Estructura y función del núcleo celular y ciclo celular, Diapositivas de Biología Humana

¡Descarga Estructura y función del núcleo celular y ciclo celular y más Diapositivas en PDF de Biología Humana solo en Docsity! “ Ama lo que haces, aprende cómo ” PROGRAMA DE MEDICINA HUMANA – USMP/FILIAL NORTE   ASIGNATURA: BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR   DOCENTE :  Tema 07: NÚCLEO – NUCLEOLO – CICLO CELULAR DR HECTOR YAIPEN GONZALES PROPÓSITO DE LA SESIÓN DE APRENDIZAJE “ Ama lo que haces, aprende cómo ” Entiende los mecanismos de almacenamiento de información celular en moléculas y reconoce las estructuras y formas usadas para este fin Organela limitada por la envoltura nuclear. Se encuentra en todas las células eucariotas. Aprox 10% vol celular. Alberga casi todo el material genético de la célula. Contiene: • Ácidos nucléicos (DNA y RNA) • Proteínas nucleares (histonas y no histonas) Centro de control. 5 NÚCL EO Funciones: Lugar de replicación y transcripción de ácidos nucleicos Lugar de control genético de las actividades celulares (RNAm). Lugar donde se inicia el ensamblaje de los ribosomas a partir de RNA y proteínas específicas. Almacena la información genética 6 Empalme TranscripciónReplicación y reparación Apoptosis Componentes estructurales NÚCLEO CELULAR RELACION ENTRE NÚCLEO CELULAR Y CITOPLASMA  En el núcleo se sintetiza RNA (transcripción) con información del DNA.  RNAr : nucleolo  RNAm y RNAt : región de la eucromatina.  Replicación (DNA): Núcleo  NUCLEÓTIDOS importados del citoplasma al núcleo. 7 Estructura del complejo de poro nuclear (NCP)  Complejo molecular de simetría octogonal.  Función: “portero” del núcleo  Media intercambio de moléculas entre nucleoplasma y citoplasma.  Iones y metabolitos pequeños difunden a través del NCP.  Moléculas con masa >40kDa requieren transporte activo (carioferinas: proteínas transporte de moléculas a través de envoltura nuclear). 10 Filamentos citoplásmicos Anillo citoplásmico Andamio Canal central Anillo nuclear Cesta nuclear Cada CPN puede: Transportar hasta 60,000 moléculas de proteínas hacia el interior del núcleo. Transporta 50-250 moléculas de mRNA, 10-20 sub unidades ribosómicas y 1,000 tRNA hacia afuera del núcleo. 11 Cada CPN contiene uno o más conductos acuosos a través del cual pequeñas moléculas solubles en agua difunden pasivamente. Intercambio de moléculas a través del complejo de poro nuclear 12 Moléculas de <5000 daltons difunden rápidamene por el CPN (permeabilidad libre) Las proteínas de >60,000 daltons puede a travesar escasamente por difusión pasiva. EXPORTACIÓN A TRAVES DEL PORO NUCLEAR 1 2 3 4 5 6 7 15 Estructura del complejo de poro nuclear (NCP) Funciones: Media el intercambio de moléculas entre el nucleoplasma y el citoplasma. Participa en la regulación de la arquitectura del genoma. Participa en la regulación de la expresión génica. 16 Raices M & D'Angelo M. Nuclear pore complex composition: a new regulator of tissue-specific and developmental functions. Nature Reviews Molecular Cell Biology 13, 687-699 (November 2012) : Complejos de ' poro nuclear observados mediante ME ACSUOCU AGENCIA para la CALIDAD del SISTEMA. UNIVERSITARIO de GALICIA Entidad Europea LAMINA NUCLEAR • Mantiene el núcleo en su forma esférica • Permite el montaje y desmontaje de la envoltura nuclear durante la división celular (desmontaje del núcleo en la mitosis y el montaje del núcleo en las células hijas). • Interviene durante: • Replicación del ADN • Transcripción del ADN • Apoptosis. 20 Lamina nuclear: Laminopatías  Enfermedades humanas asociadas con errores de codificación genética de proteínas de la lámina nuclear. - Distrofia muscular de Emery- Dreifuss - Cardiomiopatía dilatada - Distrofia muscular cintura- extremidades - Charcot-Marie-Tooth tipo 2 - Displasia mandibulo-acral - Progeria  Mutación más común en gen de lamina tipo A (normalmente, mayoría de cells adultas la expresan). 21 Afectan a diferentes tejidos y funciones como: • tejido muscular estriado, • tejido adiposo, • tejido óseo, • el sistema nervioso • el envejecimiento precoz https://www.academia.edu/7896909/Laminopat%C3%ADas. _Enfermedades_de_la_l%C3%A1mina_nuclear Nucleolo Estructurado por proteínas y ácidos nucleicos. 