El ciclo celular Regulación

Presentación del tema: "El ciclo celular Regulación"— Transcripción de la presentación:

1 El ciclo celular Regulación
CITOLOGÍA El ciclo celular Regulación Javier Medina Domínguez Se autoriza la utilización de este material con citación expresa del autor del mismo

2 REGULACIÓN DEL CICLO CLEULAR

3 Regulación del ciclo celular
Para el correcto funcionamiento de la célula resulta vital que las diferentes fases del ciclo se sucedan en el orden correcto, pues de lo contrario se producirían errores en la distribución cromosómica o en las propias características del material genético, de consecuencias fatales.

4 Factores de regulación
Factores de crecimiento Son proteínas que se encuentran en la sangre o en el medio extracelular y que activan la síntesis de las ciclinas que inician el ciclo celular, pasando de G1 a S y permitiendo la superación del “Punto R o de no retorno”. Ciclinas Son proteínas reguladoras cuyo nivel varía de modo cíclico con las distintas fases del ciclo celular. Junto con otras proteínas forman los factores promotores, complejos proteicos que regulan el paso de una fase a otra: el aumento de concentración de una ciclina determina el paso a la siguiente fase; posteriormente, estas ciclinas son degradadas y la concentración vuelve al nivel normal. Existen unas diez ciclinas en el ser humano APC (complejo promotor de la anafase) o ciclosoma Es un complejo enzimático que activa la finalización de la mitosis, a la vez que impide que vuelva a producirse una nueva división. Complejo MCM Constituido por 6 proteínas que se unen durante la fase S al ADN permitiendo su replicación. Géminis Una proteína que evita que el ADN se replique múltiples veces tras haber pasado por la fase S.

5 El ciclo, paso a paso Paralelamente debe impedirse que la célula experimente una nueva mitosis, con lo que se promueve la degradación en el proteosoma del factor MPF. Paralelamente debe impedirse que la célula experimente una nueva mitosis, con lo que se promueve la degradación en el proteosoma del factor MPF. Por último, la célula debe situarse en un estado que permita el paso por un nuevo ciclo. Para ello se induce la degradación de la proteína Geminis que bloqueaba la entrada en la fase S. Si la célula, al terminar el ciclo, ya no se divide más, se sintetizan otros factores que hacen pasar la célula a la fase G0. Finalmente, se activa el APC –el complejo promotor de la anafase- que, tras comprobarse la integridad del huso mitótico y la buena colocación de los cromosomas en él, completa la mitosis. La ciclina siguiente forma parte del MPF, el factor promotor de la mitosis, que se encarga de dirigir la entrada de la célula en la mitosis, hasta llegar a la anafase. Las células no se dividen a no ser que determinados factores de crecimiento u hormonas se unan a receptores de membrana específicos. Esta unión dispara la síntesis de ciertas ciclinas (D, E) y, como consecuencia, la superación del punto de no retorno y la entrada en la fase S. A continuación el complejo MCM se une al ADN y, tras comprobarse que la célula se encuentra en condiciones óptimas (tamaño celular suficiente, ausencia de daño en el material genético genético,…) “autoriza” la síntesis de ADN. Luego, las ciclinas de la fase anterior se degradan en una estructura celular: el proteosoma. Paralelamente, aumenta la a G2, tras comprobarse que la replicación concentración de la siguiente ciclina –ciclina A- , que regulará el paso de la fase S ha sido completa y que no se ha producido ninguna alteración genética. Al final de la fase S ha de bloquearse la entrada de la célula en una nueva fase S. De ello se encarga la proteína Géminis. La ciclina A de la fase anterior se degrada en el proteosoma.

6 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la Interfase
ENDORREDUPLICACIÓN Tras la fase S, el núcleo celular no entra en división sino que vuelve a pasar por una nueva fase S. El resultado final puede ser: Politenia. Los cromosomas aparecen formados por 4,8,...n cromátidas, que permanecen unidas y alineadas entre sí. ( cromosomas politénicos o cromosomas gigantes) (En las glándulas salivares de ciertos insectos llegan a cromátidas) Endopoliploidía. Si tras la endorreduplicación se separan las cromátidas por parejas, pueden duplicar, cuadriplicar,... el número de cromosomas, teniendo las células hijas un número poliploide de juegos cromosómicos. Esto proceso es muy común en vegetales, siendo uno de los mecanismos principales de evolución entre las plantas. En animales aparece restringida a ciertas especies partenogenéticas de insectos, crustáceos, anfibios o reptiles; en mamíferos, sólo se da en algunos tejidos, como las células hepáticas o los megacariocitos, las células que por fragmentación originarán las plaquetas, que tras pasar por 7 rondas de endorreduplicación acaban teniendo un núcleo con 128n cromosomas. Son cromosomas interfásicos, visibles por el gran grosor que alcanzan. Aparecen en células metabólicamente muy activas, como las glándulas embrionarias de las larvas de ciertos insectos (tubos de Malpighio, glándulas salivares de dípteros, etc). Las células politénicas no se dividen por mitosis y acaban muriendo. La transcripción de estos cromosomas politénicos es muy espectacular, visualizándose como “puff” o anillos de Balbiani,

7 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la Interfase
HAPLOCROMOSOMAS Es el fenómeno inverso a la endorreduplicación: una célula experimenta nuevas mitosis sin pasar por la fase S. Aparecen así cromosomas metafásicos con una sóla cromátida no pudiendo progresar la mitosis más allá de la metafase.

