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Taller celula a

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  • 1. I. E. Salesiano Don Bosco TALLER DE CIENCIA TECNOLOGÍA Y AMBIENTE II BimestreProfesor: Michael Gonzales Puma Fecha: 2012/05/Grado: 4º“ “Nombre:………………………………………………………………………….Nº:………1 - MembranasLas membranas celulares o biológicas son barreras estructurales en medios líquidosEstán formadas principalmente por lípidos y proteínas o Lípidos - Impiden el paso de sustancias. Confieren fluidez a la membrana o Proteínas - Son selectivas y funcionalesMuy delgadas 7.5 nm. Flexibles. Deformables. CerradasFluidas: Permiten el movimiento de sus componentes en el plano de la membranaDoble bicapa lipídica. Asimétricas interior y exterior Composición de las membranas Compuesto % % med Proteínas 20 - 80 60 Máxima en mitocondrias Lípidos 20 - 80 40 Máxima en mielina Glúcidos 0 - 15Lípidos Fosfolípidos Lípidos mayoritarios en las membranas Los más frecuentes son: fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilcolinayesfingomielinas Glucolípidos Situados en la lámina exterior de la membrana plasmática 0-10% generalmente de los lípidos totales Colesterol Se encuentra en la membrana plasmática de células animales Puede ser muy escaso o llegar hasta el 50% de los lípidos de membranaLa distribución de los tipòs de lípidos es diferenten entre ambas láminas de la membranaHay más fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina al interior y más fosfatidilcolina, esfingomielina y glucolípidos al exterioren membrana plasmática Estructura de los fosfolípidos de membrana Organización de los fosfolípidos para formar una membrana
  • 2. Los lípidos de membrana de las arquéas son diferentes. Son éteres de terpenos con dos zonas polares de modo queno forman una doble capa lipídica sino una capa única con zonas polares a ambos ladosProteínasTipos de proteínas de membrana Transportadores de membrana Receptores de membrana Enzimas ligadas a membrana Estructurales intracelulares e intercelularesSituación de las proteínas: Transmembranales. Pueden tener paso único o múltiple la cadena polipeptídica a través de la membrana. En ocasiones pueden tener uniones covalentes a un lípido de membrana Unidas a una hoja Por dominios hidrófobos o unión covalente a un lípido o a un glucolípido Unidas a una proteína de membrana Exterior o interior. Enlace covalente o noMovimientos de los componentes de la membrana celularLos componentes de la membrana pueden moverse dentro de la misma si no encuentran ancajes.Algunos movimientos son más frecuentes que otrosLa movilidad de los componentes de la membrana aumenta con la temperatura y disminuye con la presencia de ácidosgrasos saturados y colesterolSiempre son más móviles las moléculas de menor tamaño- Giros o rotaciones : Frecuentes- Difusión lateral : Frecuentes 10 /s para fosfolípidos, más lentas las proteínas por su mayor tamaño- Filp-flop cambio de lámina : Muy infrecuentes; varios días para fosfolípidos. Imposible en proteínas y glucolípidos.Funciones de cada componente de la membrana Aislamiento Lípidos Fluidez de la membrana Reconocimiento Protección Glucolípidos Anclaje Recepción de estímulos Transporte Proteínas Reacciones químicas Estructura
  • 3. Transporte de sustancias a través de las membranasLas sustancias que atraviesan las membranas son casi siempre de pequeño tamañoLo hacen mediante proteínas de membranaCada proteína transportadora de membrana es específica para:- una sustancia o grupo de sustancias- un determinado sentidoModos de transporte:Trasporte pasivoA favor de gradiente de concentraciónLas proteínas hacen de canales que dejan pasar la sustanciaCanales de agua hacen la membrana semipermeableTransporte activoEn contra de gradiente de concentraciónSe realiza con consumo de energíaDifusión facilitadaLigado a intercambio de cargas.Ejemplo Entrada de iones positivos contra gradiente de concentración porque la célula tiene carga negativaEntrada de glucosa junto con Na+ en células