Tema 13. El Núcleo (PDF)

TEMA 13. EL NUCLEO OBJETIVOS ▪ Conocer como se organiza la envuelta nuclear, complejo del poro y qué tipo de tráfico de sustancias hay a través del poro. Conocer como se organiza la lámina nuclear. ▪ Cromatina: estructura. Niveles de condensación de la cromatina. Eucromatina y heterocromatina. ▪...

TEMA 13. EL NUCLEO OBJETIVOS ▪ Conocer como se organiza la envuelta nuclear, complejo del poro y qué tipo de tráfico de sustancias hay a través del poro. Conocer como se organiza la lámina nuclear. ▪ Cromatina: estructura. Niveles de condensación de la cromatina. Eucromatina y heterocromatina. ▪ Conocer la estructura y función del nucleolo ▪ Conocer qué es un cariotipo y qué información obtener a partir de su análisis. CONTENIDOS ▪ Estructura del Núcleo Interfásico ▪ Nivel es de organización de la cromatina ▪ Cromosomas metafásicos ▪ Nucleolo ▪ Cariotipo GENERALIDADES DEL NUCLEO ▪ Diferencia básica entre células procariotas y eucariotas. ▪ Estructura constante en casi todas células eucariotas durante la interfase o reposo. ▪ La forma del núcleo se adapta generalmente a la de la célula, aunque en ocasiones es muy irregular e incluso ramificado. Generalmente uno ▪ Presenta envoltura nuclear ▪ Dos estados diferenciados: interfase y en división (mitosis o meiosis) ▪ En el núcleo se almacena la información genética de la célula Núcleo POLILOBULADO Células en DIVISION e INTERFASE Célula PLURINUCLEADA  FUNCIONES DEL NUCLEO DOGMA BIOLOGIA MOLECULAR ✓Replicación y transcripción de los ácidos nucleicos ✓Almacena la información genética pasándola a las células hijas en el momento de la división celular ✓Controla todas las actividades celulares a través del ARNm PROCESOS GENÉTICOS NÚCLEO INTERFÁSICO Membrana plasmática Procesos genéticos que tienen lugar en el núcleo interfásico: Envoltura nuclear 1. Duplicación del DNA NÚCLEO 2. Transcripción del DNA DNA 3. Maduración del RNA transcripción 4. Biosíntesis de Ribosomas RNA maduración RNA Interviene en la síntesis de todos los ARN: RNA 1. ARN mensajero traducción 2. ARN ribosomal 3. ARN de transferencia Proteína CITOPLASMA NUCLEO INTERFASICO: ESTRUCTURA Membrana externa Espacio Retículo Lámina nuclear perinuclear Membrana interna endoplásmico liso ribosomas Complejo del poro nucleolo Retículo endoplásmico cromatina rugoso NUCLEO INTERFASICO: Envoltura nuclear 2 membranas paralelas que se fusionan en algunos puntos formando poros Membrana Nuclear Externa: Se continua con el RER y tiene ribosomas unidos Membrana Nuclear Interna: con proteínas integrales unidas con lámina nuclear Espacio Perinuclear FUNCIONES: 1- Separar el nucleoplasma del citoplasma para impedir con ello la acción de los enzimas del citoplasma en el núcleo. 2- Regular el paso de sustancias gracias a las proteínas que circundan los poros. NUCLEO INTERFASICO: Lámina nuclear o fibrosa ▪ Capa proteica de filamentos intermedios (laminas) ▪ Adosada a membrana interna ▪ Mantiene estructurada la envuelta nuclear, dando forma al núcleo ▪ Está implicada en la estructuración de la cromatina en la interfase ▪ Dirige la desaparición y reorganización de las membranas nucleares al comienzo y al fin de la división celular, respectivamente Láminas sufren fosforilaciones durante la prometafase ocasionando su desensamblaje Láminas sufren DESfosforilaciones durante la telofase ocasionando su ensamblaje NUCLEO INTERFASICO: Complejo poro ▪ Permiten y regulan el intercambio entre el citoplasma y el núcleo: ▪ Entrada de proteínas (histonas, DNAs y RNAs polimerasas, factores de transcripción) ▪ Salida de ARNs y subunidades ribosomales ▪ Esencial este intercambio para mantenimiento de composición y regulación de expresión del material genético ▪ Aumenta su número con la actividad transcripcional Alrededor de 2000 poros por célula. Son estructuras dinámicas, capaces de formarse y desaparecer, dependiendo del estado funcional de la propia célula (mayor número en células más activas). Están distribuidos regularmente.  