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Núcleo celular:

El núcleo está constituido por las siguientes estructuras:
1. Membrana o envoltura nuclear
2. Nucléolo
3. Cromatina
4. Jugo nuclear

1. Envoltura nuclear:
Al microscopio electrónico de transferencia (MET) , se puede observar que la envoltura nuclear está constituida por una doble membrana, una externa bañada por el citoplasma, y otra interna en contacto con el contenido nuclear. Ambas están separadas por un espacio o cámara denominada cisterna perinuclear.
La membrana externa está en continuidad con el RER (retículo endoplasmático rugoso) y puede tener adherida a su cara citoplasmática subunidades ribosomales, hecho que permite incorporarla al sistema de endo membranas o vacuolar.
La membrana interna tiene adosada en su cara interna o nuclear una lámina fibrosa, es una lámina proteica que fija la cromatina marginal a la periferia nuclear, su función se relaciona con la organización de la envoltura nuclear, actuando como armazón para la misma.
La envoltura nuclear presenta poros, que son aberturas bien visibles al MET cuyo diámetro varía dependiendo el tipo de célula. Los poros son estructuras dinámicas capaces de aparecer y desaparecer según el estado funcional de la célula y están formados por la continuidad de ambas unidades de membrana.
Complejo del poro: (a cuyo nivel se interrumpe la lámina fibrosa) se encuentra integrado por el poro más el material accesorio (anillo) que es un material anular, granular central, filamentoso de conexión y denso amorfo. Este material anular es de composición química proteica y está formado por 8 partículas que rodean al poro en su borde citoplasmático y otras 8 que rodean al poro en su borde nuclear.
Esta compleja configuración de la envoltura nuclear es indicativa de un paso selectivo de sustancias a través de la misma:
- en sentido núcleo citoplasma: ARN (3 tipos)
- en sentido citoplasma núcleo: factores reguladores y determinadas proteínas como las histonas y las proteínas del jugo nuclear
- bidireccional: iones y pequeñas moléculas
Una de las principales funciones de la envoltura nuclear es impedir la entrada de ribosomas activos al núcleo.

2. Nucléolo:
Es una estructura nuclear no membranosa. Al MET se observa como una figura gránulo-fibrilar entramada, con zonas electrodensas que conforman la trama y zonas electrolúcidas representando sus espacios interiores.
La zona electrodensa corresponde a los componentes: central o fibrilar , y periférico o granular.
En la periferia del nucléolo hay cromatina asociada , que corresponde al ADN asociado al nucléolo a partir del cual se va a sintetizar el ARNr.
Desde el punto de vista bioquímico la porción fibrilar contiene ADN en el centro de la misma y ARNr inmaduro por fuera de la anterior; la porción granular contiene ARNr maduro y proteínas denominadas ribonucleoproteínas.
En la región fibrilar se encuentra el ADN desespiralizado que lleva la información para la síntesis del ARNr naciente o inmaduro.
Función del nucléolo: es el lugar de síntesis (fibrilar) y maduración (granular) del ARNr. Es el lugar de formación de los esbozos de las subunidades mayores y menores ribosómicas.

3. Cromatina:

Es una estructura fibrilar constituida químicamente por ADN + histonas.La cromatina se encuentra en el interior del núcleo y se asocia con el nucléolo y con la envoltura nuclear.
El ADN y las histonas que forman la cromatina se disponen de la siguiente manera: un fragmento de ADN se enrolla alrededor de un octámero de histonas, luego viene un segmento sin enrollar, luego otro fragmento de ADN enrollado en otro octámero de histonas y luego otro segmento sin enrollar y así sucesivamente .
El trozo de ADN sin enrollar se denomina segmento intercalado , y el trozo de ADN enrollado a las 8 moléculas de histonas de denomina nucleosoma.
Solenoide: hélice enrollada alrededor de un canal central de ADN, el solenoide está constituido por nucleosomas dispuestos de manera helicoidal. Hay 6 nucleosomas por cada vuelta de solenoide. Los solenoides también siguen un proceso de enrollamiento y forman los bucles de cromatina.
En la cromatina se pueden distinguir sectores extendidos que son genéticamente activos por lo que pueden transcribir información, y sectores condensados que son genéticamente inactivos y no pueden transcribir información.
Los sectores extendidos se denominan cromatina laxa, y los sectores condensados se denominan cromatina densa.
La cromatina que es genéticamente activa se llama eucromatina, la que es genéticamente inactiva se llama heterocromatina.
La heterocromatina puede ser de 2 tipos:
- Constitutiva: formada por ADN repetitivo , tiene duplicación tardía, es genéticamente inactiva, no transcribe información, se halla en todas las fibras de cromatina, tiene rol estructural y permanece siempre condensada al referirse a la transcripción.
- Facultativa: formada por ADN no repetitivo, tiene duplicación más temprana que la anterior pero más tardía que la eucromatina, es genéticamente activa, pero transcribe o no según la necesidad, se halla en las fibras de cromatina sexuales o gonosómicas, no permanece siempre condensada al referirse a la transcripción.
La eucromatina: está formada por ADN no repetitivo, tiene duplicación temprana, es genéticamente y transcripcionalmente activa, se halla en todas las fibras de cromatina autosómicas y sexuales, y permanece extendida en lo que se refiere a la transcripción.