del epitelio intestinalTransporte activo con consumo de ATPATPasastranspotadorasSe puede transportar una una sustancia o más en un sentido o en sentidos opuestosEjemplo ATP asa de Na/K :Mete K+ en el citoplasma y saca Na+ con consumo de ATP (1 ATP sirve para transportar3Na+ por 2K+) Citoplasma - Citosol - HialoplasmaCélulas que lo poseenTodasEn sentido amplio se entiende por Citoplasma todo el contenido celular excluyendo el núcleo.En sentido estricto nos referimos a la fracción líquida que contiene la membrana, es decir excluyendo los orgánulos.Para especificar más este segundo sentido se habla de Hialoplasma o Citoplasma hialino al Citoplasma sin orgánulosComposición Agua Sales minerales: Iones Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- CO3H- PO4H2- ... Metabolitos o Monosacáridos. Aminoácidos. Nucleótidos. o Precursores de sustancias o Intermediarios de rutas metabólicas. Gases disueltos (CO2 O2 N2..) Desechos CO2 .O2 .NH3 . Compuestos orgánicos Mensajeros intracelulares Ácidos nucléicos: ARNm .ARNt . ADN cromosómicos y plásmidos en procariotas Proteínas o Enzimas de procesos metabólicos o Estructurales: Clatrina para endocitosis . Fibras estructurales. Tubulina. Actina. Colágeno. Miosina
  • 4. o Reguladoras de procesos celulares . Quinasas que fosfatan otras proteínas, ciclo celular, regulación genética... o Protección contra virus y parásitos intracelulares Polisacáridos de reserva Lípidos de reservaEstructuraMedio líquido de viscosidad variable.El citoplasma puede variar la viscosidad polimerizando proteínas:- Con las proteínas disueltas se comporta como un líquido (estado sol)- Con las proteínas polimerizadas en filamentos aumenta la viscosidad (estado gel)Determinados mensajeros celulares modifican este estadoFunciones Medio interno celularTransporte de sustancias entre orgánulosDifusión de sustanciasMovimientos citoplásmicosMovimientos de vesícula internas Metabolismo de sustanciasLa mayoría de las rutas metabólicas se producen en el citoplasma:- Metabolismo de monosacáridos- Metabolismo de polisacáridos- Metabolismo de ácidos grasos- Metabolismo de aminoácidos- Metabolismo de nucleótidos- Respiración en bacterias: Ciclo de los ácidos tricarboxíolicos- Fotosíntesis en bacterias: Fase oscura de la fotoínstesias Acumulación de sustancias de reservaLípidos - Gotas insolubles principalmente de triglicéridosGlucidos - Almidón, glucógeno, .... según el tipo celular Esqueleto celularPresión hidrostática que da volumen a la célula Membrana plasmática - Membrana celularCélulas que lo poseenTodas las células tienen membrana plasmáticaComposición Fosfolípidos Colesterol - En células animales Proteínas o Transportadores de membrana o Receptores de membrana o Estructurales Mucoproteínas al exterior Uniones con otras proteínas del interior celular o Reconocimiento
  • 5. o Enzimas Interiores o exteriores a la membrana Glucolípidos En cara exteriorEstructuraDoble capa lipídica 7.5 nm de espesorCerradas.Cubre todo el exterior celular.Láminas asimétricas en composición y estructuraFunción Límite interior y exterior celular Aislante del medio Transporte selectivoSustancias pequeñasPor proteínas de membrana. o Pasivo. o Difusión facilitada. o Transporte activo Sustancias grandes. Vesículas (Solo eucariotas) o Endocitosis Entrada de sustancias de gran tamaño  Pinocitosis Sustancias pequeñas o líquidos. Se van agrupando hasta que hay suficiente cantidad para la endocitosis  Fagocitosis Sustancias grandes Se internan en la célula en forma de vesículas de entre 50 y 400 nm de diámetro El proceso es el siguiente: - Unión de la sustancia a a proteínas receptoras específicas - Agrupamiento de los receptores unidos al ligando (en pinocitosis) - Cubierta interior por propteínaclatrina - Invaginación. Vesícula cubierta transportada por microfilamentos o microtúbulos - Diferentes destinos . - Separación de clatrina y devolución de receptores o Exocitosis Salida de sustancias grandes:  Componentes de membrana .  Hormonas y proteínas de excreción  Componentes pared Se realiza mediante vesículas cargadas procedentes del Golgi o REP Receptor de estímulos. Sensibilidad celularIntervienen proteínas receptoras de membranaSe unen a una sustancia exterior específica o responden a un cambio del medioPueden realizar varias acciones. Las más frecuentes:- Apertura de canal iónico (Ca++ ,Na+ , K+)- Fabricación de segundo mensajero celular (AMPcGMPc)- Activación de proteínas ligadas a membrana. Kinasas, fosfatasas...- Transporte de la sustancia (Esteroides)Responden principalmente a sustancias químicas:
