Célula vegetal
El núcleo de una célula eucariota controla directa o indirectamente prácticamente todas las actividades fisiológicas celulares, incluyendo la iniciación, regulación y terminación de los eventos enzimáticos.
También es el depósito de la información genética (el genoma), que alberga y protege los cromosomas y los genes que portan. En todas las células eucariotas, el núcleo es generalmente la estructura celular más grande y más central, aunque en las células de almacenamiento de las plantas ciertos tipos de vacuolas pueden ser más grandes y más conspicuas.
El núcleo, de la palabra griega nucle (que significa «fosa» o «núcleo») es el centro de mando y control de la célula. Las seis funciones básicas del núcleo son, en primer lugar, proteger y almacenar los genes, protegiendo en última instancia el ácido desoxirribonucleico (ADN) en el que se organizan los genes del resto de la célula.
Segundo, organizar los genes en los cromosomas para facilitar su movimiento y distribución durante la división celular; tercero, organizar el desenrollamiento del ADN durante la copia de los genes para la producción de miles de proteínas.
Cuarto, fabricar y transportar moléculas reguladoras, sobre todo enzimas y otros productos génicos, al citoplasma; quinto, fabricar subunidades de ribosomas; y sexto, responder a las hormonas y otras señales químicas que se reciben a través de los poros nucleares.
Componentes
Estructuralmente, el núcleo consta de varias partes diferenciadas: una envoltura nuclear, el nucleoplasma, la cromatina y uno o más suborgánulos llamados nucléolos. La envoltura nuclear forma una barrera protectora que aísla el núcleo del citoplasma
La envoltura consta de dos membranas unitarias (una membrana de doble unidad) que son estructuralmente similares a otras membranas de la célula. La membrana externa está estrechamente asociada con el retículo endoplásmico (RE) de la célula y puede ser continua con él. Al igual que el RE rugoso del citoplasma, la membrana nuclear externa tiene ribosomas incrustados en ella.
Diagrama del núcleo
De hecho, algunos científicos sugieren que la envoltura nuclear es sólo una versión localizada y especializada del RE. La membrana nuclear interna está revestida de una capa fibrosa, llamada lámina nuclear, que proporciona fuerza y estructura a la forma del núcleo y puede servir también como sitio de unión para alguna cromatina.
A intervalos, la envoltura nuclear está perforada por pequeños poros que funcionan como canales de comunicación para el intercambio controlado de materiales entre el núcleo y el citoplasma. En conjunto, los poros nucleares cubren aproximadamente el 10 por ciento de la superficie del núcleo.
Cada poro nuclear es un complejo formado por un poro central cuyo diámetro se ha estimado en 30-100 nanómetros. Los poros nucleares selectivamente permeables funcionan como vías de entrada y salida para una variedad de moléculas solubles en agua, en su mayoría productos nucleares, como subunidades de ribosomas, moléculas de ARN mensajero (ácido ribonucleico) y proteínas cromosómicas.
El protoplasma dentro del núcleo se llama nucleoplasma. Al igual que el citoplasma, está formado por una mezcla gelatinosa de sustancias y orgánulos, pero difiere en que tiene una mayor concentración de nucleótidos y otras moléculas orgánicas que se utilizan en la síntesis del ADN y el ARN.
Las principales estructuras dentro del nucleoplasma incluyen el ADN y, normalmente, un orgánulo, pero a veces varios, denominado nucléolo. Excepto durante la división celular, las moléculas de ADN se presentan como una red de fibras desenrolladas llamada cromatina. Durante la división celular, las hebras moleculares de ADN se enrollan y superenrollan alrededor de las proteínas histónicas para condensarse y formar los cromosomas.
El número de cromosomas que se encuentran dentro del núcleo es específico para cada especie de planta y animal. Los humanos, por ejemplo, tienen cuarenta y seis cromosomas, el tabaco tiene cuarenta y ocho, el maíz tiene veinte, las zanahorias tienen dieciocho y los guisantes tienen catorce cromosomas.
El nucléolo es el mayor orgánulo visible dentro del núcleo. Suele estar asociado a regiones específicas de los cromosomas, llamadas regiones organizadoras nucleares, que contienen genes que dirigen la síntesis de subunidades ribosómicas.
Los principales productos de la actividad del nucléolo son las unidades de ARN ribosómico (ARNr). Estas subunidades acaban formando un complejo con las proteínas ribosómicas y son transportadas desde el núcleo al citoplasma por proteínas transportadoras especiales.
Otros lugares dentro del núcleo, llamados dominios funcionales, controlan la síntesis de moléculas mensajeras (pre-ARNm) y de transferencia (ARNt). Una vez formadas, estas moléculas forman complejos con proteínas y son transportadas como nucleoproteínas al citoplasma.
División celular
Aunque aparentemente es estable y duradero, el núcleo desaparece de la vista normal y es reformado durante la división celular en casi todas las plantas, excepto en las levaduras, que conservan un núcleo claramente definido durante todo el proceso de división.
En otras células vegetales eucariotas el núcleo desaparece pronto durante la profase de la mitosis, cuando la envoltura nuclear se fragmenta enzimáticamente en pequeñas vesículas casi invisibles. Estas no se reensamblan hasta los eventos finales de la telofase, cuando se reforman alrededor de los cromosomas y son controladas por la lámina de las células hijas.