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Objetivos de la regulación a nivel celular
› Armonía estructural, equilibrio celular › Adaptación a condiciones ambientales cambiantes (organismos unicelulares) › Diferenciación celular Objetivos de la coordinación a nivel de organismo › Integración de las actividades celulares de diferentes tejidos, órganos y sistemas › Respuesta coordinada y adaptación a cambios ambientales › Desarrollo
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Niveles de regulación
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Regulación de la expresión génica
Genes constitutivos y genes regulados No todos los genes se expresan simultáneamente ni al mismo nivel Genes constitutivos: se expresan al mismo nivel independientemente de las condiciones ambientales Genes regulados: se expresan a distintos niveles (o no se expresan) dependiendo de las condiciones
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Expresión génica en procariotas: ARNs policistrónicos
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Regulación de la expresión génica en procariotas El operón
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Regulación de la expresión de los genes estructurales
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Operón lac: control negativo inducible
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Operón lac: control negativo inducible
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Operón lac: control positivo inducible
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Operón trp: control negativo reprimible
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Simbiosis Rhizobium-leguminosas
Operón nod en rizobios: control positivo inducible
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Simbiosis Rhizobium-leguminosas
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Simbiosis Rhizobium-leguminosas
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Niveles de regulación en eucariotas
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Regulación de la expresión génica en eucariotas Genes monocistrónicos
La iniciación de la transcripción en eucariotas requiere: Factores de transcripción generales que se unen al promotor Factores de transcripción reguladores activadores (mayoritariamente) o represores, que se unen a secuencias intensificadoras o silenciadoras que pueden actuar a gran distancia y en cualquier orientación. Estas controlan la estructura de la cromatina y la tasa de transcripción reguladores
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
hélice-vuelta-hélice Dominios proteicos clásicos de unión a ADN cremallera de leu
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación a nivel transcripcional. 1.Selección del gen que se transcribe 2.Modificación de la tasa de expresión 3. Uso de promotores alternativos
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Niveles de regulación en eucariotas
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Regulación post-transcripcional
Modificación del extremo 3’: Poliadenilación y uso de secuencias de término alternativas Splicing alternativo Edición del RNA
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Regulación post-transcripcional Procesamiento (splicing) alternativo
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Regulación post-transcripcional Procesamiento (splicing) alternativo
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Regulación post-transcripcional Edición del ARN
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Regulación transcripcional y post-transcripcional múltiple
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Niveles de regulación en eucariotas
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Regulación traduccional y post-traduccional
Silenciamiento de ARN •Velocidad de síntesis de proteínas •Velocidad de degradaciónse proteínas •Modificaciones postraduccionales •Destino diferencial
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Regulación traduccional y post-traduccional siARN
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Regulación epigenética (heredable) Metilación de citosina en islas CpG e Imprinting
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Regulación epigenética (heredable) Acetilación-desacetilación de histonas
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Exclusión alélica (expresión selectiva de uno de los alelos)
Algunos genes expresan sólo el alelo paterno o sólo el alelo materno, pero no ambos. El otro alelo es reprimido 1.Exclusión alélica independiente del origen cromosómico (al azar) a) Exclusión alélica por Inactivación del cromosoma X b) Exclusión alélica por reordenamiento programado del DNA (ej. inmunoglobulinas) c) Exclusión alélica por mecanismos desconocidos (ej. receptores olfativos) 2.Exclusión alélica dependiente del origen cromosómico: imprinting genómico (impronta)
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Exclusión alélica por imprinting genómico
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Señalización celular
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Señalización celular: vías de “entrada” de la señal en la célula
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Percepción de la señal: unión a receptores de membrana o intracelulares
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Posibles tipos de receptores de membrana
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Principales rutas de transducción de señales
Segundos mensajeros
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Cascadas de proteín quinasas
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Cascadas de proteín quinasas
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Segundos mensajeros: AMPc
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Segundos mensajeros: Ca2+
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Segundos mensajeros: IP3 y diacilglicerol
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Los segundos mensajeros pueden activar rutas de quinasas
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Los segundos mensajeros pueden inducir otros segundos mensajeros
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Las distintas rutas de percepción y transducción de señales están interconectadas
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Coordinación a nivel de organismo
Animales •Sistema neuroendocrino Vegetales •Fitohormonas •Fotorreceptores
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Coordinación a nivel de organismo Sistema neuroendocrino de animales
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Sistema neuroendocrino de animales Eje hipotálamo-hipófisis
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Mecanismo de actuación hormonal Hormonas peptídicas
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Mecanismo de actuación hormonal Hormonas esteroideas
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Fotomorfogénesis: El desarrollo etiolado es revertido por la luz
Maíz Guisante Oscuridad PP1701a.jpg Luz
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Fotomorfogénesis Fitocromo: receptor activado por luz roja
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El fitocromo se une a factores de transcripción activándolos
PP1701a.jpg
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Fitohormonas AUXINAS: división y crecimiento celular
AIA (ácido indolacético) CITOQUININAS: división celular zeatina ácido giberélico GIBERELINAS: altura de la planta, floración y germinación ABA (ácido abscísico) ABA: apertura estomática (respuesta a estrés) y dormición de la semilla Etileno H2C=CH2 ETILENO: senescencia y maduración de fruto
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