  • 6. metabolitos, indicadores del medio o señales de otras células (hormonas y neurotransmisores) Reconocimiento celularProteínas marcadoras de identicicación .Generalmente glucoproteínas (Ejemplo Sistema mayor de dehistiocompatibilidad) Forma celular y movimiento (Células sin pared)Unión de proteínas de membrana a citoesqueletoDan lugar a formas que cumplen determinados requerimientos y permiten en cambio en periodos no muyprolongadosEjemplos- Vellosidades de células del epitelio intestinal- Expansiones celulares en neuronas- Expansiones en radilarios- Forma variable de muchas células como leucocitos, fibroblastos, amebas... Contenedor de orgánulos Uniones celularesFrecuentes sobre todo en animales, también plantas, colonias de procariontes o protistas Unión estrecha Impide movimiento libre de sustancias Banda de proteínas transmembranales conectadas en bandas sin dejas espacio. Hebras de cierre en cremallera Conectan con citoesqueleto Se localizan frecuentemente en epitelios Desmosoma o uniones adherentes Resistencia a tracción Botones a ambos lados de la unión unidos a citoesqueleto (fibras colágenas) y por proteínas entre ellos Se localizan en epitelios resistentes Uniones en hendidura .Comunicante . Gap Contacto entre citoplasmas. Paso de sustancias pequeñas Canal hexagonal de proteínas . 1.5 nm de luz (?) Plasmodesmos Uniones celulares en plantas en las que las paredes están perforadas y los citoplasmas de las células adyacentes se comunican Son habituales en casi todas las células de las plantas Glucoproteínas Uniones laxas en cálulas animales mediante glucoproteínasDiferenciacionesEn Arquéas los lípidos no son fosfolópidos sino terpenos unidos a ustancias polares por enlaces tipo éterEn animales y protistas sin pared mayor cantidad de glucolípidosEn animales colesterol. Grandes cantidades en homeotermos
  • 7. Sistema de endomembranasCélulas que lo poseenTodas las células eucariotasLas células procariotas generalmente carecen de membranas internas y cuando las tienen son diferentes al sistema deendomembranas eucariotaComposiciónUna serie de orgánulos de desarrollo variable según el tipo celularTodos poseen una membrana con estructura típica (Mitocondrias y plastos tienen varias membranas)Suponen normalmente la mitad del volumen celular y más del 90% de la superficie membranal de una célula eucariotaÓrganulos que forman el sistema de endomembranas ..... Orgánulo Retículo endoplasmático liso Retículo endoplasmático rugoso Aparato de golgi Vesículas de secreción Lisosomas Endosomas Vacuolas Membrana nuclear Peroxisomas Mitocondrias Plástidos : Cloroplastos y otrosAlgunos de estos orgánulos están relacionados por transporte de vesículas entre ellos pudiendo mantener el contenidoaislado: o Membrana plasmática ->Endosoma o REP -> Golgi o Golgi -> Vesículas de secreción o Golgi -> Lisosomas o Vesículas de secreción -> Membrana o Vesículas de secreción -> Vacuola o Lisosoma ->Endosoma o Lisosoma -> Membrana La membrana nuclear es en este esquema como REPEn otros el transporte es a través de proteínas de membranaFunción Aumento de superficie celularCélula eucariota muy grande en comparación con la procariota. Relación superficie/volumen insuficiente para realizarla membrana plasmática muchas de las funciones necesarias en suficiente cuantía.- Síntesis de proteínas de membrana y excreción- Síntesis de lípidos