4. Jugo nuclear:
Es una solución coloidal semilíquida, amorfa al MET, que ocupa todo el espacio delimitado por la envoltura nuclear y entre los componentes nucleares formes.
Funcionalmente posibilita la difusión de macromoléculas como ácidos nucleicos y proteínas, y solubiliza a los nucléotidos que son la materia prima para las autoduplicaciones del ADN y la transcripción de los ARN.

Composición y estructura del ADN.

La molécula de ADN posee tres componentes fundamentales: un azúcar (la pentosa desoxirribosa), un grupo fosfato, y cuatro tipo de bases nitrogenadas. Dos de las bases, citosina y timina, son anillos simples de carbono-nitrógeno denominadas pirimidinas. Las otras dos bases, adenina y guanina, son anillos dobles de carbono-nitrógeno denominadas purinas. Las cuatro bases se representan por sus cuatro primeras letras: C, T, A, G.

El modelo de Watson y Crick:

Una de las contribuciones de Watson y Crick fue demostrar como se ensamblan físicamente esos tres componentes para formar el ADN. Propusieron el famoso modelo de doble hélice, en el cual el ADN se representa como una escalera de caracol con los enlaces químicos a modo de peldaños. Los dos lados de la escalera se componen de azúcar y fosfato, unidos por fuertes enlaces fosfodiéster. Desde ambos lados de la escalera las bases nitrogenadas se proyectan a intervalos regulares. La base de un lado se une con la base del otro mediante puentes de hidrógeno relativamente débiles, y las bases nitrogenadas apareadas forman los peldaños de la escalera.
Cada subunidad de ADN compuesta por una desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada se denomina nucleótido.

Tipos de ADN:
El principal tipo de ADN y el más abundante se denomina ADN de copia única o simple. Como su propio nombre indica, las secuencias de este ADN existen sólo una vez en el genoma. El ADN de copia única constituye el 75% del genoma e incluye los genes que codifican las proteínas.
El restante 25% del genoma está formado por ADN repetitivo, que son secuencias que se repiten una y otra vez en el genoma, y no codifican proteínas.

Genes y Código Genético:

Gen: Se denomina gen al segmento de la molécula de ADN que contiene codificada la información necesaria para la síntesis de una proteína específica.
Código Genético: Se denomina código genético al conjunto de todos los genes que se encuentran a lo largo de la cadena de ADN, las características elementales de dicho código son:
· Es universal: se presenta de la misma manera en todos los seres vivos, desde el humano hasta los virus.
· Es redundante: las existencia de 61 símbolos (64 tripletes posibles menos los 3 nulos) para representar sólo 20 aminoácidos, indica que algunos de éstos estarán codificados por más de un triplete.
· Es colineal: entre los tripletes de bases no existe ningún separador especial (espaciador), por lo tanto, la formación de grupos de tres depende de la base de comienzo.

Los cromosomas:

Son elementos nucleares permanentes de la célula eucariota. Se visualizan como tales durante las fases de la división celular.
Los cromosomas son 46 (número diploide) en las células somáticas humanas y se reducen a 23 (número haploide) en los gametos y sus predecesores inmediatos.
De los 46 cromosomas de una célula somática, 44 son autosomas o cromosomas somáticos que llevan la información para el funcionamiento corporal, los otros 2 son gonosomas o cromosomas sexuales que portan, además, información para el funcionamiento sexual. Estos 2 últimos varían en la mujer (XX) y el hombre (XY).
De los 46 cromosomas de una célula somática, la mitad de autosomas y gonosomas provienen de la madre y la otra mitad del padre. A cada par de cromosomas morfológicamente iguales se los designa como homólogos. En la célula somática de la mujer hay 23 pares homólogos (22 pares de autosomas y un par de gonosomas XX). En el hombre hay 22 pares homólogos (los autosomas) y un par heterólogo (los gonosomas XY).
En las células sexuales no hay homólogos. En el espermatozoide hay cromosomas paternos en número de 23 (22 autosomas y un gonosoma X o Y). En el óvulo hay cromosomas maternos en número de 23 totales (22 autosomas y siempre el gonosoma X).