8 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones de la cariocinesis
C-mitosis Se provoca con ciertas drogas que impiden la formación del huso mitótico. Los cromosomas no pueden migrar a los polos ni existe citocinesis, deteniéndose el ciclo celular en metafase. El tratamiento con colchicina se utiliza para la elaboración de cariotipos y el taxol como antimitótico en las terapias antitumorales. No disyunción del centrómero El centrómero se comporta como una unidad como en la primera división meiótica y todo el cromosoma migra a un polo. La consecuencia es un reparto al azar de los cromosomas y la aparición de mosaicos genéticos.

9 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones de la cariocinesis

10 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la citocinesis
Cariocinesis sin citocinesis. Algunas sustancias, como la cafeína, inhiben las divisiones citoplásmicas en la telofase. El resultado es una célula binucleada que luego puede volver a entrar en mitosis (bimitosis) y originar células polinucleadas. De modo natural se presenta en los estados embrionarios de la mayor parte de los insectos. Se genera así un huevo con miles de núcleos que, posteriormente, migrarán a la periferia donde se individualizarán en células unicleadas. Citocinesis en células anucleadas Esas células pueden obtenerse mediante tratamiento con ciertas drogas, como la citocalasina B. Representa un caso extremo que demuestra que en el citoplasma existen sustancias reguladoras con capacidad de controlar la citocinesis independientemente de la cariocinesis, imposible en este caso al no existir núcleo.

11 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la meiosis
La mayoría se deben a defectos en el sobrecruzamiento y provocan mutaciones cromosómicas estructurales, es decir, reordenamientos, pérdidas o ganancias de genes.

12 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la meiosis
Meiosis aquiasmáticas Sin sobrecruzamiento, como las que presentan algunas especies de insectos (los machos de Drosophila o las hembras del gusano de la seda Bombys mori)

13 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la meiosis
Sobrecruzamiento desigual Se debe a un mal alineamiento de los cromosomas homólogos durante la meiosis, que hace que uno de los gametos lleve menos copias de un gen de lo normal y otros, más copias, produciéndose deleciones y duplicaciones génicas, respectivamente, de gran importancia en la evolución.

14 Alteraciones del ciclo celular. Alteraciones durante la meiosis
No disyunción del centrómero El centrómero se divide anormalmente en la anafase de la primera o de la segunda división meiótica. El resultado genético, tras la fecundación de un gameto normal con uno alterado, es la aneuploidía (número anómalo de cromosomas de un juego). Es el caso del 96% de los casos síndrome de Down (El resto de los caso de mongolismo se producen por traslocación de parte del cromosoma 21 a otros cromosomas, generalmente el 14).

15 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Un cáncer es un estado celular caracterizado por la proliferación incontrolada de ciertas células que acaban produciendo un tumor.

16 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
El origen, aunque diverso, tiene como común denominador la presencia de alteraciones del ciclo celular que impide que la célula deje de dividirse. Así, pues, no es una enfermedad sino un conjunto de enfermedades que comparten algunos rasgos en común: la división incontrolada y su inmortalidad.

17 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Para el desarrollo de un cáncer son necesarias varias mutaciones sucesivas (5-10) (origen multigénico) que acaban desregulando de modo irreversible el ciclo celular y aumentando la probabilidad de que se produzcan nuevos daños genéticos.

18 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Según este modelo, para que se produzca un cáncer son necesarios dos acontecimientos simultáneos: la activación de protooncogenes a oncogenes, genes que estimulan la multiplicación celular la supresión de la apoptosis mediante la inhibición de determinados genes, llamados antioncogenes, que actúan normalmente induciendo la apoptosis de las células dañadas genéticamente o bloqueando su división.

19 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer

20 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Existen dos fases en un cáncer: tumor primario, originado en la zona dónde se encontraba la célula lesionada, y tumores secundarios, producidos por metástasis: migración de las células cancerosas a otros tejidos a través de la sangre y la linfa.

21 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Metástasis

22 Alteraciones del ciclo celular. El cáncer
Las principales causas comprobadas de cáncer son: el tabaco una dieta desequilibrada (exceso de grasas y calorías, ingesta insuficiente de vitaminas antioxidantes aportadas por frutas y vegetales, de fibra o de calcio) infecciones crónicas (como la hepatitis B y C) que producen inflamación crónica y liberación de antioxidantes que causan el daño genético y estimulan la división celular.

23 La apoptosis Toda célula está programada para autodestruirse cuando ha completado su vida fisiológica normal o bien cuando ha experimentado algún daño irreversible de cierta gravedad que pone en peligro a la célula o al tejido en que se sitúa. El mecanismo de autodestrucción de las células se denomina apoptosis.

24 La apoptosis Es, por lo tanto, un mecanismo normal de un organismo sano que lo protege de la degradación progresiva del material genético que tendría lugar por la acumulación de mutaciones a lo largo de la vida del individuo.

25 La apoptosis

26 La apoptosis La apoptosis forma parte también de numerosos procesos naturales: La eliminación de la cola o las branquias del renacuajo en la metamorfosis de los anfibios y la pérdida de las membranas interdigitales en los embriones humanos, definiendo así los dedos. La eliminación de los linfocitos sobrantes tras la defensa frente a una infección. La formación de las células transparentes del cristalino La eliminación de parte del endometrio durante la menstruación. La remodelación de huesos y cartílago. El establecimiento de las redes neuronales en el cerebro que implica la destrucción de las comunicaciones ineficaces o de las neuronas inconexas.