22 Síntesis y ensamblaje de las subunidades ribosomas. Se forma alrededor de repeticiones de DNA ribosomal (rDNA), que codifica RNA ribosomal. Estructura que aparece en el núcleo INTERFÁSICO. Contiene a los cromosomas que se transmiten durante la división celular Cromatina, cromosoma  Cromatina: complejo fibroso formado por DNA y proteínas. (interfase)  Cromosoma: cromatina altamente condensada. (división celular) 25 Cromatina condensada cerca de envoltura nuclear, se fija a lamina nuclear Cromatina difusa Visibles en METAFASE Cromatina • Complejo fibroso formado por DNA y proteínas. • Proteínas : Histonas • Las Histonas:  Arginina  Lisina 26 Cromatina: Puede estar en distintos grados de empaquetamiento • Eucromatina:  DNA menos compacto  Porción más activa del genoma (genes frecuentemente expresados). • Heterocromatina:  DNA más compacto.  contiene DNA infrecuentemente transcrito.  Tipos: - Constitutiva: en estado condensado en toda célula y en todo momento (DNA silencioso). - Facultativa: cromatina específicamente inactivada durante ciertas fases de la vida del organismo (cromosoma X inactivo). 27 Clasificación de los cromosomas por la localización del centrómero: Metacéntrico: centrómero central. Submetacéntrico: centrómero cerca del centro. Acrocéntrico: centrómero cerca al extremo. Telocéntrico: centrómero al final de las cromátides. 30 En cromosomas no metacéntricos: Brazo corto es denominado brazo p (¨petit¨). Brazo largo es denominado brazo q 31 32 Cariotipo humano: 23 pares de cromosomas (incluyendo cromosomas sexuales. El centrómero ocupa posiciones características en los cromosomas homólogos Histonas: • Responsables del plegamiento y empaquetamiento del DNA (nucleosoma). • Intervienen en regulación de genes. Tipos: H1 (30 millones de moléculas) H2A (02 unidades) H2B “ H3 “ H4 “ 35 OCTÁMEROS 36 Unidad fundamental de la cromatina, organización del DNA en células eucariotas Nucleosoma: • 146-150 pares de bases (bp) de DNA alrededor de octámero de histonas. • Primer nivel de compactación del genoma en eucariotas. • DNA unido a nucleosoma es menos accesible a factores reguladores que DNA libre de nucleosoma 37 Solenoide 1er nivel de empaquetamiento 2do nivel de empaquetamiento 40 Empaquetamiento del DNA en cromosoma mitótico 41 Nucleosomas forman “cuentas” en la “cuerda” de DNA. Molécula de DNA se une a histonas formando gran número de nucleosomas. Grupos de nucleosomas se enrollan en vueltas cada vez más grandes hasta fibras de comatina supercondensada y superenrollada Las vueltas se unen para formar lazos. Los lazos se enrollan mucho más, formando un cromosoma FACULTAD DE MEDICINA HUMANA CICLO CELULAR Sl A ACSUCU AGENCIA para la CALIDAD del SISTEMA. UNIVERSITARIO de GALICIA Entidad Europea Interfase G1: • Actividad bioquímica intensa. • Célula aumenta de tamaño. • Aumento de proteínas, lípidos y organelas. • Centrosomas inician separación y duplicación 45 Interfase G1: • Duración variable, depende del tipo de célula. • Algunas células ingresan a: G0: • “quiescente” ¿? • Ausencia de señales para mitosis • Represión activa de genes necesarios para mitosis. • Re-ingreso depende de señales internas y externas. 46 Interfase S: Replicación de DNA. Síntesis de histonas y otras proteínas asociadas a DNA. 47 A 5 USMP SIS aio 2 SAN MARTIN DE PORRES FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Interfase Profase Prometafase Metafase Anatfase Teloftase Interfase Reorganización Desorganización Transporte Cuerpos | prenucleolares Nucléolo > | Nucléolo Ñ Y Fuente: Ricardo Paniagua, Manuel Nistal, Pilar Sesma, Manuel Álvarez-Uría, Benito Fraile, Ramón Anadón, Francisco José Saéz: Biología celular y molecular, 4e. Derechos (0 McGraw-Hill Education. Derechos Reservados.  para la división empiezan a montarse; los cro empiezan a condensarse  E VERITAS | J S MP vs NOVA FACULTAD DE L48 Y SAN MARTIN DE PORRES MEDICINA HUMANA FASE «M» División del núcleo o cariocinesis Sl A Y AGENCIA paraa CALIDAD del SISTEMA UNIVERSITARIO de GALICIA Entidad Europea E 5d] USMP vs FACULTAD DE ES MEDICINA HUMANA Regulación del ciclo celular Lectura tomada de Curtis. Biología. Pág 130-131. Helena Curtis, Adriana Schnek PALABRA CLAVE: «Pierde capacidad de REGULAR el ciclo celular Regulación del ciclo celular Influyen en crecimiento y división celular: – Falta de nutrientes. – Cambios en Tº y pH. – Contacto con células vecinas (inhibición dependiente de la densidad). – Hormonas – Factores de crecimiento – Interacción célula-célula – Interacción célula matriz extracelular. 