Estructuras que conforman un cromosoma:
· Constricción primaria: es un estrechamiento de la silueta cromosómica a nivel de la cual el cromosoma puede doblarse. Aquí se alberga el centrómero.
· Cromátides: son cada una de las ramas de la X, se designan cromonemas durante la interfase y profase y pasan a denominarse cromátides desde la metafase. Las cromátides de un mismo cromosoma se llaman cromátides hermanas.
· Telómero: Cada uno de los extremos del cromosoma.
· Brazos: porción de la cromátide que se sitúa entre el centrómero y el telómero, puede ser largo o corto.
· Constricción secundaria: estrechamiento de la silueta cromosómica a nivel de los brazos, no aloja al centrómero.

Clasificación de los cromosomas: (según la posición del centrómero)
· Metacéntricos: centrómero de localización central y brazos iguales.
· Submetacéntricos: centrómero de ubicación sucentral y brazos desiguales.
· Acrocéntricos: centrómero de ubicación vecina a un extremo y brazos muy desiguales.
· Telocéntricos: centrómero ubicado en un extremo con un solo brazo. Esta variedad no existe en el cariotipo hunano.

Ingeniería genética:

Es una de las ramas de la ciencia que más ha evolucionado en las últimas dos décadas, la ingeniería genética se dedica básicamente a la investigación de la estructura elemental de la molécula de ADN , y a la manipulación de la misma en el laboratorio para poder identificar la composición de cada uno de los genes que la componen, con el objetivo de lograr alguna implicancia terapéutica en aquellas enfermedades que derivan de un error genético.
Son múltiples las técnicas utilizadas por la ingeniería genética, sin embargo a continuación se describirá una de las más empleadas actualmente y que más información nos brinda a cerca de la identidad de cada uno de nosotros, vamos a hacer referencia al Polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción.

Polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción(RFLP) :

Enzimas de restricción:
Estas enzimas son las llamadas “tijeras biológicas”, debido a que tienen la capacidad de cortar la molécula de ADN en diferentes sitios.
Estas enzimas se encuentran en la naturaleza en el interior de determinadas bacterias. Se conocen aproximadamente 1200 tipos diferentes de enzimas, las cuales actúan a 37ºC y se inactivan rapidamente.
El término “restricción” proviene del mecanismo de acción que cumplen estas enzimas en las bacterias que las sintetizan. Cortan el ADN del virus que las parasitan “restringiendo” la duplicación del mismo.
El corte que realizan las enzimas de restricción sobre la molécula de ADN no es al azar, sino en sitios altamente específicos y puntuales, el corte tiene lugar cuando reconocen una secuencia de bases nitrogenadas. Si la secuencia que reconocen es muy rara , es decir, poco presente en la cadena de ADN, se denominan enzimas de restricción de baja frecuencia de corte. Si por el contrario las secuencias de bases reconocidas son muy frecuentes se denominan enzimas de alta frecuencia de corte.
Las enzimas de restricción producen cortes en distintos sitios de la molécula del ADN, los trozos de ADN obtenidos luego de la acción de estas enzimas se conocen como fragmentos de restricción y los sitios en los que se producen los cortes se llaman sitios de restricción.

Fragmentos de restricción:
La longitud de los fragmentos de restricción depende de los sitios de corte de la enzima.
Si ocurriese un cambio de bases en el sitio de corte, la enzima respectiva dejará de reconocer a éste como tal, dando lugar a un corte en otro sector y por lo tanto se originará un fragmento de restricción de mayor longitud. También hay que tener en cuenta que un cambio en una base puede crear un sitio de corte en una zona donde habitualmente no existía, dando lugar a la aparición de un fragmento de restricción de menor longitud.
Estas variaciones de reconocen como RFLP o Polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción.

RFLP, uso en identificación de personas:
A lo largo de todo el genoma existen determinadas regiones en las cuales las bases se repiten en secuencias cortas. Estas regiones se conocen como repeticiones en tandem de número variable o VNTR . Se han identificado numerosas enzimas de restricción que actúan a este nivel, las cuales al cortar determinan la aparición de fragmentos cuyas longitudes dependerá del número de VNTR existentes.
Como hay una gran cantidad de regiones VNTR y diferentes entre sí , el patrón de bandas resultante es exclusivo de cada individuo, dado que la probabilidad que se repita en dos sujetos diferentes es inferior a una cada cien millones.
Esta particularidad resulta útil en la identificación de las personas y en la genética forense, ya que no existe un individuo con idéntico patrón génico que el otro.

Fuente bibliográfica:

-Dr. Bassan, Apuntes de la Cátedra de Genética Humana, Facultad de Medicina, Universidad Abierta Interamericana, año 2004.

-Jorde, Genética Médica, capítulo 2, segunda edición, Harcourt

-Jorde, Genética Médica, capítulo 2, segunda edición, Harcourt

-Histokit, Cátedra de Histologia, citología y embriología,Carrera de medicina, Universidad Nacional de Rosario, año 1999