El núcleo y el ciclo celular
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EL NÚCLEO EUCARIOTA. • ESTRUCTURA. • CICLO CELULAR. • MITOSIS Y MEIOSIS. Material recopilado de diversas fuentes por tusclasesdeapoyo.com
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EL NÚCLEO EUCARIOTA.
• ESTRUCTURA.
• CICLO CELULAR.
• MITOSIS Y MEIOSIS.
Material recopilado de diversas fuentes por tusclasesdeapoyo.com
EL NÚCLEO
•Envoltura nuclear.
•Poros nucleares.
•Lámina nuclear.
•Cromatina: ADN y proteínas
asociadas (principalmente histonas).
•Nucléolo: es la expresión morfológica
de la síntesis de ARN ribosómico.
•Nucleoplasma. El nucleoplasma o
carioplasma es la sustancia de fondo
en la que están embebidas la cromatina
y el nucléolo. Consiste en una fase
acuosa en la que se encuentran
principalmente proteínas, sobre todo
las enzimas relacionadas con el
metabolismo de los ácidos nucleicos.
La lámina nuclear puede estar formada por un solo polipéptido o varios (filamentos
intermedios de tipo IV), denominados láminas.
La lámina nuclear parece desempeñar un papel crucial en la organización de la
envoltura nuclear y de la cromatina subyacente. Los polipéptidos de la lámina nuclear
intervienen probablemente en la disolución y formación de la envoltura nuclear durante
la mitosis.
La estructura del poro corresponde al denominado complejo del poro. El espacio, más o
menos circular, que dejan las membranas al unirse es de unos 80 nm; sin embargo, hay
un material denso, el anillo del poro, que reduce el espacio útil a unos 50 nm. En realidad
este anillo no es completamente circular, pues está constituido por 8 bloques o
protusiones, configurando un octógono regular. Cada bloque está formado por unas 100
proteínas diferentes
Estructura del complejo de poro nuclear (CPN)
Eucromatina: zonas menos condensadas.
Es la cromatina desespiralizada y, por
tanto, transcripcionalmente activa
(generalmente, un 10% de la cromatina).
Heterocromatina: zonas más
condensadas. la cromatina intensamente
espiralizada o condensada y, en
principio, transcripcionalmente inactiva
(90% restante)
CROMATINA
complejo compuesto por ADN y
proteínas. Dos tipos:
Distintas partes del nucleolo.
• El centro fibrilar es la zona donde
se encuentran las copias de los
genes que codifican para el ARNr;
• el componente fribrilar denso es
donde se produce el transcrito
primario del ARNr;
• y el componente granular es donde
se ensamblan las proteínas y los
diferentes ARNt para formar las
subunidades ribosómicas.
EL NUCLEOLO
Las células de mamíferos contienen desde 1 a 5 nucleolos. Sus dimensiones
varían dependiendo de la actividad de la célula y pude llegar a ser muy
grande, del orden de micras de diámetro.
En el nucleolo se dan procesos relacionados con la generación de los
ribosomas: síntesis y maduración del ARN ribosómico (ARNr) y ensamblaje
de las subunidades ribosómicas.
LA CROMATINA Y LAS HISTONAS
La cromatina es el componente más
abundante del núcleo y está constituido por
ADN (de 2,5 nm de diámetro) unido a
proteínas del tipo histonas, principalmente
Histonas nucleosómicas se denominan
H2A, H2B, H3 y H4.
Otro grupo está formado por la histona H1.
EMPAQUETAMIENTO DEL ADN
Collar de perlas
Fibra de 30 nm(solenoide
Fibra de 300 nm
Fibra de 700 nm
Nucleosoma(fibra de 10 nm)
LOS CROMOSOMAS
LOS CROMOSOMAS METAFÁSICOS
Cada cromosoma presenta dos cromátidas exactamente iguales, separadas por el
centrómero, que contiene el cinetocoro, donde conectan los microtúbulos del huso
mitótico. Cada cromatina está constituida por dos brazos, de igual o diferente longitud; a
veces un brazo es casi inexistente.
