) y se colocó en un vidrio de reloj remojando con agua fría.
7. En el centro de un portaobjetos se colocó una gota de solución de azul de metilo y en otro portaobjetos una gota de Lugol.
8. Se colocó en cada portaobjetos un trocito de epidermis de cebolla no mayor que el diámetro de la gota del colorante.
9. Con ayuda de la aguja, se extendió cualquier doblez de la epidermis y se cubrió con el cubreobjetos.
10. Con la tira de papel absorvente se secó cualquier gota de solución colorante que aparezca fuera del cubreobjetos.
11. Se observaron las preparaciones en 10x y 40x.

Observación de células eucariotas animales obtenidas a partir de un frotis bucal, bajo objetivo 40X. Bajo el objetivo 40X se observó claramente el núcleo y su nucléolo. Observación de células eucariotas animales obtenidas a partir de un frotis de tejido hepático, bajo objetivo 10X. Las muestras hepáticas bajo 10X no tuvieron tanta definición, aunque se pueden apreciar las células, los núcleos no son tan presentes. Observación de células eucariotas animales obtenidas a partir de un frotis de tejido hepático, bajo objetivo 40X. Bajo el objetico de 40X las células son más visibles y se puede apreciar que estas son binucleadas.

V. CONCLUSIÓN

Todos los practicantes lograron reconocer la estructura y función de los núcleos en las células, así como su anatomía y regiones en las que encuentran dentro de la misma y también se reforzaron los conocimientos del manejo de los microscopios.

VI. Bibliografía

1. Biología Celular, Universidad Autónoma de Sinaloa (2009) Roberto C. Avendaño Palazuelos
2. Karp, G. (2011). Biología celular y molecular: conceptos y experimentos (6a. McGraw Hill México.
3. Alfonso C. (2015) Biología Celular Biomédica (1st Edition) Elsevier