Tema 9 - Ciclo Celular PDF

Biología TEMA 9: E L C I C L O C E L U L A R. M I T O S I S Y M E I O S I S. D I F E R E N C I A C I Ó N C E L U L A R. Paula Sáez Espinosa [email protected] TEORIA MÓDULO I: Biología Celular General BLOQUE 1: INTRODUCCIÓN Tem...

Biología TEMA 9: E L C I C L O C E L U L A R. M I T O S I S Y M E I O S I S. D I F E R E N C I A C I Ó N C E L U L A R. Paula Sáez Espinosa [email protected] TEORIA MÓDULO I: Biología Celular General BLOQUE 1: INTRODUCCIÓN Tema 1: Contexto histórico e importancia de la Biología Celular en nutrición. Tema 2: La célula: las unidades básicas de la vida. Estructura y organización de la célula procarionte y eucarionte. BLOQUE 2: MEMBRANAS CELULARES Y CITOSOL Tema 3: Estructura, composición y función de las membranas celulares. Membrana celular y endomembranas. Dominios de membrana, cubiertas celulares y compartimentación celular. Tema 4: Compartimento citosólico: citosol, ribosomas, síntesis de proteínas y cambios postraduccionales de las mismas. Proteínas de estrés (chaperonas, ubiquitinas y proteasomas) BLOQUE 3: CITOESQUELETO Y DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE CELULAR Tema 5: Citoesqueleto. Filamentos de actina, microtúbulos y Filamentos Intermedios. Tema 6: Especializaciones de la superficie celular. Mecanismos y moléculas de adhesión celular. Comunicación celular. Mecanismos fundamentales de comunicación celular. BLOQUE 4: ORGÁNULOS MEMBRANOSOS Tema 7: Endomembranas: retículo endoplásmico, complejo de Golgi y trafico vesicular y de proteínas. Mitocondrias e intercambio de materia y energía. Tema 8: Compartimentación nuclear. Carioteca y láminas nucleares. Cromatina, cromosomas y nucléolo. Poros nucleares. Transporte núcleo/citoplasma. BLOQUE 5: RESPUESTA CELULAR Tema 9: El ciclo celular. Mitosis y meiosis. Diferenciación celular. Tema 10: Concepto y mecanismos del crecimiento, diferenciación y renovación celular. Viabilidad y muerte celular. Apoptosis. Biología celular del cáncer. ÍNDICE Generalidades del ciclo celular Sistema de control del ciclo celular Mitosis Meiosis Espermatogénesis / Ovogénesis Generalidades del ciclo celular La función más básica del ciclo celular es duplicar con exactitud la gran cantidad de DNA cromosómico y, después, segregar el DNA en células hijas genéticamente idénticas Introducción a la Biología Celular - Alberts La duración del ciclo celular varía mucho en los distintos tipos celulares Tipo celular Duración ciclo celular Células del embrión temprano de mosca 8 minutos Células del embrión temprano de rana 30 minutos Células de levadura 2 horas Células epiteliales intestino 12 horas Fibroblastos de mamífero en cultivo 20 horas Células del hígado humano 1 año La cromatina se condensa y descondensa en función de la fase del ciclo celular Introducción a la Biología Celular - Alberts El sistema de control del ciclo celular garantiza que los procesos clave del ciclo tengan lugar en la secuencia correcta Introducción a la Biología Celular - Alberts Sistema de control del ciclo celular El sistema de control del ciclo celular depende de la activación cíclica de proteínas cinasas dependientes de ciclinas denominadas Cdk Introducción a la Biología Celular - Alberts  La activación y desactivación de las cinasas en los momentos adecuados dependen, de otro grupo de proteínas del sistema de control: las ciclinas. Las ciclinas no ejercen actividad enzimática por si mismas, sino que deben unirse a las cinasas del ciclo celular para que estas adquieran actividad enzimática. Por lo tanto, las cinasas del sistema de control del ciclo celular se conocen como proteína cinasas dependientes de ciclinas, o Cdk. Las ciclinas se denominan así porque, a diferencia de las Cdk, sus concentraciones varían en forma cíclica durante el ciclo celular. Los cambios cíclicos en las concentraciones de ciclinas contribuyen a la formación y activación cíclicas de complejos ciclina-Cdk. Una vez activados, estos complejos ayudan a desencadenar diversos eventos del ciclo celular, como el ingreso en la fase S o en la fase M. Distintas Cdk se asocian con diferentes ciclinas para desencadenar los diversos eventos del ciclo celular Introducción a la Biología Celular - Alberts La actividad de los complejos ciclina-Cdk depende de