NUCLEO Y CICLO CELULAR

CICLO CELULAR DEFINICIÓN. Es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo en el cual una célula crece y se divide originando dos células hijas.

Consideraciones previas Las células proliferan aumentando su contenido de moléculas y organelos. Originan 2 células hijas genéticamente idénticas. Las células que se encuentran en el ciclo celular se llaman proliferantes Las células que están fuera del ciclo celular se llaman quiescentes La duración media del ciclo celular es de 24 horas aprox.

FASES DEL CICLO CELULAR Etapa M: división celular Etapa de Interfase: la célula realiza sus funciones específicas. Se divide en: G1, S y G2.

ETAPA M Mitosis: profase metafase anafase telofase Meiosis: primera división meiótica segunda división meiótica

ETAPA DE INTERFASE Fase G1: Crecimiento celular y síntesis de ARN, dura entre 6 – 12 horas Fase S: Replicación o síntesis de ADN, dura entre 6 – 8 horas. Fase G2: Continua la producción de proteínas y ARN, duplicación de centriolos, dura entre 3 y 4 horas

Transiciones principales: Regulación En los puntos de chequeo se comprueba la fidelidad de las condiciones, si no se cumplen, se repara el daño a muere la célula. Transiciones principales: Paso de G0 a G1 / comienzo de la proliferación Paso de G1 a S / iniciación de la replicación. Paso de G2 a M / iniciación de la mitosis. Paso de metafase a anafase

Regulación (genes) Genes que codifican proteínas para el ciclo. Protooncogenes. Genes supresores de tumores

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El núcleo en interfase Situación variable Orgánulo celular intensamente basófilo, positivo con la técnica de Fuelgen, posee un díámetro entre 5-15µm, rige la herencia y las funciones celulares. Situación variable Numero: mayormente uno, células binucleadas, multinucleadas Posición: mayormente centro geométrico, algunos en posición excéntrica. Volumen: se corresponde con el volumen del citoplasma(5-15µm) Forma: variable depende mucho de la forma de la célula, aplanados por ej.

Componentes del núcleo en interfase Cromatina Envoltura nuclear Nucléolo Matriz nuclear y nucleoplasma

Cromatina Se localiza preferentemente en la periferia del nucleo, compuesto por ADN y proteínas. Heterocromatina: forma condensada, inactiva. Eucromatina: forma extendida, funcional.

Niveles de organización de la Cromatina Nucleosomas: formados por aprox. 146 pb asociados a un octámero de histonas, forma de disco, con diámetro de 11nm. La fibra de 30nm(selenoide): conjunto de 6 nucleosomas. Cromosomas (máximo nivel de condensación del ADN)

Envoltura nuclear No es visible al microscopio óptico, formado por una doble membrana que posee numerosos poros, esta estructura crea y mantiene una estructura tridimensional.

Nucléolo Estructura nuclear de las células eucaíóticas donde tiene lugar la síntesis y procesamiento del ARNr, así como el ensamblaje con proteínas ribosomales formando las subunidades de los ribosomas Componente granular. Los centros fibrilares. El componente fibrilar denso. La matriz nucleolar Diapositiva. 9

FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

Dogma Central de La Biología

Etapa G1 del ciclo celular Se inicia inmediatamente después de la etapa M y es la previa a la etapa S, presenta alta síntesis de ARN y proteínas, procesos conocidos como la transcripción y la traducción respectivamente, esta etapa se caracteriza por un elevado consumo de nutrientes y tarda de 6 a 12 horas

Eventos nucleares durante la etapa G1: Transcripción genética. Proceso de síntesis de ARN a partir del ADN, el proceso necesita de polimerasas , ocurre en el núcleo de la célula eucariótica. Se realiza por complementariedad de bases. Es un proceso gradual y repetitivo. La síntesis es unidireccional . Es antiparalelo. Está acoplado a la hidrólisis del pirofosfato.