EL CICLO CELULAR
EL CICLO CELULAR
Cuando una célula
aumenta hasta llegar
a un determinado
tamaño, su eficiencia
metabólica se torna
crítica, entonces se
divide.
Podemos dividir la interfase en
tres etapas G1, S y G2.
ETAPAS DEL CICLO CELULAR
REGULACIÓN DEL CICLO
CELULAR
• El ciclo celular es controlado por un sistema que vigila cada paso del ciclo. En regiones concretas del ciclo, la célula comprueba que se cumplen las condiciones para pasar a la siguiente etapa, de tal modo que, si no se cumplen esas condiciones, el ciclo se detiene. Existen cuatro transiciones principales:– Paso de G0 a G1 o iniciación de la proliferación.
– Paso de G1 a S o iniciación de la replicación.
– Paso de G2 a M o iniciación de la mitosis.
– Paso de metafase a anafase.
Puntos de control
“Check-points”
•Los genes que controlan la progresión del ciclo, o genes del ciclo de división
celular, pueden dividirse en dos grandes grupos:
oGenes que codifican proteínas para el ciclo (enzimas y precursores de la síntesis
de DNA, enzimas para la síntesis y ensamblaje de tubulinas, etc.).
oGenes que codifican proteínas que regulan positivamente el ciclo. Se denominan
proto-oncogenes. Sus productos activan la proliferación celular, para que células
quiescentes pasen a la fase S y entren en división. Entre estos genes están los
que codifican las proteínas del sistema de ciclinas y quinasas dependientes de
ciclinas. Se clasifican en:
Genes de respuesta temprana. Inducidos tras 15 min. de tratamiento con
factores de crecimiento y sin necesidad de síntesis proteica.
Genes de respuesta tardía. Inducidos no antes de una hora de tratamiento con
dichos factores. Su inducción parece estar causada por las proteínas
producidas por los genes de respuesta temprana. Algunos de los genes de
respuesta tardía pueden actuar como proteínas reguladoras de genes.
oGenes que codifican proteínas reguladoras negativas del ciclo celular. Se
denominan genes de verificación (chk) o genes supresores tumorales.
GENES REGULADORES DEL CICLO
CELULAR
•Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (cdk) son el producto de proto-
oncogenes y trabajan en asociación en la regulación positiva del ciclo. Las cdks actúan
fosforilando serinas y treoninas de proteínas diana para desencadenar procesos celulares. A
ellas se unen las ciclinas para regular el proceso con intervención de otros factores
activadores.
CICLINAS Y QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINAS (CDK)
CICLINAS
•Las ciclinas son un grupo heterogéneo de proteínas, de 36 a 87 kDa. Tienen en común una
secuencia de unos cien aminoácidos (caja de la ciclina) que interacciona con la cdk. En
relación con el momento del ciclo en que actúan, se distinguen entre:
o Ciclinas G1. Representadas principalmente por la ciclina D. Actúan al final del periodo G1 y
promueven el paso de G1 a S (punto de restricción).
o Ciclinas G1/S. Se activan al final de G1 y comienzos de S. Representadas por la ciclina E.
o Ciclinas S. Actúan durante la fase S y son necesarias para iniciar la replicación del DNA. Se
conoce la ciclina A.
o Ciclinas mitóticas (M). Promueven la mitosis. Se conoce la ciclina B.
•Las ciclinas son proteínas de vida muy corta y se destruyen a continuación de su unión a las
Cdk.
QUINASAS DEPENDIENTES DE
CICLINAS (Cdk)
•En levaduras hay sólo una: la Cdk1 que se une
a la ciclina B. En eucariotas superiores hay
muchas. La primera identificada se denominó
factor promotor de la mitosis
(MPF, actualmente denominada Cdk1). Las
cuatro Cdk que activan las ciclinas
mencionadas en vertebrados son:
oCdk1, que interactúa con las ciclinas M
oCdk2, que interactúa con las ciclinas G1/S y
S
oCdk4 y Cdk6, que interactúan con las
ciclinas G1.
