Clase 3: Ciclo Celular y Muerte Celular (PDF)

CICLO CELULAR MSC. ERIKA SOFÍA PÉREZ VÉLEZ Renovación Celular Recambio fisiológico de células ocurre en un organismo pluricelular donde existe reproducción y se genera células idénticas a las originales para reemplazarlas. De acuerdo a su capacidad de renovación denotada por su a...

CICLO CELULAR MSC. ERIKA SOFÍA PÉREZ VÉLEZ Renovación Celular Recambio fisiológico de células ocurre en un organismo pluricelular donde existe reproducción y se genera células idénticas a las originales para reemplazarlas. De acuerdo a su capacidad de renovación denotada por su actividad mitótica estas pueden clasificarse como: no tienen la capacidad de dividirse, y se las denomina ‘’posmitóticas’’. Ej: células musculares (cardíacas o esqueléticas) y las células del sistema nervioso Población celular estática central, como las neuronas. División lenta y episódica, finalidad: mantener estructuras de tejidos. Ej.: Población celular estable células musculares lisas, fibroblastos que componen el tejido conjuntivo, células endoteliales que recubren por dentro a los vasos sanguíneos, los hepatocitos que forman el hígado, y las células que rodean al hueso y al cartílago (periostio y pericondrio, respectivamente). células madre indiferenciadas o con un cierto grado de diferenciación, que se Población celular renovable dividen y diferencian dando origen a las demás células del organismo que requieren una alta tasa de recambio. Puede ser PCR lenta (fibr. de pared uterina, CE del cristalino) o PCR rápida (cél epiteliales, dérmicas, sanguíneas.  El control adecuado de la división celular es vital para todos los organismos vivos. DIVISIÓN Organismos unicelulares : debe existir equilibrio para mantener el tamaño adecuado. CELULAR Organismos multicelulares: la replicación de cada célula debe estar controlada y cronometrada de forma precisa para completar de manera fiel y reproducible el programa de desarrollo en cada individuo. CICLO CELULAR Teoría celular “las células sólo provienen de células”. Las células existentes se dividen a través de una serie ordenada de pasos denominados ciclo celular; donde la célula aumenta su tamaño, el número de componentes intracelulares (proteínas y organelos), duplica su material genético y finalmente se divide. El ciclo celular comprende toda una serie de acontecimientos o etapas que tienen lugar en la célula durante su crecimiento y división. Una célula pasa la mayor parte de su tiempo en la etapa llamada interfase, y durante este tiempo crece, duplica sus cromosomas y se prepara para una división celular. Una vez terminada la etapa de interfase, la célula entra en la mitosis para completa su división. Las células resultantes, llamadas células hijas, empiezan sus respectivas etapas de interfase y empiezan así una nueva serie de ciclos celulares.  El término ciclo celular hace referencia a la serie de eventos ordenados y procesos mediante los cuales se lleva a cabo a la división celular y a la DEFINICIÓN producción de dos células hijas, cada una de las cuales contiene cromosomas idénticos a los de la célula parental. FASES DEL CICLO CELULAR INTERFASE G1 S G2 MITOSIS PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE  INTERFASE La interfase equivale a la etapa “normal” de la célula, donde el material genético y los orgánulos celulares se replican, y la célula se prepara en varios aspectos para la siguiente etapa del ciclo, la mitosis Gran actividad metabólica Crecimiento de la célula Duplicación de ADN Preparación de la célula para su división  Las células aumentan su tamaño y llevan a cabo síntesis y el movimiento hacia dentro y fuera de la célula. Durante la interfase, generalmente hay un par de centriolos que forma parte del centrosoma, lo que hace un total de dos centriolos en esa etapa del ciclo celular. Duración interfase - mitosis Variable según el tipo de célula, el organismo y las condiciones ambientales La célula pasa aproximadamente el 90% de su vida en la interfase. Las células humanas en replicación rápida cumplen el ciclo celular completo en alrededor de 24 horas: Fase G1: ̴9 horas; Fase S: ̴10 horas Fase G2: ̴4,5 horas. La mitosis : ̴30 minutos FASE G1 Célula experimenta una serie de actividades que preparan el terreno para la duplicación del ADN en la siguiente fase. 1. Crecimiento Celular: Durante esta fase, la célula aumenta en tamaño. Sintetiza proteínas y orgánulos necesarios para la función celular y para el proceso de duplicación que se avecina. 