fosforilación y desfosforilación Introducción a la Biología Celular - Alberts La actividad de una Cdk puede ser bloqueada por la unión de un inhibidor de CdK Introducción a la Biología Celular - Alberts El sistema de control del ciclo celular utiliza diversos mecanismos para pausar el ciclo en puntos de transición específicos Introducción a la Biología Celular - Alberts Mitosis División celular Introducción a la Biología Celular - Alberts El huso mitótico comienza a ensamblarse en la profase Introducción a la Biología Celular - Alberts Los cromosomas se unen al huso mitótico en la prometafase Introducción a la Biología Celular - Alberts En la metafase, los cromosomas se alinean en el ecuador del huso mitótico Introducción a la Biología Celular - Alberts Tres clases de microtúbulos forman el huso mitótico Introducción a la Biología Celular - Alberts La separasa es la proteasa encargada de romper los enlaces entre las cohesinas que mantienen unidas las cromátidas hermanas Introducción a la Biología Celular - Alberts La envoltura nuclear se reconstruye durante la telofase Introducción a la Biología Celular - Alberts El anillo contráctil de las células animales está compuesto por filamentos de actina y miosina Introducción a la Biología Celular - Alberts Meiosis Tanto la mitosis como la meiosis comienzan con una ronda de duplicación de los cromosomas Introducción a la Biología Celular - Alberts Durante la meiosis I, las cromátidas no hermanas de cada bivalente intercambian segmentos de DNA, generando diversidad genética Introducción a la Biología Celular - Alberts El espermatozoide y el óvulo son producidos por meiosis de células germinales diploides Introducción a la Biología Celular - Alberts Espermatogénesis Ovogénesis  Conceptos esenciales El ciclo celular eucarionte consiste en varias fases distintas. En la interfase, la célula crece y se replica el DNA nuclear; en la fase M, se divide el núcleo (mitosis), seguido del citoplasma (citocinesis). En la mayoría de las células, la interfase comprende una fase S, en la que se duplica el DNA, más dos fases gap: G1 y G₂. Estas fases gap otorgan más tiempo a las células en proliferación para que crezcan y se preparen para la fase S y la fase M El sistema de control del ciclo celular coordina los eventos del ciclo celular mediante la activación y la desactivación secuenciales y ciclicas de los componentes apropiados de la maquinaria del ciclo celular. El sistema de control del ciclo celular depende de un grupo de proteína cinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que se activan de manera cíclica por unión de proteínas ciclinas, y fosforilación y desfosforilación; cuando son activadas, las Cdk fosforilan proteínas clave de la célula. Diferentes complejos ciclina Cdk desencadenan distintos pasos del ciclo celular: G-Cdk impulsa a la célula a través de G₁: G/S Cdk y S-Cdk la impulsa a la fase S; y M-Cdk la conduce a la mitosis. El complejo S Cdk inicia la replicación del DNA durante la fase S y ayuda a garantizar que el genoma se copie una sola vez. El sistema de control del ciclo celular puede demorar la progresión del ciclo celular durante la fase G o S para impedir que las células repliquen DNA dañado. Asimismo, puede retrasar el inicio de la fase M para corroborar la replicación completa del DNA. Los centrosomas se duplican durante la fase S y se separan durante la fase G2. Algunos de los microtúbulos que crecen de los centrosomas duplicados interactúan para formar el huso mitótico. Cuando se rompe la envoltura nuclear, los microtúbulos del huso capturan a los cromosomas duplicados y los arrastran en direcciones opuestas, lo que los ubica en el ecuador del huso metafásico. En la anafase, la súbita separación de las cromátidas hermanas permite que los cromosomas sean arrastrados a polos opuestos; este movimiento es impulsado por la despolimerización de los microtúbulos del huso y por las proteínas motoras asociadas a microtúbulos. En las células animales, la citocinesis es mediada por un anillo contráctil de filamentos de actina y filamentos de miosina, que se ensambla en un punto intermedio entre los polos del huso; en las células vegetales, en cambio, se forma una nueva pared celular dentro de la célula madre para dividir en dos al citoplasma.