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¡Descarga ciclo celular. biologia celular y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity! CICLO CELULAR EL CICLO CELULAR El ciclo celular es una serie ordenada de procesos que dan lugar a la división celular, donde se producen dos células hijas con la misma dotación cromosómica que la célula paternal. Para ello, los cromosomas se duplican durante la fase S (cada cromosoma presenta dos cromátidas hermanas idénticas), las cromátidas se separan en la mitosis, y, por último, las células hijas separan su citoplasma en la citocinesis. Es muy importante durante todo el proceso, el control del ciclo celular para garantizar la secuencia correcta. Así, si no se ha completado correctamente la fase anterior el ciclo no continuará. Por ello, antes de dividirse, la célula tiene que crecer y haber duplicado tanto el material genético como los orgánulos. En mamíferos el ciclo tiene una duración de 24 horas, pero es variable según célula y especie. Se compone de INTERFASE: Fase G1, Fase S y Fase G2; y MITOSIS (más citocinesis). MITOSIS. Fases: Profase: Se produce la condensación del DNA (cromosomas), con dos cromátidas (o moléculas de DNA) idénticas unidas por el centrómero. Además, se desensambla la envuelta, Golgi se rompe en vesículas, el citoesqueleto se desmonta y comienza el ensamblaje del huso mitótico. Prometafase: Se produce la unión entre el cinetocoro y el huso mitótico, el cromosoma comienza a migrar al ecuador. Metafase: Los cromosomas están alineados en el ecuador de la célula, unidos al huso mitótico. Anafase: Las cromátidas hermanas se separan, migran hacia polos opuestos. Telofase: El huso se desensambla, se descondensa el DNA y se vuelven a formar la envuelta, el RE y Golgi. A continuación, se produce la citocinesis. CONTROL DEL CICLO CELULAR La célula cuenta con todo un sistema de proteínas reguladoras para garantizar que se sigue la secuencia establecida y que el proceso se completa correctamente (fase anterior completa para que inicie la siguiente). Algunas de esas proteínas son los interruptores binarios, que reciben una señal de activación de la etapa a la que dan comienzo, de forma completa e irreversible. Por ejemplo, las células que se encuentran en la fase G1 deben contar con el tamaño adecuado y la maquinaria necesaria para pasar el primer punto de control o START, que le permitirá pasar a fase S. Una vez pasado este punto se lleva a cabo la replicación del DNA, aunque se eliminen las señales. Si la célula no cumple esos requisitos puede pasar a fase G0, un estado de reposo en el que permanecen hasta que reciben un estímulo (mitógenos, factores de crecimiento…) que las hace volver a G1 e iniciar el ciclo de nuevo. La mayoría de las células eucariotas cuentan con 3 puntos de control. El ciclo puede bloquearse si existe algún problema, gracias a frenos moleculares (señales negativas) capaces de detener el ciclo en esos puntos. Mutaciones en los controles dan lugar a divisiones sin control. Los 3 puntos son: 1. START o entrada a fase S: La célula evalúa si el entorno es favorable y si cuenta con la maquinaria necesaria para iniciar toda la duplicación. 2. G2/M o entrada a mitosis: La célula evalúa si todo el material ha sido duplicado y si su tamaño es el adecuado para poder dividirse. 3. Entrada a anafase: La célula evalúa si los cromosomas están unidos al huso para comenzar con la anafase y progresar hacia la citocinesis. CONTROL: QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINAS (CDK) Es una proteína quinasa heterodimérica, es decir, presenta diferentes subunidades: - Subunidad reguladora: CICLINA. Su concentración varía en función de la fase del ciclo celular en la que se encuentre la célula. - Subunidad catalítica: CDK. Es la que cuenta con actividad quinasa. Permanece inactiva hasta que la unión de la ciclina la activa. Existen diferentes tipos de CDK y de ciclinas, de modo que, una CDK puede unir diferentes ciclinas. Así, en función del binomio formado se fosforilan unas u otras proteínas diana. Tenemos: - CDK de G1: CDK4 o CDK6 - CDK de G1/S: CDK2 - CDK de S: CDK2 - CDK de Mitosis: CDK1 FASE G1 En principio NO hay CDK-ciclinas activas. La célula va creciendo hasta que recibe una señal (mitógenos). Éstas activan a las CDK-G1, que a su vez activan los factores de transcripción para la síntesis de las ciclinas de G1/S y S. Así, alcanza el primer punto de control o START, que marca la entrada en el ciclo celular y es irrevocable. FASE S Se inicia cuando la SCF degrada a CKI (inhibidor de las CDK-S). En ese momento inicia la replicación del DNA. Es semiconservativa, toma una hebra como molde y sintetiza una nueva complementaria a ese molde. Comienza en el origen de replicación (secuencias ricas en A y T (2 puentes de hidrógeno, más fácil desenrollar)) y la lleva a cabo la DNA polimerasa, en sentido 5’-> 3’, con una hebra conductora y otra retrasada. El reconocimiento lo lleva a cabo ORC (Complejo de Reconocimiento de Origen). Reconoce la secuencia y recluta proteínas cargadoras, que permiten la unión de las helicasas para desenrollar la hebra (complejo prerreplicativo). La replicación ocurre solo 1 VEZ POR CICLO. La fase de iniciación se divide en 2 etapas: - Final de mitosis y comienzo de G1: En este momento se ensambla en el origen de replicación todo el complejo prerreplicativo: ORC, las proteínas cargadoras y las DNA helicasas. - Paso de G1 a S: Al activarse las CDK-ciclinas S, las helicasas entran en funcionamiento desenrollando el DNA. En ese momento el complejo prerreplicativo se desensambla y se unen las proteínas que intervienen en la replicación. Se forma el complejo de preiniciación. El ensamblaje en la primera fase se ve favorecido por APC/C (pues degrada el inhibidor de las proteínas cargadoras) y las CDK lo inhiben. Al final de G1 la concentración de APC/C baja por lo que se acumula el inhibidor de las cargadoras y el complejo prerreplicativo se desensambla. Además, las CDK-ciclinas S fosforilan a ORC y las proteínas cargadoras, inactivándolas. FASE M (MITOSIS) En esta fase, una célula (parental) se divide en 2 células hijas, cada una de ellas con una copia idéntica del genoma. Así, se llama mitosis a la separación del material genético y citocinesis a la separación del citoplasma. El proceso se regula en 2 etapas: - 1º Parte: La CDK-ciclina M está activa en el punto de control G2/M (entrada a mitosis) y durante las primeras etapas de la división: profase, prometafase y metafase. Tienen lugar la condensación de los cromosomas, el ensamblaje del huso mitótico, la desorganización de la envoltura nuclear, la migración de las cromátidas a los polos opuestos y la reorganización de citoesqueleto y Golgi. - 2º Parte: El APC/C está presente durante anafase, telofase y citocinesis. Tiene lugar la degradación de la securina (separación de cromátidas hermanas) y la degradación de las ciclinas o la inactivación de CDK. PROFASE Durante esta fase los cromosomas duplicados comienzan a prepararse para su separación:  Se activan los complejos CDK-ciclinas M, cuya síntesis había comenzado previamente en G2. Su concentración es muy alta al entrar en mitosis.  Se condensan los cromosomas. Actúa la condensina, un complejo proteico que utiliza ATP. Para su funcionamiento, las CDK-ciclinas M deben fosforilar las subunidades.  Se separan parcialmente las cromátidas hermanas. Se eliminan las cohesinas de forma parcial, se eliminan en todo el cromosoma excepto en los centrómeros, lugar por el que permanecen unidas las cromátidas hermanas.  Ensamblaje del cinetocoro. Se trata de una estructura proteica situada en la superficie externa del centrómero de cada cromátida hermana.  Ensamblaje del huso mitótico. Se trata de un conjunto bipolar de microtúbulos, cuyos extremos + irradian. Tres tipos: - Microtúbulos interpolares: Los extremos + interaccionan en la parte central del huso mitótico, donde son antiparalelos. Se encargan de aportar integridad mecánica al huso. - Microtúbulos cinetocóricos: En estos, los extremos + están unidos a las parejas de cromátidas hermanas gracias al cinetocoro (estructura proteica del centrómero en cada cromátida hermana). - Microtúbulos astrales: Se extienden desde los polos (centrosoma) e interaccionan con el córtex celular. CENTROSOMA: MTOC Participa en el ensamblaje del huso mitótico, proporcionando dos polos al huso. Al entrar la célula en el ciclo (G1) se duplica (por acción de las CDK-ciclinas G1/S). Se trata de un par de centriolos en perpendicular rodeados de una matriz pericentriolar: - Proteínas sobreenrolladas - CDK y ciclinas (control celular) - Proteínas motoras (de microtúbulos): Quinesinas (+) y Dineínas (-). Al comenzar la mitosis, la actividad de CDK-ciclinas M es alta. Así: - Se ensambla el huso mitótico - Los centrosomas se desplazan hacia los polos de la célula. Los extremos + de los microtúbulos polares interdigitan en el centro de la célula, donde son antiparalelos. - Los anillos de gamma-tubulina forman ásteres, para formar nuevos microtúbulos que formen parte del huso. La actividad de las proteínas motoras es la responsable de la formación del huso y de la separación de los centrosomas: - Las dineínas (en el polo de la célula) provocan el alejamiento de los centrosomas (tiran hacia -). - Las quinesinas quedan en el centro, donde provocan un desplazamiento central que también contribuye al alejamiento de los centrosomas. Para que se lleve a cabo la interacción entre cromosomas y microtúbulos se debe romper la envuelta nuclear: las proteínas motoras y reguladoras están en el núcleo y los centrosomas en el citoplasma. La desorganización de la envuelta es promovida por las CDK-ciclinas M, que fosforilan: - Láminas nucleares. Lamininas, en la cara interna. Se despolimerizan. - Subunidades de NPC. La fosforilación provoca su desestabilización. - Proteínas integrales de membrana interna. Disminuye la afinidad por la cromatina.