Requerimientos Un gen que codifique al ARN. Los ribonucleótidos que sirven de sustrato. Una enzima ARN polimerasa Factores de trascripción. Enzimas especiales que se encargan de la funcionalidad

Gen y Genoma GEN.- Es la unidad básica de la herencia de los seres vivos . Es una secuencia lineal de nucleótidos de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición determinada llamada locus.

GENOMA.- Conjunto de genes contenidos en una célula. No se debe olvidar que no todo el ADN se encuentra en el núcleo sino también en las mitocondrias por lo que se habla de Genoma Mitocondrial. El genoma nuclear tiene 7,1 x 109 pares de bases

Datos previos de genética La célula humana contiene aprox. 50 000 genes. Sólo alrededor del 1 % del genoma codifica para síntesis proteica. La mayor parte del ADN está implicada en mecanismos de regulación o en funciones aún desconocidas. La secuencia genómica es casi (99.9%) exactamente la misma en todas las personas. El cromosoma 1 tiene 2.968 genes y el Y 231. Se han identificado alrededor de 3 millones de localizaciones en el genoma donde existen diferencias de una base en distintos humanos.

Estructura fina de los genes Zona Estructural. ---- exones e intrones Zona Reguladora. ---- Promotor[regulación de la expresión de la zona estructural.] Contiene al SIT, que corresponde a la designación +1 por su relación con el primer nucleótido que se incorporará. Dentro del Promotor están las cajas: TATA, CAAT, GC a las que se unen factores de transcripción.

Otras secuencias que controlan la expresión de los genes Elementos de respuesta. Potenciador Silenciadores

Otros términos usados Upstream o por delante del SIT Downstream o por detrás del SIT

Etapas y eventos fundamentales de la transcripción Preiniciación: ensamblaje del sistema sintetizador Iniciación: colocación del primer o primeros precursores. Elongación: crecimiento de la cadena. Terminación: fin del proceso. Posterminación: modificaciones que experimenta la molécula hasta ser totalmente funcional.

Preiniciación Es la etapa en la que se produce el reconocimiento del promotor por factores de transcripción que al unírsele permiten la unión de la ARN polimerasa, su ubicación en el sitio de iniciación y la separación de las bandas del ADN

Iniciación Consiste en la formación de un pequeño segmento de ARN, por la polimerización de ribonucleótidos mediante la formación de enlaces 3’ – 5’ fosfodiéster, catalizado por la ARN polimerasa.

Elongación Durante esta etapa la ARN polimerasa continúa agregando ribonucleótidos. Esta es la etapa más repetitiva de la transcripción.

Terminación El crecimiento de la cadena de ARN continúa hasta que la ARN polimerasa reconoce una señal en el ADN que indica la terminación del procesos y se libera la cadena recién formada o transcripto primario.

Posterminación Serie de procesamientos al transcripto para hacerlo totalmente funcional

Inhibidores de la transcripción Rifampicina Dactinomicina (Actinomicina D)

Eventos citoplasmáticos durante la etapa G1: Traducción genética La traducción es el proceso mediante el cual se produce la síntesis de proteínas, ocurre en el citoplasma y para la mayoría de las proteínas es de forma continua durante todo el ciclo celular excepto en la etapa M

Código genético En 1968, Nirember y Khorana fueron galardonados por sus contribuciones al conocimiento del mismo con el premio Nobel. El código genético es lenguaje necesario para expresar la información genética en la síntesis proteica. La unidad de codificación es el codón, son 64. Tiene carácter degenerado o redundante (excepto Metionina y Triptófano)

STIOS FUNCIONALES DEL RIBOSOMA. Sitio A: Por donde entran los ARNt Sitio P: Es el lugar que ocupa el peptidil-ARNt Sitio E: Corresponde al sitio ocupado por el ARNt sin el amonoacil ni el peptidil antes de abandonar el ribosoma.

Características de la traducción Es un proceso gradual y repetitivo. La síntesis es unidireccional. Es colineal a la lectura del ARNm. Está acoplado a la hidrólisis del GTP.