Detención de la síntesis de RNADisminución de la síntesis proteicaBajos niveles de cAMP
Replicación de laheterocromatina
Replicación del DNArico en A y T
Replicación del DNArico en C y G
Control de entradaen interfase
¿Tamaño celular correcto?¿Ambiente favorable?
2c
2c
M4c
2c
2c4c
CICLINAS G1
Cdk4 oCdk6
Ciclina D
Cdk2
Ciclina E
CICLINASG1/S
Cdk2
Ciclina A
CICLINAS S
Ciclina B
Cdk1
Control deentrada en mitosis
DNA completamente replicado?¿Tamaño celular correcto?¿Ambiente favorable?
CICLINAS M
G2
S
G1
INTERACCIÓN DE CICLINAS Y KINASAS DEPENDIENTES DE CICLINA
EL CONTROL DE CALIDAD DEL CICLO CELULAR
PROTEÍNA P53, EL GUARDIÁN DEL GENOMA
Las células que presentan los dos alelos del gen p53 mutados, tendrán proteína
p53 no activa y por lo tanto continuarán dividiéndose a pesar del daño en su
genoma, por lo tanto desarrollarán cáncer. Las mutaciones del gen p53 presentan una
alta incidencia en la mayoría de los cánceres humanos: más del 50% de los tumores en
humanos afectan al p53.
LA MITOSIS
La división celular es un fenómeno
complejo por el que los materiales
celulares se dividen en partes iguales
entre las dos células hijas. En una serie de
pasos que en conjunto se llaman mitosis
se asigna a cada célula hija un juego
completo de cromosomas. Hacia el final de
este proceso, se produce la división o
clivaje del citoplasma (citocinesis) y las
dos células hijas se separan, de modo que
cada una no sólo contiene un
complemento cromosómico completo, sino
también más o menos la mitad del
citoplasma y de los organoides de la célula
madre.
• Cuando una célula está eninterfase, el materialcromosómico está disperso yse observan como finoscordones.
• Al iniciarse la mitosis, la cromatinase arrolla lentamente y secondensa en forma compacta.
• Esta condensación sería necesariapara los complejos movimientos yseparación de los cromosomasdurante la mitosis.
• Cuando los cromosomascondensados se tornanvisibles, cada uno consiste en dosréplicas llamadas cromátidesunidas entre sí por elcentrómero. Dentro de éste hayestructurasproteicas, los
Cinetocoros.
Esquema de un cromosoma replicado
MITOSIS: Profase y prometafase
El huso acromático o mitótico
MITOSIS: Metafase y anafase
MITOSIS: Telofase
LA MEIOSIS
• En las gametas la cantidad de
cromosomas es exactamente la mitad
de las células somáticas, existiendo
sólo uno de cada clase.
• Esto ocurre porque son células
destinadas a unirse, así cuando un
espermatozoide fecunda a un óvulo se
reconstituye el número normal de
cromosomas de la especie.
• La constancia del número de
cromosomas en las sucesivas
generaciones queda asignado por el
proceso de meiosis, un tipo particular
de división nuclear propia de los
eucariontes, que consiste en dos
divisiones consecutivas, que
comienzan en células diploides en las
cuales el número de cromosomas se
reduce a la mitad.
La profase I de la mitosis
consta de los siguientes
períodos.
1. Leptoteno
2. Cigoteno
3. Paquiteno
4. Diploteno
Recombinación o
crossing-over
(Animación a pantalla completa)
Telofase I tardía
El producto de la meiosis:
los gametos haploides.
Continúa …
Gametogénesis (1ª parte)
Gametogénesis (2º parte)
Comparación entre los procesos de
mitosis y meiosis
• Animación comparativa entre mitosis y meiosis:
http://www.pbs.org/wgbh/nova/baby/divi_flash.html