  • 8. Transporte de sustancias aisladasDeterminadas sustancias han de estar aisladas del citoplasma (mensajeros, toxinas)Otras han de ser transportadas en concentraciones suficientes a determinados lugares (sustancias de excreción,digestivas,...) Reparto de sustanciasDeterminadas sustancias han de dirigirse a lugares diferwentes de la célula. Pueden incluirse en una membrana ytransportarse a destinos diferentes Metabolismo de ciertas sustanciasProteínas de membrana y excreciónFosfolipidos de membranaEsteroidesGlucolípidos y glucoproteínas Acumulación de sustanciasAgua. Sales. Mensajeros. Toxinas. Reservas: Polisacáridos, lípidos Rutas metabólicas específicas Respiración - Mitocondria Fotosíntesis - CloroplastoDiferenciacionesMuy variables en diversos tipos celulares- Células secretoras de proteínas: Abundantes REPg Golgi Vesículas- Células secretoras de lípidos: Abundantes REPa Golgi Vesículas- Células de alto consumo energético: Abundantes mitocondrias- Células fotosintéticas: Con cloroplastos y vacuolas grandes- Grandes micelios de hongos: Varios núcleos sin tabicar CitoesqueletoCélulas que lo poseenTodas las células eucariotasComposiciónProteínas internas capaces de formar fibrasAlgunas son capaces de polimerizarse y despolimerizarseEstructuras gruesas y rígidas: MicrotúbulosEstructuras finas y flexibles: MicrofilamentosTipos de orgánulos que forman el citoesqueleto Orgánulo Proteína Diámetro Otras características Proteínas citoplásmicas globulares y polares: Síntesis yMicrotúbulos Tubulina 25 nm degradación interna de la célula Centriolos Cilios y Tubulina Flagelos y otras Proteínas citoplásmicas globulares y polares: Síntesis yMicrofilamentos Actina 7 nm degradación interna de la célulaFilamentos Varias 10 - 15 nm Proteínas citoplásmicas fibrosas: Permanentesintermedios
  • 9. Función Estructura celular Forma general de la célula por andamiaje de microtúbulos Resistencia a la tracción por filamnetos intermedios Viscosidad próxima a la membrana plasmática por microfilamentos Movimientos celulares Cilios y flagelos con tubulina y otras proteínas Fibras musculares : Actina y miosina Reparto de sustancias Vesículas ligadas a microtúbulos División celular Fijación de sustancias Anclaje de proteína de membrana a fibras de actina Anclaje de orgánulos a fibras de actinaDiferenciacionesMuy variables en diversos tipos celulares. Más importante en células sin pared- Células musculares contráctiles- Células ciliadas- Células epiteliales resistentes
  • 10. RibosomasCélulas que lo poseenTodas las célulasComposiciónARNr: 65% en procariortas . 40% en eucariotasProteínas: 35% en procariotas . 60% en eucariotasEstructuraSon orgánulos pequeñosEl ribosoma completo mide uno unos 29 nm en procariotas y algo mayores en eucariotas; 32 nmTienen dos subunidades que se unen en la síntesis de proteínas y se separan cuando esta finalizaSe denominan Subunidad Mayor y Subunidad Menor del ribosomaLa base la constituye la estructura terciaria de los ARNr que forman el orgánuloA esta estructura se unen las proteínas ribosomales. Son proteínas globulares y básicasLos ribosomas procariotas difieren de los procariotas en las medidas, número de proteínas y tipos y número de ARNpero la secuencia de partes determinantes del ARNr están muy conservadas evolutivamente así como su estructuratridimensional y mecanismo de acción Diferencias entre ribosomas procariotas y eucariotas Tipo Tamaño Sed Subunidades Sed ARN Sed Prot molecular Procariota 2.500 70 S Mayor 50 S 2 23S . 5S 34 Kd Menor 30 S 1 16S 21 Eucariota 4.200 80 S Mayor 65 S 3 28S .5S . 5,8S 45 Kd Menor 40 S 1 18S 33Función Síntesis de proteínasToma ARNm .ARNt unido a aminoácidos y energía y forma las proteínas celularesDiferenciaciones Ribosomas citoplásmicos Ribosomas del REPg Polisomas bacterianos