Requerimientos ARNm que contiene la información de la proteína que se va a sintetizar. Aminoácidos ARNt que transfieran los aminoácidos al ribosoma. Proteínas enzimáticas y no enzimáticas (factores de transcripción). Ribonucleósidos trifosfatados como fuente de energía.

Etapas y eventos fundamentales Preiniciación: activación de los aminoácidos. Iniciación: formación del complejo de iniciación. Elongación: crecimiento de la cadena. Terminación: fin del proceso. Posterminación: dar funcionalidad a la molécula.

aAa+AMP + ARNt aa-ARNt + AMP Preiniciación La activación de los aminoácidos. Esta etapa ocurre en el citoplasma y consiste en la unión de cada aminoácido con su ARNt específico. Las enzimas que catalizan estas reacciones son aminoacil-ARNt sintetasas aa+ATP aa-AMP+PP aAa+AMP + ARNt aa-ARNt + AMP

Iniciación Ocurre la identificación del codón de iniciación [AUG] por el ribosoma con la ayuda de múltiples factores de iniciación (eIF). Etapas: Disociación del ribosoma en sus dos subunidades 40S y 60S. Unión del eIF-3 a la menor y del eIF-6 a la mayor. Formación de un complejo ternario: eIF-2-GTP-Met-ARNtiMet. Unión del complejo ternario a la subunidad menor del ribosoma. Reconocimiento del cap del extremo 5’ del ARNm por eIF-4F e incorporación a la subunidad menor. Proceso de scanning, requiere de energía y factores de iniciación adicionales. La subunidad mayor se une a la menor cuando alcanza [AUG]. eIF-5 hidroliza al GTP(estaba unido a eIF-2) y libera factores restantes. El ARNt iniciador queda posicionado en el sitio P.

Elongación ETAPAS Los aa-ARNt se unen a eEF-1 en presencia de GTP. Entran al sitio A El complejo ternario entra al sitio A regido por la complementariedad codón-anticodón. Ocurre la formación del enlace peptídico Ocurre la translocacion con eEF-2 y con energía de GTP. Se repiten los eventos hasta que llegue un codón de terminación FIN.

Terminación El codón de terminación es reconocido por un factor de liberación unido al GTP, dicho complejo se une al ribosoma en el sitio A y la hidrólisis del GTP produce la liberación de la cadena polipeptídica y el desensamblaje de la maquinaria sintetizadora.

Posterminación Eliminación de aminoácidos de los extremos y/o interior de la cadena. Transformación de aminoácidos en reacciones de hidroxilación, ocurre en el retículo endolásmico. Incorporación de grupos prostéticos. Incorporación de metales en las metaloproteínas. Formación de enlaces disulfuros. Glucosilaciones Ensamblaje de subunidades en las proteínas oligoméricas.

Direccionamiento de proteínas (nociones)

Niveles de control de la expresión genética en eucariontes ETAPA DE CONTROL CARACTERISTICAS SOBRE LAS QUE RECAE ESPECIFICIDADES SI HAY: Control pre-transcripcional Accesibilidad al ADN para la transcripción: -Condensación de la cromatina. -Metilación Control transcripcional -Frecuencia/velocidad de la transcripción -Velocidad de elongación del ARN (poco regulada). -Eficacia de la terminación de la transcripción Puntos de inicio accesibles. Factores de transcripción. Eficacia de los promotores. Control del procesamiento de ARN Control del transporte de ARN Control de la degradación del ARN Control de la traducción -Velocidad de procesamiento. -Maduración alternativa. -Selección de qué ARNs son transportados. -Transporte activo a través del poro nuclear. Estabilidad del ARNm maduro -Frecuencia/velocidad de inicio de la traducción. -Velocidad de elongación del péptido. -Eficacia de tenninación de la traducción. Corte y empalme. Modificaciones -Selección del ARNm a traducirse. -Eficacia de los complejos de iniciación. Control de procesamiento de proteínas -Eficacia de las modificaciones postraduccionales.