Cuáles son las características y funciones de la membrana nuclear

El estudio de las células, una parte fundamental de la composición de los organismos o seres vivos, sus propiedades, estructura, funciones y todo lo que respecta a su entorno y ciclo vital, es de gran importancia para conocer el desarrollo, desenvolvimiento y comportamiento de los distintos sistemas que forman parte de un individuo. Cada organismo está constituido por muchas y muy diversas células y cada una funciona a partir de una estructura y vida propia.

Existe una rama de la biología  dirigida al estudio y comprensión del funcionamiento de las partes de las células, tanto de manera sistémica como en su aspecto individual. Esta disciplina es conocida como biología celular y es a partir de su estudio, que la ciencia ha podido dar respuestas a grandes y complejos enigmas presentes en la evolución de los seres humanos y demás seres vivos.

Toda célula contiene en su interior información genética que direcciona y coordina las instrucciones y funciones específicas para la elaboración de las partes de ella misma, su crecimiento, nutrición, reparación y producción de células nuevas.  En el caso de las células eucariotas, cuya estructura posee una organización más evolucionada y compleja, además de la membrana plasmática, el núcleo también se encuentra delimitado por una membrana doble denominada membrana nuclear, la cual posee poros que permiten el intercambio de materiales entre el núcleo y el citoplasma.

La membrana nuclear como parte fundamental del funcionamiento de las células

También conocida como envoltura nuclear o carioteca, su estructura tiene como principal característica la porosidad, en una doble membrana lipídica que delimita los intercambios del núcleo, lo cual es una propiedad única de las células eucariotas.

Entonces, qué es la membrana nuclear:

Es una especie de doble revestimiento el cual se hace posible el intercambio de manera selectiva de los diferentes contenidos líquidos y materia, que se encuentran depositados en el núcleo y en el citoplasma a fin de realizar correctamente parte de sus funciones.

La aparición de esta envoltura nuclear hizo posible que en el interior de las células eucariotas se aislaran los procesos genéticos principales, como la autoduplicación del ADN o la síntesis de ARN, posibilitando modificaciones dentro del núcleo que no ocurren dentro de las células procariotas.

membrana nuclear caracteristicas y funciones

Cuál sería la correcta definición de membrana nuclear:

Es una parte de la célula eucariota con características propias que delimita el correcto intercambio de fluidos desde el exterior del núcleo hacia el interior y viceversa, la cual está constituida por pequeños poros nucleares u orificios a través de los  cuales, se transportan las proteínas y permiten la movilidad del agua y los solutos mediante un mecanismo de difusión.

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Función de la membrana nuclear

Básicamente, la función de la envoltura nuclear radica en conservar separados el contenido del núcleo, llamado nucleoplasma y, el citoplasma. Por lo cual se han determinado dos procesos específicos que vienen dados por la delimitación que hace la membrana nuclear  de dos compartimientos que están ubicados dentro de la misma célula:

  1. Una función de transcripción del Ácido Desoxirribonucleico (ADN), que es el que contiene la carga genética que se requiere para el desarrollo y funcionamiento general de los organismos; en ácido ribonucleico (ARN). Dicho proceso se desarrolla dentro del núcleo
  2. Una función de traducción, que se produce en el citoplasma,de ARN en proteína.

De manera que, podemos enumerar sus funciones de forma precisa partiendo del rol que toma durante la ejecución de cada proceso o actividad que se realiza dentro de la célula:

  1. Separa el contenido existente en el interior de núcleo (nucleoplasma) del citoplasma de la célula, a fin de aislar los principales procesos genéticos, como la autoduplicación del ADN o la síntesis del ARN, manteniendo protegido al ADN al evitar que el material genético se vea afectado negativamente.
  2. Permite la independencia de cada proceso bioquímico que se lleva a cabo en el interior de la célula tales como la transcripción y la traducción, sin que uno afecte al otro.
  3. Selecciona y transporta adecuadamente el contenido macromolecular que será intercambiado desde el citoplasma hacia el núcleo y viceversa, a través de los poros nucleares, lo que a la vez facilita la regulación de expresión de los genes.

Hablemos de los poros de la membrana nuclear

La principal característica tanto visual como funcional de la envoltura nuclear es la presencia de orificios que se encuentran esparcidos en la totalidad de la doble superficie de revestimiento que rodea al núcleo.