  • 11. Mitocondria- CondriomaCélulas que lo poseenCasi todas las células eucariotasUno grupo parece que núnca las han tenido:Algunas las han perdidoComposiciónDoble membrana y contenidoMembrana externa pobre en proteínasMembrana interne muy rica en proteínasLíquido intermebranal semejante al citoplasmaMatriuz de composición muy diferente. Pobre en iones HEstructura1 a 4 µm de longitud por 0,3 a 0,8 µm de diámetro peroformas variables en diferentes céluloas y tipos de organismoseucariotasDoble membrana: Exterior menor que la interior. Membrana interna con crestas y muy rica en enzimas Membrana externa muy permeable. Canales de penetración numerosos. Porinas de tranporte inespecífico Espacio intermembranal semejante a citoplasma Membrana interna. Rica en proteínas, sin colesterol. Muy impermeable a iones Proteínas transportadoras de membrana selectivas. Transportadoras de electrones (citocromos y otras) ATP sintetasa de protones. Complejo ligado a membrana F0 con esfera F1 de 9 nm al interior que sintetiza ATP Interior: Matriz mitocondrial Agua. Sales Enzimas solubles. Ribosomas procariontes. ADN circular LípidosFunción Obtención de energía por respiración En la mitocondria se produce la respiración en todas sus fases: o Ciclo de Krebs Descarboxilación de compuestos orgánicos y formación de NADH y FADH o Cadena de transporte de electrones. Bombeo de protones al exterior y aceptor final (gen oxígeno) o Obtención de energía por reentrada de protones Rutas de oxidación ß oxidación de ácidos grasos. Desaminación de ácidos grasos e incorporación al ciclo de krebs Formación componentes mitocondrialesLa mitocondris fabrica parte de sus componentes
  • 12. Posee ADN circular, ARNm propios, ribosomas. Sintetiza algunas proteínas. El resto el núcleo celularDiferenciaciones Mayor número en células que requieren más energía Muchas crestas en organismos o tejidos muy respiradores Cloroplasto - PlastoCélulas que lo poseenCélulas fotosintéticas en eucariontes: Algas y plantasComposiciónTres tipos de membranaPigmentos fotosintéticosNumerosas enzimas de rutas biosintéticas y fijación de CO 2EstructuraOrgánulos grandes, generalmente varias micras.Formas variables en protistas. ; espirales, estrellados, globularesEn plantas generalmente disco lenticular ovoides o esféricos Membrana externa Muy permeable: Porinas Líquido intermembranal Composición semejante al citoplasma Membrana interna Repliegues interiores lamelas del estroma - Proteínas transportadoras de membrana selectivas Estroma - Agua. Sales. Metabolitos. - Enzimas biosintéticos de glúcidos. Ciclo de calvin - ADN circular. - Ribosomas procariotas. 70s :Subunidad 50s + Subunidad 30s - ARNt. ARNm. Enzimas de la síntesis - Almidón. Lípidos Tilacoides o lamelas de los grana Apilamientos de membranas cerradas: Grana - Membrana con pigmentos fotosintéticos organizados. Clorofilas. Carotenos. Xantofilas (carotenoides) Ficobilinas - Proteínas unidos a pigmentos - Transportadores de electrones. Citocromos - Formadoras de NADPH - Captadores de electrones Lumen o interior de la membrana tilacidal Interior ácidoFunción
  • 13. Fotosíntesis en eucariotas. Siempre con dador de H el agua. Produce O 2 Obtención de energía de la luz Extracción de electrones del agua y producción de O 2 Bombeo de protones Obtención de nucleótidos reducidos NADPH Fijación del CO2 en materia orgánica. Reducción del CO2: Ciclo de calvin Reducción de nitrógeno Reducción del azufre Acumulación de sustancias Almidón Amiloplastos Pigmentos Cromoplastos Color Biosíntesis de plastosDiferenciacionesLos cloroplastos tienen formas muy varadas en diferentes tipos de organismos fotosimtéticos Espirales en algunas clorofíces Estrellados Cuadrangulares Lenticulares y numerosos en plantas superioresPlastos no fotosintéticos Cromoplastos Acumulan sustancias coloreadas Leucoplastos Sin color por ausencia de clorofila. Precursosr de otros tipos Amiloplastos Almacenan almidón NúcleoCélulas que lo poseenTodas las células eucariotas activas.A veces los organismos pluricelulares poseen células anucleadas que sobreviven algún tiempoEl núcleo con estructura definida se presenta en InterfaseEn división desaparecen sus límites y se reparten los cromosomas.Composición Membrana Semejante al REPg con poros que regulan entrada y salida de sustancias Nucleoplasma Líquido interno de composición semejante al citoplasma en moléculas pequeñas pero diferente en macromoléculas como proteínas Cromatina ADN .Histonas . Otras proteínas ligadas al ADN . ARN Nucleolo: ARNr . ADN y Proteínas