57 La célula “decide” si va a dividirse o no. Regulación del ciclo celular Puntos de control del ciclo celular Punto de “restricción” (punto R): En fase G1 tardía A veces antes de punto R, pasan de G1 a G0 Pasado el punto R la célula está obligada a seguir el resto de las fases del ciclo y dividirse. 60 Regulación del ciclo celular Puntos de control del ciclo celular Punto de control en la fase S: Asegura que duplicación sólo ocurra una vez por ciclo. Evalúa daño de DNA y presencia de fragmentos de Okasaki * (cadenas cortas de ADN recién sintetizadas en la hebra discontinua. Estos se sintetizan en dirección 5'→3' a partir de cebadores de ARN que después son eliminados) 61 Regulación del ciclo celular Puntos de control del ciclo celular Punto de control en la fase G2: Célula evalúa si está lista para entrar en mitosis. Mecanismo de seguridad, sólo entra en mitosis si ha duplicado correctamente su material genético. Evalúa daño de DNA. 62 Factor promotor de la fase M Pone en marcha el mecanismo de la mitosis La quinasa empieza a actuar Pone en marcha el mecanismo de replicación del DNA P P M G1 S G2 Cdk ciclina mitótica ciclina D Control del ciclo celular 65 Regulación del ciclo celular • Kinasas dependientes de ciclina (Cdk): – Activan otras proteínas por fosforilación. – Se encuentran en niveles casi constantes durante el ciclo celular. – En células eucariotas en todo el ciclo celular. – Tipos: • Cdk de G1 (Cdk4, Cdk6) • Cdk de Fase S (Cdk2) • Cdk de Fase M (Cdk1) 66 y E CL NAS M ¿DNA completamente rep Lado? A Ciclina B_ ¿Tamaño celular correcto? —> Control de / a : > entrada en mitosis es) ¿Ambiente favorable? Sab VERITAS E Pa al O] Y S a PAE Detención de la síntesis de ANA Disminución de la síntesis proteica Bajos niveles de cAMP Replicación de la heterocromatina o CICLINAS G, Replicación del DNA Ciclina D ricoenA y T y Cdkd o A Cdk6 Y Replicación del DNA rico en C y G CICLINAS G,/S Ciclina E Control de entrada en interfase ¿Tamaño celular correcto? CICLINAS $ ¿Ambiente favorable? Fuente: Ricardo Paniagua, Manuel Nistal, Pilar Sesma, Manuel Álvarez-Uria, Benito Fraile, Ramón Anadón, Francisco José Saéz: Biología celular y molecular, 4e. Derechos () McGraw-Hill Education. Derechos Reservados. Entidad Europea Regulación del ciclo celular • Complejo promotor de anafase/ciclosoma (APC/C): – En núcleo de células en interfase y en todo el citoplasma durante división celular. – Degrada germinina (proteína que protege DNA recién sintetizado de re-replicación). – Sin APC/C las células: • no podrían separar sus cromátidas hermanas en anafase. • no podrían salir de la mitosis y dividirse en dos células hijas. • No podrían iniciar los pasos necesarios para la replicación del DNA en la fase S. 70 “ Ama lo que haces, aprende cómo ” RETROALIMENTACIÓN Y CONCLUSIONES NÚCLEO CELULAR El componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al microscopio es el núcleo. Es el centro de control celular y encierra la información genética que le otorga a cada célula las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias  La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula Aunque el interior del núcleo no contiene ningún subcompartimento membranoso, su contenido no es uniforme, existiendo una cierta cantidad de cuerpos subnucleares compuestos por tipos exclusivos de proteínas, moléculas de ARN y segmentos particulares de los cromosomas. El mejor conocido de todos ellos es el nucléolo, que principalmente está implicado en la síntesis de los ribosomas. Tras ser producidos en el nucléolo, éstos se exportan al citoplasma, donde traducen el ADN “ Ama lo que haces, aprende cómo ” RETROALIMENTACIÓN Y CONCLUSIONES La división celular es la parte del ciclo celular en la que una célula inicial (llamada "madre") se divide en dos para formar dos células hijas. Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los organismos pluricelulares con el crecimiento de los tejidos y la reproducción vegetativa en seres unicelulares. El comienzo de este ciclo inicia con la preparación de la célula, donde ocurre la INTERFASE con las etapas G1,S y G2 antes de entrar a mitosis, donde ya sedivide La finalidad de la mitosis es asegurar que el material de la célula madre se reparte equitativamente entre las dos células hijas.