Estos poros nucleares que están constituidos por complejos de proteínas, conocidos como nucleoporinas, que atraviesan esta doble membrana, pueden enumerarse entre 3000 a 4000, y se encuentran uniformemente distribuidos, aunque este número puede variar dependiendo del proceso de transcripción que realiza la célula, aspecto que fue explicado previamente.

A través de los poros, se realiza el transporte de moléculas o materia soluble en agua que atraviesa la membrana. De manera que, la forma porosa de esta  membrana, tienen la responsabilidad de regular el dinámico intercambio que se produce entre los compartimentos que forman parte de la célula, el núcleo y el citoplasma; permitiendo también la entrada en el núcleo de las proteínas que son producidas en el citoplasma por los ribosomas, cumplendo un papel fundamental en el interior del núcleo de la célula.

Por otra parte, el mecanismo que funciona como puertas de comunicación y que se conoce como complejo del poro nuclear, permite que salgan las moléculas que se producen en el proceso de transcripción ya mencionado, las cuales al pasar al citoplasma serán leídas en los ribosomas.

Por estas misma puertas de comunicación, también pasa el contenido de ARN y proteínas, ocasionando el ensamble de los ribosomas en el citoplasma.

También, a través del complejo de poro nuclear se transportan partículas tanto pequeñas como grandes, con la ayuda de las nucleoporinas bien sea desde o hacia  el núcleo. La eficiencia en el transporte a través del complejo, depende de la existencia de factores proteicos.

Cuál es la estructura real del complejo de poro nuclear (CPN)

La estructura u organización discoidal llamada CPN, está compuesta por macromoléculas constituidas por una gran cantidad de proteínas  que son de una disposición llamada octamérica  y varían en la cantidad existente, aumentando a medida que también aumenta  la actividad celular.

Cada CPN lo forma:

  • Las paredes laterales elaboradas en base a ocho columnas proteicas
  • Dos anillos: uno interno y otro externo
  • Tres tipos de proteínas: de anclaje, que estabilizan cada columna; radiales, las cuales se proyectan, a manera de diafragma; y las fibrilares, que se fijan a los anillos que es en donde precisamente se ubican las nucleoporinas que transportan las diferentes sustancias a través del poro.
  • Una abertura o poro del centro
  • Canales acuosos para el transporte regulado y no regulado, de grandes pequeñas y grandes moléculas.

composición de la membrana nuclear

Cuáles son las sustancias que se intercambian dentro de la célula

Desde el citoplasma hacia el núcleo, se transportan las proteínas sintetizadas, los fluidos o sustancias que posibilitan  el proceso de transcripción y los factores requeridos en el procedimiento que se encarga de la maduración de ribosomas.

Desde el núcleo hacia el citoplasma, se exportan moléculas y macromoléculas ya ensambladas que contienen ARNm, ARN de transferencia y los factores que resultan del proceso de transcripción los cuales son reutilizados en el citoplasma.

Ningún fluido o contenido molecular puede entrar al núcleo o salir de este, por si mismo. El complejo del poro activas las proteínas especiales que corresponden a cada exportación o importación.

Estructura de la membrana nuclear

Esta capa que reviste o envuelve al núcleo, formada por fosfolípidos lípidos con variadas proteína, está separada en dos membranas concéntricas o bicapas lipídicas: la interna y la externa, las cuales forman un espacio perinuclear de 10 a 50 nm;  y se encuentran separadas por los poros nucleares y  sostenidas por la lámina celular.

La membrana externa es la que hace contacto con el citoplasma y tiene el ribosoma disponible que cumple la función de sintetizar las proteínas que se dirigen al espacio perinuclear.

La membrana interna se une a la lámina nuclear y a los cromosomas existentes en el núcleo, a través de la disposición de proteínas que le son propias.

La lámina nuclear, una capa fibrosa de 10 a 15 nm, formada por otro tipo de  proteína propia de los filamentos intermedios. es en donde se apoya la membrana interna y se unen a las proteínas integrales de la membrana, confiriéndole estabilidad a los movimientos que realiza  la membrana nuclear cuando procede al intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.

En este sentido, la lámina no siempre está presente en la conformación inicial de la membrana,  pero si es indispensable en el crecimiento y mantenimiento de la integridad de la envoltura nuclear.

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