Núcleo celular

El núcleo celular es el orgánulo que contiene el material genético de las células eucariotas y controla su actividad. Está rodeado por una envoltura de doble membrana que lo separa del citoplasma, y en su interior guarda el ADN asociado a proteínas formando la cromatina. Desde el núcleo se dirigen funciones esenciales como el crecimiento, el metabolismo y la división celular.

¿Qué es el núcleo celular?

Es la estructura que da nombre a las células eucariotas (del griego eu, «verdadero», y karyon, «núcleo»). En las células procariotas, como las bacterias, el ADN no está encerrado en un núcleo, sino concentrado en una región llamada nucleoide.

El botánico escocés Robert Brown describió el núcleo en 1831 al observar células de orquídeas y lo bautizó con ese nombre, aunque ya había sido visto antes por otros microscopistas. Con un diámetro típico de entre 5 y 10 micrómetros, suele ser el orgánulo más grande de la célula animal, y ocupa aproximadamente una décima parte de su volumen.

Estructura del núcleo celular

Envoltura nuclear

Está formada por dos membranas lipídicas, la externa y la interna, separadas por un espacio perinuclear. La membrana externa se continúa con el retículo endoplasmático rugoso y puede llevar ribosomas adheridos. La envoltura está atravesada por poros nucleares, complejos proteicos que regulan el tránsito de moléculas entre el núcleo y el citoplasma: dejan salir el ARN mensajero y las subunidades ribosómicas, e introducen proteínas como las histonas o las enzimas que replican el ADN.

Lámina nuclear

Es una red de filamentos proteicos (láminas) que tapiza la cara interna de la envoltura. Da forma y soporte al núcleo y participa en la organización de la cromatina.

Nucleoplasma

Es el medio interno gelatinoso, una disolución acuosa de proteínas, nucleótidos, iones y enzimas en la que se sumergen la cromatina y el nucléolo.

Cromatina y cromosomas

La cromatina es el ADN enrollado alrededor de proteínas llamadas histonas. En la interfase se distinguen dos grados de empaquetamiento:

• Eucromatina: menos compacta, con genes activos que se transcriben.
• Heterocromatina: muy condensada, con genes en su mayoría inactivos.

Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa al máximo y forma los cromosomas. En la especie humana hay 46 en el núcleo de casi todas las células.

Nucléolo

Es una región densa, sin membrana, donde se sintetiza el ARN ribosómico y se ensamblan las subunidades de los ribosomas. Las células con gran síntesis de proteínas suelen tener nucléolos muy desarrollados.

Funciones del núcleo celular

• Almacenar la información genética en forma de ADN, protegiéndola del resto de reacciones celulares.
• Replicar el ADN antes de la división celular, para que cada célula hija reciba una copia completa.
• Transcribir los genes a ARN mensajero, que sale al citoplasma para dirigir la síntesis de proteínas en los ribosomas.
• Procesar el ARN: eliminar intrones y unir exones antes de que el ARN maduro salga del núcleo.
• Regular la actividad celular, al decidir qué genes se expresan en cada momento, y controlar el ciclo celular.

El flujo de la información genética, de ADN a ARN y a proteínas, se explica en el artículo sobre la síntesis de proteínas, y el reparto del material genético se estudia en la mitosis y la meiosis.

Núcleo y ciclo celular

Durante la mitosis la envoltura nuclear se desintegra en la prometafase y se reconstituye en la telofase, una vez separados los cromosomas. El nucléolo desaparece y reaparece de forma paralela. En la interfase, el núcleo duplica su ADN en la fase S.

Curiosidades y casos especiales

• Los glóbulos rojos maduros de los mamíferos pierden el núcleo, lo que deja más espacio para la hemoglobina.
• Algunas células son multinucleadas, como las fibras del músculo esquelético, con muchos núcleos en una sola célula.
• El ADN mitocondrial es una excepción: una pequeña parte del material genético se encuentra fuera del núcleo, en las mitocondrias.
• En 1996 nació la oveja Dolly, el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta, mediante la transferencia del núcleo de una célula somática a un óvulo sin núcleo.

Importancia y salud

Alteraciones en la estructura del núcleo o en la expresión de sus genes se asocian a enfermedades. Las laminopatías, causadas por mutaciones en los genes de las láminas nucleares, incluyen trastornos como la progeria (síndrome de Hutchinson-Gilford). Además, las mutaciones en el ADN nuclear pueden llevar al descontrol del ciclo celular y a la aparición de cáncer.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J. et al. (2015). Molecular Biology of the Cell (6.ª ed.). Garland Science.
• Karp, G. (2009). Biología celular y molecular (5.ª ed.). McGraw-Hill.
• Cooper, G. M. y Hausman, R. E. (2014). La célula (6.ª ed.). Marbán.