NUCLEO INTERFASICO: Complejo poro Anillo (formado por más de 50 proteínas (nucleoporinas) dispuestas en octógonos) Lámina fibrosa Diafragma: deja libre sólo unos 10 nm Las proteínas con un tamaño inferior a 50 kDa, pasan por difusión pasiva en ambas direcciones y mayor de 50 KDa deben ser reconocidas y asociarse a proteínas especiales para su entrada (IMPORTINAS) y salida (EXPORTINAS) del núcleo y dependiente de Ran-GTP NUCLEO INTERFASICO: Matriz nuclear o Nucleoplasma ▪ Fase acuosa donde se localizan enzimas, proteínas, nucleótidos de ADN y ARN relacionadas con el metabolismo de los ácidos nucleicos, H2O e iones ▪ En él se encuentra el nucleolo y la cromatina ▪ Funciones: Síntesis de ARNm, ARNt y ARNn (ARNr inmaduro), y replicación de ADN  NUCLEOLO ▪ Corpúsculos internos carentes de membrana situados en el interior del núcleo interfásico. ▪ Desaparecen durante la división y aparecen al constituirse un nuevo núcleo. ▪ Está constituido por ARNn y proteínas. ▪ Lugar de transcripción de ARNr ▪ Síntesis y ensamblaje de ribosomas. Esquematizan las regiones NOR en los 5 cromosomas humanos. Los ARNr 28S, 18S y 5.8S resultan de la maduración síntesis de ribosomas y transporte de del ARN 45S. El ARNr 5S proviene de otra región del núcleo moléculas entre el citoplasma y el núcleo  NUCLEO INTERFASICO: Cromatina ▪ Formada por filamentos de ADN desespiralizados (genoma) y proteínas asociadas (histonas…) ▪ En interfase la cromatina está descondensada al máximo, para posibilitar la replicación y la transcripción. ▪ Mediante la condensación las secuencias de ADN se vuelven inaccesibles (represión génica) con lo que es la expresión morfológica de la inactivación de la cromatina. En cada tipo de célula algunos genes están en actividad y los demás quedan bloqueados Cromosoma Superespiralización 700 nm 300 Nucleosoma Filamento de ADN nm 10 Espiralización de 2º grado nm 30 nm Doble hélice de ADN Espiralización de primer grado NUCLEO INTERFASICO: Cromatina Nucleosoma Controla la expresión génica modificando la estructura de la cromatina (empaquetamiento) – Octámero 4 heterodímeros – 2 H2A-H2B – 2 H3-H4 – 1 H1 (linker) – 200 pb – 2 vueltas  NUCLEO INTERFASICO: Cromatina HET Estas fibras exhiben regiones llamadas: EU Eucromatina Mas desenrolladas NL Activa transcripcionalmente (genes que se expresan) Heterocromatina partes de los cromosomas que permanecen condensadas durante la interfase Inactiva transcripcionalmente (sin información) Cerca de la envoltura nuclear Secuencias repetidas en Telómeros, centrómeros Inactivación cromosoma X (corpúsculo de Barr) heterocromatina constitutiva: siempre condensada en todas las celulas, sin información genética y corresponde al 10-20 % de la heterocromatina total del núcleo; ej telomeros heterocromatina facultativa: según tipos celulares y momento del ciclo celular puede pasar de heterocromatina a eucromatina y viceversa; ej corpúsculo de Barr La manera de equilibrar la información: para compensar la dosis génica entre machos y hembras, las células recurren a la inactivación transcripcional de uno de los CR X, mediante heterocromatizacion del mismo  NUCLEO INTERFASICO: Cromatina Inactivación del cromosoma X al azar La heterocromatización se mantienen las células somáticas, pero revierten las células germinales, de tal modo que todos los ovocitos haploides contienen un cromosoma X activo NUCLEO