  • 14. EstructuraVariable en diferentes fases célulares. Interfase Núcleo patente. Generalmente circular Su tamaño está relacionado con el del citoplasma Normalmente de 5 a 25 micras ADN descompactado Se realiza la transcripción. A veces la replicación . División Desaparece la membrana nuclear ADN se compacta en cromosomas. Inerte: No replica ni transcribe Sin nucleoloFunción Segregar el material nuclearMantiene el ADN separado del citoplasmaMantiene una composición interna diferente por la regulación de la entrada de proteínas en los poros de la membrananuclear TranscripciónEl ADN se transcribe para dar lugar al ARNmARNt en diversas partes del cromosoma.En el nucleolo se transcribe el ARNr ReplicaciónEl la fase S del ciclo celular se replica el ADN. Origen de replicación múltipleDiferenciaciones Número de núcleos o Uninucleadas muchos protistas, plantas y animales o Plurinucleadas. Hongos, también los otros reinos - Sincitial. Células plurinucleadas por unión de células uninucleadas. Por ejemplo las musculares - Plasmodial. Células plurinucleadas por no división citoplasmática. Por ejemplo hongos . Formas o Esféricas. Son las más habituales o Otras .Ariñonado. Arrosariado .Lobulado . Ramificado Se presentan en núcleos con gran actividad de síntesis de ARN Localización o Central o Desplazados Vacuoma en plantas Periferia en musculates Tamaño Proporcional al de la célula. Habitualmente un 5-10% del volumen celular Mayor tamaño células más activas Algunas células presentan núcleos diferentes somáticos y reproductores Macronúcleo y micronúcleo de ciliados
  • 15. Membrana nuclearCélulas que lo poseenTodas las células eucariotasComposiciónDoble membrana concéntricas. Separación constanteContenido semejante al REPgPoros especializadosEstructuraDoble membrana con numerosos poros.Las dos membranas se encuentran separadas 20 - 30 nmMembrana exteriorLleva ribosomas como el REPgMembrana interiorSe encuentra tapizada con proteínas fibrosas: lamina nuclear o fibrosaEspacio perinuclearTiene composición semejante al interior del REPPorosSituados entre las dos membranas.Conectan nucleoplasma y citoplasmaSon complejos proteínicos que regulan entrada y salida de sustanciasLos poros permiten el paso libre a compuestos de tamaño pequeño: agua. sales. nucleótidos. mensajeros celulares...Permiten o facilitan la entrada a:- Proteínas ribosómicas.- Proteínas estructurales: Histonas. PCNH. Lámina nuclear- Proteínas de Replicación. Transcripción. Postranscripción- Reguladores genéticosPermiten o facilitan la salida a:- ARNm- ARNt- proRibosomasFunción Aislamineto del material nuclear. Impide la entrada de enzimas citoplásmicas Impide la salida del ADN para que los filamentos no interfieran con orgánulos celulares Regulación entrada y salida sustancias del núcleo Distribución de la cromatina Replicación Formación de los cromosomasDiferenciacionesMás membrana y más poros en células más activasMás membrana en células mayores
  • 16. NucléoloCélulas que lo poseenTodas las células eucariotasComposiciónARNr, Proteínas ribosómicas, EnzimasEstructuraCuerpo esférico de borde irregular.Tamaño de 1a 3 micrasA veces hay varios nucléolos en una célula. En tal caso se generan en varioscromosomas RONSe distinguen en un nucléolo: Zona fibrilar interna Zona granular externaSe organizan siempre en la misma región cromosómica.Repeticiones de genes de ARNr (hasta 100)Función Formación de ribosomasDiferenciacionesSuelen unirse todos formando un único nucleolo por núcleoDesaparece en división NucleoplasmaCélulas que lo poseenTodas las células eucariotasComposiciónAgua .Sales . MensajerosNucleótidos .ARN .Proteínas: Estructurales ADN Reguladoras genéticas. Estructurales del núcleoEstructuraLíquido de viscosidad variableFunción Medio interno nuclear