El núcleo es el centro de mando central de una célula eucariota, almacena material genético y orquesta la actividad celular. En los procariotas, la información genética está dispersa en el citoplasma, mientras que muchas células eucariotas (como los glóbulos rojos) son anucleadas. Sin embargo, la gran mayoría de las células humanas contienen uno o más núcleos que controlan la función celular.
Como orgánulo clave, el núcleo está rodeado por una doble membrana conocida como envoltura nuclear. Esta envoltura está compuesta por bicapas lipídicas similares a las que rodean a otros orgánulos y a la propia célula. La envoltura protege el núcleo y al mismo tiempo regula el tráfico a través de numerosos poros nucleares. Las moléculas pequeñas (agua, iones, ARN, ATP) pasan libremente, mientras que las proteínas y complejos más grandes atraviesan los poros mediante transporte activo.
En el interior, la cromatina, un complejo de ADN y proteínas histonas, llena el núcleo. En los humanos, la cromatina está organizada en 46 cromosomas, cada uno de los cuales es una larga cadena de ADN envuelta alrededor de octámeros de histonas para formar nucleosomas. Estos nucleosomas se enrollan en estructuras de orden superior y, en última instancia, condensan el ADN para que quepa dentro del núcleo.
El nucléolo, una subestructura densa, es el sitio de síntesis de ARN ribosómico y ensamblaje de ribosomas. Su aspecto oscuro al microscopio refleja su alto contenido ribosómico.
El ADN se construye a partir de nucleótidos, cada uno de los cuales comprende un azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada (adenina, citosina, guanina, timina). Cuatro bases se emparejan de forma complementaria (A con T, C con G) formando la clásica estructura de doble hélice. Un solo genoma humano contiene aproximadamente 6 pies de ADN cuando se estira, pero esto se condensa a través del empaquetamiento de cromatina.
La cromatina existe en dos estados:heterocromatina, muy empaquetada y transcripcionalmente inactiva, y eucromatina, poco empaquetada y transcrita activamente. Esta organización dinámica regula la accesibilidad de los genes.
La transcripción, el primer paso del dogma central, ocurre en el núcleo. La ARN polimerasa se une a secuencias promotoras, desenrolla la doble hélice del ADN y sintetiza el ARN mensajero (ARNm) a partir de una cadena complementaria. El ARNm resultante transporta uracilo en lugar de timina y reemplaza el azúcar con ribosa.
Después de la transcripción, el pre-ARNm se corta y empalma para eliminar los intrones, dejando solo los exones. El ARNm maduro sale del núcleo, viaja a un ribosoma en el citoplasma y se traduce en una cadena polipeptídica.
Si bien los errores de transcripción son raros, pueden provocar mutaciones. No obstante, la fidelidad de los mecanismos de replicación y reparación del ADN preserva la integridad genómica.
La mitosis es un proceso de cinco fases (profase, prometafase, metafase, anafase, telofase) que garantiza una segregación cromosómica precisa. Durante la profase, los cromosomas se condensan y el nucléolo se desvanece. En la prometafase, la envoltura nuclear se desmonta, lo que permite que los microtúbulos del huso se unan a los cinetocoros.
La ruptura de la envoltura es impulsada por eventos de fosforilación y desfosforilación mediados por quinasas, mientras que las láminas (proteínas de filamento intermedio) se despolimerizan. La mitosis cerrada, observada en organismos como la levadura, conserva la envoltura durante toda la división.
La telofase ve la reformación de las envolturas nucleares alrededor de cada conjunto de cromosomas, seguida de la citocinesis, que divide el citoplasma y completa la división celular.
Comprender estos procesos subraya el papel vital del núcleo en el mantenimiento de la función y la fidelidad celular a lo largo del ciclo de vida.