EN DIVISION: CROMOSOMAS Telómero: región más distal de El cromosoma las cromátidas metafásico está constituido por dos cromátidas unidas por el centrómero que divide a la cromátida Cinetocoro en dos brazos. CENTROMEROS - Constricción primaria - ADN repetitivo - Distribución correcta en la división - Unión a huso mitótico - Proteínas del cinetocoro - Cromatidas hermanas permanecen unidas mediante cohesinas  TELOMEROS ▪ TELOMEROS: Secuencias en tándem de ADN (TTAGGG) de longitud variable entre 3-20 kb ▪ TELOMERASA: enzima responsable del mantenimiento de la longitud de los telómeros mediante la adición de secuencias repetitivas ricas en guanina, y su actividad se observa principalmente en gametos, células madre y células tumorales (células somáticas: pierden dicha actividad) ▪ Células germinales: SI tienen actividad telomerasa ▪ Zigoto: Telómeros con longitud máxima ▪ Células tumorales: 90 % con actividad telomerasa ** Síndrome de Werner Envejecimiento prematuro Acortamiento anormal de telómeros Mas frecuencia de cancer CROMOSOMAS: OTRAS DEFINICIONES IMPORTANTES Cromátida hermana: copias idénticas formadas por la replicación del ADN de un cromosoma Cromosomas homólogos: Cromosomas que tienen la misma secuencia ordenada de genes Gen: fragmento de la doble hélice que codifica información para una característica Cromosoma tras la replicación  CARIOTIPO Conjunto de todos los cromosomas de una célula ordenados, representados fotomicrográficamente, con dos tipos de cromosomas: Cromosomas somáticos o autosomas: comunes en los dos sexos (22 pares) Cromosomas sexuales: determinan el sexo (1 par) CARIOTIPO HUMANO FEMENINO CARIOTIPO HUMANO MASCULINO Según localización del centromero CARIOTIPO El numero de cromosomas es constante en todas las células que pertenecen a un mismo organismo, excepto en las células reproductoras o gametos, que contienen la mitad de cromosomas que una célula normal (n). Número somático (2n): número de cromosomas presente en las células somáticas de un ser vivo. La mayoría de organismos tienen dos juegos de cromosomas (diploides). Ejem: especie humana, 2n=46 Número gamético (n): número de cromosomas cuando se forman las células reproductivas, gametos, que se han reducido a la mitad por medio de una división especial: meiosis.  MUTACIONES CROMOSOMICAS: CAMBIOS A GRAN ESCALA ❑ MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES *Afectan un fragmento de uno o varios cromosomas - DELECIÓN: pérdida de un fragmento; ej Prader Willi - DUPLICACIÓN: un fragmento está representado dos veces en el mismo cromosoma; ej Cri du Chat - INVERSIÓN: un fragmento ocupa una posición invertida: ej hemofilia - TRANSLOCACIÓN: un cromosoma tiene un fragmento suplementario que perteneció a otro cromosoma; ej leucemia mieloide cronica ❑ MUTACIONES CROMOSÓMICAS NÚMERICAS *Afectan al número cromosómico: - a juegos cromosómicos enteros: PLOIDÍAS - TRIPLOIDE (3n) POLIPLOIDÍAS (Xn) - TETRAPLOIDE - a cromosomas individuales: ANEUPLOIDÍAS -TRISOMÍAS, TETRASOMÍAS (2n+1, 2n+2) - MONOSOMÍAS (2n-1) En general, las aneuploidías que afectan a los cromosomas autosómicos son más severas que las que afectan a los cromosomas sexuales  MUTACIONES CROMOSOMICAS NUMERICAS Triploidía: tres juegos cromosómicos Monosomía X0: Síndrome de Turner Síndrome de Klinefelter: Trisomía XXY Trisomía Cromosoma 21: Síndrome de Down MUTACIONES CROMOSOMICAS ESTRUCTURALES cariotipo XY: su cromosoma Y carece de SRY) 1/20.000 mujeres TRANSLOCACION CAMPUS MADRID - VILLAFRANCA ESCUELA DE POSGRADO UCJC WWW.UCJC.EDU Castillo de Alarcón, 49 Calle de Almagro, 5 EMAIL: [email protected] Urb. Villafranca del Castillo 28010 Madrid TEL: +34 91 815 31 31 28692 Madrid