File:Nucleus&Nucleolus.gif

Micrografia de un nucleo. Puede observarse un nucleolo de forma ovoidea , tenido mas oscuro a la derecha. La tincion intra-nucleolar no es homogenea, sino con zonas de grises y negro.

En biologia celular , el nucleolo o nucleolo ^{[ 1 ]} ​ es una region del nucleo que se considera una estructura supra-macromolecular, ^{[ 2 ]} ​ ^{[ 3 ]} ​ que no posee membrana que lo limite. ^{[ 4 ]} ​ La funcion principal del nucleolo es la transcripcion del ARN ribosomal por la polimerasa I, y el posterior procesamiento y ensamblaje de los pre-componentes que formaran los ribosomas.
La biogenesis del ribosoma es un proceso nucleolar muy dinamico, que involucra: la sintesis y maduracion de ARNr , sus interacciones transitorias con proteinas no-ribosomales y RNP y tambien el ensamblaje con proteinas ribosomales. ^{[ 5 ]} ​

Ademas, el nucleolo tiene roles en otras funciones celulares tales como la regulacion del ciclo celular, las respuestas de estres celular, la actividad de la telomerasa y el envejecimiento.
Estos hechos muestran la naturaleza multifuncional del nucleolo, que se refleja en la complejidad de su composicion de proteina y de ARN, y se refleja tambien en los cambios dinamicos que su composicion molecular presenta en respuesta a las condiciones celulares variables. ^{[ 6 ]} ​

Historia [ editar ]

A principios del siglo  XVII pocos tenian un microscopio simple , y tal vez alguno de ellos pudo ver un nucleolo. Si lo hicieron, fue examinando cortes finos de tejidos, con el modo de iluminacion hoy conocido como de campo claro.

La descripcion realizada por Felice Fontana en 1781 fue la de una mota en el centro de un nucleo oviforme " ...on observe un corps oviforme, ayant une tache dans son milieu. ", posiblemente lo que el vio fue el nucleolo. ^{[ 7 ]} ​

El termino nucleolo fue introducido por Gabriel Valentin en 1836. La palabra nucleolo viene a ser un diminutivo . Nucleo proviene del latin nux y significa nuececilla o semilla. Entonces, el nucleolo seria como la pequena nuececilla del nucleo celular. ^{[ 8 ]} ​ En esa epoca los nucleolos se mencionan de pasada, incluidos en algunos trabajos citologicos.
Las primeras revisiones documentadas del nucleolo las realizaron Rudolph Wagner en 1835 ^{[ 9 ]} ​ y Gabriel Gustav Valentin en 1836. ^{[ 10 ]} ​

Luego una monografia sobre el nucleolo fue publicada por Montgomery en 1898, ^{[ 11 ]} ​ con figuras de nucleos y nucleolos en color dibujadas a mano, tomadas de diversos materiales biologicos.

Estructura [ editar ]

El nucleolo ha sido denominado como: estructura, organulo, region, agrupamiento o compartimiento segun los metodos de estudio utilizados. Un estudio morfologico lo definiria como estructura o region; en tanto que un estudio bioquimico diria que es un compartimiento o un agrupamiento macromolecular.

La genetica definiria al nucleolo como una entidad citogenetica , ^{[ 12 ]} ​ que determina un compartimiento subnuclear ; ^{[ 13 ]} ​ este compartimiento deja dentro los dominios moleculares funcionales, necesarios para su actividad.

El nucleolo se organiza en torno a cromosomas especificos , que contienen segmentos de DNA repetidos y son llamados regiones organizadoras nucleolares (en ingles NORs).

Estos loci NORs, durante la interfase se encuentran desenrollados y localizados en un dominio del nucleolo, y sobre ellos se produce de forma ininterrumpida la transcripcion de los genes que codifican para la sintesis del ARNr.

Las NOR se localizan solamente en aquellos cromosomas que presentan una constriccion secundaria, esta determina que el extremo adopte una forma similar a la de un satelite. Por tanto se denominan cromosomas SAT a aquellos donde se encuentran las NORs. El numero de cromosomas SAT varia dependiendo de la especie.

