Núcleo y cromosomas
El núcleo es el órgano principal de toda célula; privada de su núcleo, la célula muere. El núcleo propiamente dicho, es decir, el de la célula eucariota, es una estructura de forma esférica u ovalada que se halla inmersa en el citoplasma, generalmente en posición central, rige todas las funciones celulares y contiene el material hereditario. Consta de un nucleoplasma, sustancia coloidal viscosa en la que se hallan inmersos los cromosomas y el nucleolo.
Rodeado por una envoltura o membrana nuclear (ausente en los procariotas) que lo separa del citoplasma.
Dicha membrana esta formada por dos láminas muy finas separadas por un pequeño espacio, pero que se fusionan a intervalos para formar los poros nucleares a través de los cuales el interior del núcleo se comunica con el citoplasma celular y se regula el flujo de materiales en ambos sentidos.
El nucleolo es un corpúsculo esferoidal bien diferenciado, a pesar de carecer de membrana, que se desorganiza al iniciarse la división de la célula para reaparecer tras la mitosis, y en él se sintetiza el ARN ribosomal (ARNr). Puede haber uno o varios nucleolos en cada núcleo celular, pero cada especie tiene un número fijo de ellos en el núcleo de sus células.
Algunas células tienen más de un núcleo, pero son casos excepcionales (células de los músculos esqueléticos, ciertas algas y hongos inferiores, algunos protozoos). Las células plurinucleadas pueden tener su origen en la fusión de varias células uninucleadas (sincitio) o bien en la división sucesiva del núcleo no seguida de la del citoplasma (plasmodio}.
Cromosomas
En el nucleoplasma se halla suspendido un número fijo de corpúsculos filiformes compuestos principalmente de una nucleoproteína (cromatina) cuyo grupo prostético es el ADN; son los cromosomas. Mientras el núcleo está en reposo éstos aparecen como una masa irregular de filamentos y gránulos; pero cuando la célula empieza a dividirse se hacen compactos y evidentes, distribuyéndose entre las dos células hijas de forma que cada una se queda con idéntico número de cromosomas que la madre.
Los principales componentes de los cromosomas son el ADN, proteínas básicas de bajo peso molecular (esencialmente histonas) y proteínas ácidas, también llamadas estructurales, de mayor peso molecular.
Uno de los modelos más aceptados del cromosoma consiste en un armazón permanente o cromonema constituido por una molécula de ADN asociada a las histonas, a lo largo del cual aparecen esparcidos los nucleosomas, engrosamientos formados por ocho moléculas de histona rodeadas por dos vueltas de la doble hélice de ADN; de modo que los nucleosomas son las unidades estructurales de la cromatina y fundamentalmente desempeñan una función de empaquetamiento.
En la entrada y salida de cada nucleosoma, la doble hélice abraza a otra molécula de histona. El cromonema además, se repliega sobre sí mismo para formar estructuras más complejas sostenidas por las proteínas estructurales.
En la doble hélice de ADN se localizan los genes transmisores de los caracteres hereditarios. La genética clásica consideraba el gen como una parte del cromosoma que determinaba un único carácter hereditario (fenotipo), pero con el desarrollo de la biología molecular esta definición ha quedado en el olvido.
Un gen es un segmento de material genético que codifica una determinada cadena polipeptídica o un determinado ARN y a este tipo de genes se les llama estructurales para diferenciarlos de otros segmentos o secuencias cuya función es exclusivamente reguladora, como delimitar el comienzo y el final de los genes estructurales y participar en la puesta en marcha o en la terminación de la transcripción de dichos genes.
No todo el cromosoma constituye la reserva de información genética de un individuo -el genoma-, sino solo una parte, ya que las secuencias muy repetitivas no parecen contener genes.
Los cromosomas se diferencian por el tamaño, forma y disposición de nudos o constricciones. Siempre existe una constricción principal, llamada centrómero, que puede estar en posición central o no; y puede haber además una constricción secundaria que limita una porción corta que si es muy reducida recibe el nombre de satélite.
Si el centrómero está en posición central, el cromosoma se llama metacéntrico; si está un poco desplazado, submetacéntrico; si está muy desplazado, acrocéntrico, y si es terminal, telocéntrico.
Cada cromosoma tiene unas características estructurales que permiten distinguir los diferentes pares de cromosomas homólogos durante la división celular, ya que la mayoría de los organismos contienen dos cromosomas de cada tipo en sus células.
Los gametos o células sexuales sólo tienen un cromosoma de cada tipo, es decir son haploides y tienen la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo.
Al unirse un espermatozoide con un óvulo para formar el cigoto o huevo se duplica el número de cromosomas, con lo cual el individuo resultante es diploide dicho de otra manera, una célula haploide tiene cromosomas, es decir un solo juego de cromosomas, mientras que una célula diploide tiene 2n cromosomas, es decir dos juegos de cromosomas homólogos por pares.
Según la ley de la constancia numérica del número de cromosomas cada especie posee un número característico de cromosomas en cada una de las células que lo integran (excepto las células reproductoras).
Por ejemplo, los humanos tenemos 2n = 46 cromosomas y el perro 78. El conjunto de los cromosomas de una especie y su identificación recibe el nombre de cariotipo. La identificación de los cromosomas se hace por comparación morfológica y por la técnica de bandeo, que consiste en diferenciarlos por la disposición de las bandas transversales que aparecen más claras o más oscuras mediante tinción con colorantes adecuados.
Todavía se desconoce la importancia funcional de los patrones de bandas de los cromosomas; no obstante, las posiciones de éstas son muy constantes entre los miembros de una especie, e incluso en las especies emparentadas, lo que hace pensar que el patrón de bandas debe ser significativo y que probablemente una de las funciones de las bandas claras sea mantener el espaciamiento adecuado entre los genes funcionales de modo que éstos puedan interactuar espacialmente unos con otros durante la interfase.