En el humano las NOR aparecen ocupando una posicion subterminal en los brazos cortos de 5 cromosomas acrocentricos (13,14,15,21 y 22), donde se localizan entre 30 y 40 repeticiones en tandem de una unidad de transcripcion de 13  kilobases y un espaciador no transcrito de 27 kb, donde residen los elementos reguladores.

Durante la interfase, estas porciones del genoma se encuentran desenrolladas y localizadas en un dominio del nucleolo y sobre ellas de forma continua se produce la transcripcion de los genes ribosomales.

Cada uno de los genes que tiene la informacion para el ARNribosomal esta repetido en racimos (clusters) distales y colocado en serie (tandem) en estos cinco cromosomas y se encuentra rodeado de cadenas de ARNr en crecimiento.

El complejo que realiza la sintesis de ARNribosomal, se coloca sobre una hebra del ADN y se va desplazando sobre el gen, creando una cadena de nucleotidos . Mediante una tecnica especial, que provoca un extendido de cromatina nucleolar, se puede visualizar este proceso. Una micrografia electronica tomada durante el proceso de sintesis, muestra cadenas de pre-ARNr en diferentes etapas de crecimiento sucesivo y por tanto con longitudes progresivamente crecientes, dando una imagen denominada “arbol de navidad” por Miller, ^{[ 14 ]} ​ ^{[ 15 ]} ​ donde el tronco es el gen dentro de la fibra del ADN y las ramas son las cadenas de nucleotidos o transcritos primarios.

A partir de los genes (ADNr), la enzima ARN polimerasa I (polimerasa I o pol I) sintetiza una molecula larga llamada precursor de ARNribosomal (pre-ARNr).

Este pre-ARNr nucleolar, transcrito por la polimerasa I, tiene un coeficiente de sedimentacion de 45S en los eucariotas y 47S en mamiferos. El transcripto primario contiene: los tres ARNr, dos espaciadores externos (ETS) que tambien son transcritos, localizados en los extremos 5´ y 3´ del pre-ARN y dos espaciadores internos (ITS) que se situan entre las secuencias de los ARNr 18s , 5.8S y 28s . Entonces la formula de la estructura del pre-ARNr es la siguiente: 5´-ETS-18S-ITS-5.8S-ITS-28S-3´.

Luego de procesado el pre-ARNr da lugar al ARNr 18S de la subunidad ribosomica 40S (pequena) y a los ARNr 5,8S y 28S de la subunidad ribosomica 60S (grande).

La alta densidad de las cadenas de ARNr en crecimiento es debida a la gran cantidad de moleculas de ARN polimerasa I presentes, con una densidad maxima de una polimerasa por cada cien pares de bases del ADN molde.

Morfologia [ editar ]

El nucleolo es la estructura mas prominente dentro del nucleo. Debido a la diferencia de densidad con la cromatina en la que esta inmerso, se observa facilmente en las celulas estudiadas con microscopio de luz .

Tanto el tamano, como el numero de los nucleolos son utilizados como metodo diagnostico del estado funcional normal o de patologia de la celula.

Forma [ editar ]

En general posee una forma aproximadamente esferica , pero varia en diferentes tipos de celulas eucariotas. En las preparaciones histologicas , luego de ser cortado, el nucleolo se observa como oval o redondeado y aparenta tener limites netos, pero en realidad no existe una membrana que separe el nucleolo del nucleoplasma en el que esta inmerso. En las celulas vivas estudiadas con el microscopio de contraste de fases es posible observarlo de una forma mas natural y cambiante.

Es facilmente visible, debido a que su viscosidad y su refringencia son mayores que las del resto del nucleo. Los nucleolos son alrededor de dos veces mas densos opticamente que la cromatina que los circunda. ^{[ 16 ]} ​

Los medios mas refringentes son aquellos en los que la luz se propaga a menor velocidad; se dice tambien que tienen una mayor densidad optica. Por regla general, la refringencia de un medio va ligada a su densidad de materia, pues la luz encontrara mas dificultades para propagarse cuanta mayor cantidad de materia haya de atravesar para una misma distancia. Las lentes de la mayor parte de los microscopios opticos basan su funcionamiento en este fenomeno fisico.

Localizacion [ editar ]

Los nucleolos suelen encontrarse en el centro del nucleo o ligeramente desplazados hacia la periferia. En nucleos polilobulados se los encuentra en un determinado lobulo.

El nucleolo se encuentra en todas las celulas eucariotas con excepcion de los espermatozoides y de los nucleos de segmentacion de los anfibios.

A partir de la demostracion de los territorios cromosomicos es posible asegurar que la cromatina, durante la interfase, tiene una disposicion que no es aleatoria . Debido a que los cromosomas durante la interfase ocupan zonas exclusivas y limitadas en el nucleo, podemos anticipar la localizacion del nucleolo. ^{[ 17 ]} ​ En un mismo tipo celular especifico, se encontraran los cromosomas portadores de las NOR en lugares determinados.

Tamano [ editar ]

El tamano de un nucleolo puede ser muy variable entre especies animales y vegetales, pero un promedio global suele oscilar entre 1 micrometro (μm) y 2μm. El tamano nucleolar usualmente refleja su actividad metabolica habitual dentro la celula, que es la biogenesis del ribosoma.

El tamano de los nucleolos de las celulas germinales, ovocitos, y celulas intestinales en el gusano C. elegans es relativamente grande, con diametros que van de 3 a 7μm. Las celulas germinales en el brazo distal (inicio) de las gonadas tienen los nucleolos mas grandes de todos, que ocupan el 80 a 90% del volumen del nucleo. Mientras que los nucleolos de los ovocitos (en el final de la gonada) son indetectables. Los nucleolos de las neuronas son los mas pequenos de todos con menos que 1 μm de diametro. Los nucleolos son mas grandes porque las celulas germinales y las celulas intestinales muestran mayor actividad de produccion de ribosomas que las neuronas, ya que la funcion neuronal tiene menos necesidad de traduccion de proteinas. ^{[ 18 ]} ​

Numero [ editar ]

El numero de nucleolos por nucleo celular es bastante variable, dependiendo del tipo de celula estudiado. Incluso en un mismo tipo celular, podemos encontrar importantes variaciones en cuanto a cantidad de nucleolos. La mayoria de las celulas tienen uno o dos nucleolos.

Los ovocitos de muchas especies de anfibios, peces, moluscos, insectos y gusanos, necesitan una activa sintesis proteica para acumular sustancias de reserva. Una sintesis proteica activa solamente se logra con un gran numero de ribosomas y estos se construyen con ARN ribosomico. Los genes que codifican el ARN ribosomico se encuentran en las regiones organizadoras nucleolares (NOR). EL ADN de las NOR, se replica muchas veces y a este proceso se le llama amplificacion genica. Estas dobles helices replicadas emigran hacia la periferia nuclear donde formaran numerosos nucleolos. ^{[ 19 ]} ​

Se pueden llegar a observar muchos nucleolos en los ovocitos de Xenopus laevis , donde se han contado entre 500 y 2500 nucleolos. ^{[ 20 ]} ​ ^{[ 21 ]} ​

A medida que el ovocito de la rana Pelophylax perezi madura, en su nucleo (clasicamente denominado vesicula germinal) se produce un fenomeno denominado amplificacion genica, en el cual se transcriben masivamente los cistrones ribosomales, por lo que se pueden observar gran cantidad de nucleolos extracromosomicos dispersos por el nucleo ^{[ 22 ]} ​

El nucleolo esta rodeado por una capa de cromatina condensada. El nucleolo es la region heterocromatica mas destacada del nucleo. Los nucleolos estan formados por proteinas y ADN ribosomal (ADNr). El ADNr es un componente fundamental ya que es utilizado como molde para la transcripcion del ARN ribosomico (ARNr), que sera incorporado a nuevos ribosomas . La mayor parte de las celulas tanto animales como vegetales, tienen uno o mas nucleolos, aunque existen ciertos tipos celulares que no los tienen. En el nucleolo ademas tiene lugar la produccion y maduracion de los ribosomas, y una parte de los pre-ribosomas se encuentran dentro de el. Se cree que el nucleolo tiene otras funciones en la biogenesis de los ribosomas.

El nucleolo desaparece durante la division celular. Tras la separacion de las celulas hijas mediante citocinesis , los fragmentos del nucleolo se fusionan de nuevo alrededor de las regiones organizadoras nucleolares de los cromosomas. Puede observarse que en la anafase las celulas carecen de nucleolos. En la telofase aparecen de nuevo y en la interfase es cuando ya son visibles.

En el nucleolo se distinguen dos partes: la zona central de tipo fibrilar, constituida por filamentos de cromatina y que se corresponde con el organizador nucleolar; la zona externa o granulosa, constituida por granulos de ribonucleoproteinas que son parecidas a los ribosomas. Dentro del componente fibrilar del nucleolo de las plantas, se describe el nucleolonema. El Nucleolonema , aunque no siempre es un dominio nucleolar que se distinga inequivocamente, ha sido descrito como un elemento morfologico bien fundamentado, especialmente en los nucleolos de plantas. ^{[ 23 ]} ​ Tambien se pueden observar una o mas zonas formadas por pequenos granulos densos. Estas zonas no presentan conductos y constituyen una zona amorfa.

En la celula existen unas estructuras nucleares permanentes en los eucariotas verdaderos que son los cariosomas o cuerpos centrales. En la metafase se dividen en dos. Se sospecha que puedan ser nucleolos permanentes encontrandose en algas, protozoos y ciertos hongos.

Mediante estudios con el microscopio electronico, se ha podido comprobar en el interior de los nucleolos, estructuras funcionales similares a "conductos" y "vacuolas".

Funcion [ editar ]

La funcion principal del nucleolo es la biosintesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosomico (ARNr). Esta relacionado con la sintesis de proteinas y en celulas con una sintesis proteica intensa hay muchos nucleolos. ^{[ 19 ]} ​

Se ha comprobado que si se destruye o se extrae el nucleolo, al cabo de un cierto tiempo empiezan a escasear los ribosomas en el citoplasma.

Ademas, investigaciones recientes, han descrito al nucleolo como el responsable del trafico de pequenos segmentos de ARN. El nucleolo ademas, interviene en la maduracion y el transporte del ARN hasta su destino final en la celula.

Aunque el nucleolo no sea visible durante la division, algunos estudios actuales aseguran que regula el ciclo celular.

La estructura granular homogenea de los nucleolos puede ser observada con microscopia electronica.

Ciclo del nucleolo [ editar ]

El nucleolo no se ve a lo largo de todo el ciclo celular. Al igual que los cromosomas , sufre una serie de cambios segun se encuentre en interfase o en division . En interfase no sufre cambios morfologicos significativos (se puede dar un aumento o una fusion de varios). Sin embargo en division se dan cambios que determinan el ciclo del nucleolo. En este ciclo hay tres etapas:

1. Desorganizacion profasica: el nucleolo disminuye de tamano y se hace bastante irregular. Aparecen pequenas masas de material nucleolar que se disponen entre los cromosomas profasicos que se estan condensando.
2. Transporte metafasico y anafasico : el nucleolo pierde su individualidad y sus componentes se incorporan a los cromosomas metafasicos.
3. Organizacion telofasica : en la primera mitad de la telofase, los cromosomas se descondensan y aparecen los cuerpos laminares y cuerpos prenucleolares (de mayor tamano y resultado de la fusion de los primeros). Estos cuerpos son estructuras esfericas con caracteristicas citoquimicas y estructurales del nucleo interfase . Los cuerpos prenucleolares aumentan de tamano y empiezan a formar un nucleolo alrededor de la region de los organizadores nucleolares. La cantidad de nucleolos depende del numero de organizadores nucleolares

Referencias [ editar ]

Bibliografia [ editar ]

Cheng D. , Huang S. Nucleolar components involved in ribosome biogenesis cycle between the nucleolus and nucleoplasm in interphase cells. (2001) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2185520/

Enlaces externos [ editar ]

• Oscar Miller y el arbol de navidad

• Universidad Salvador Allende. Contiene material relacionado con el orden supra-macromolrcular

• Universidad de Cordoba. Contiene elementos de refraccion optica. Departamento de Fisica.

• Universidad Miguel Hernandez Tema 26: El Nucleolo. 2.1. Amplificacion genetica. Departamento de Histologia, Facultad de Ciencias Experimentales, Campus de Elche.

• Universidad Autonoma de Madrid. Ovogenesis en invertebrados (ortopteros) y vertebrados (anfibios) (I). practico 3. Contiene numerosas fotografias de ovocitos con nucleolos multiples pag 5, 7, 9; figs 7, 9 y 11.

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