2. Funciones Metabólicas: La célula realiza sus funciones metabólicas y actividades celulares normales. Estas actividades son esenciales para el funcionamiento de la célula y para su contribución al organismo en su conjunto. 3. Verificación de Condiciones: La célula verifica si las condiciones son apropiadas para continuar con el ciclo celular. Esto incluye la evaluación de factores como el tamaño de la célula, la disponibilidad de nutrientes y la integridad del material genético. 4. Punto de Control G1: Si la célula no cumple con estos requisitos, puede entrar en una fase de pausa llamada G0, donde permanece en reposo o realiza funciones específicas. Fase G0 La fase G0, también conocida como "fase de quiescencia" o "fase de reposo", es una etapa en el ciclo celular en la que las células no están activamente involucradas en la división celular ni en la replicación del ADN. Ejemplo: Neuronas (carecen de centriolos) Cel. Del musculo esquelético Eritrocitos  ESTADO DE QUIESCENCIA Algunas células pueden quedar en G0 en estado de quiescencia. Algunas pueden retomar el ciclo celular cuando reciben las señales apropiadas del entorno (Fact. Crec) Ej: Cel. hepáticas Cel. Linfocíticas Cel. Madre hematopoyéticas Cel. Epit. Intest, piel, vias resp. Cel musculares.  FASE S Es la fase de Síntesis de ADN (duplicación del material genético) dos cromátidas idénticas. Aprox 7hrs Replicación del ADN: Duplicación de ADN gracias a enzimas especializadas. Formación de Cromátidas Hermanas: producto de la replicación se forman dos cromátidas hermanas que quedaran unidas a través del centrómero. Crecimiento Celular: A medida que el ADN se replica, la célula también experimenta un crecimiento en tamaño para acomodar el material genético duplicado. Control de Calidad del ADN: Durante la replicación del ADN, existen mecanismos de control de calidad que buscan errores y mutaciones. Si se detectan errores, se pueden llevar a cabo procesos de reparación del ADN para corregir estos errores antes de que la célula continúe hacia la división celular. Punto de Control S: Antes de avanzar desde la fase S a la fase G2, la célula pasa por un punto de control conocido como "punto de control S".  FASE G2 La fase G2 es un período de crecimiento, síntesis de proteínas y verificación final antes de que la célula entre en la fase de división celular (mitosis o meiosis). Durante G2, se asegura de que todas las condiciones y estructuras estén en su lugar para garantizar una división celular exitosa y precisa. Finalización de la Preparación para la División: verifica que las condiciones sean adecuadas Crecimiento y Síntesis de Proteínas: Sigue creciendo y sintetizando proteínas principalmente para la formación del huso acromático. Punto de Control G2: Aquí, la célula verifica si el ADN se ha replicado correctamente y si las condiciones son adecuadas para proceder a la división.  MITOSIS Proceso de división celular que garantiza la distribución correcta y equitativa del material genético a las células hijas, manteniendo así la integridad genética y permitiendo el crecimiento y el funcionamiento adecuado de los organismos multicelulares. Está dividido en 5 fases: A. Profase B. Prometafase (fase intermedia) C. Metafase D. Anafase E. Telofase  Huso estructura conformada por microtúbulos a la cual se anclarán los cromosomas para poder trasladarse primero hacia el centro de la célula., sirve para guiar los cromosomas enganchados a través los cinetocoros, hacia los centriolos ubicados en los polos opuestos de las células. Huso mitótico Aster es una estructura formada por microtúbulos radiantes que se origina a partir del centrosoma durante la división celular, especialmente durante la mitosis y la meiosis en y Aster células animales. Los microtúbulos del aster se irradian desde los centriolos del centrosoma y se extienden hacia la periferia de la célula. Ayudan en la formación del huso mitótico y posicionamiento del centrosoma en los polos opuestos de la célula.  *Centrosoma centriolo CENTROSOMA CENTRIOLO Estructura esencial de la célula formado estructuras cilíndricas que forman por dos centriolos y desempeña un papel centrosomas en las células animales, y se importante en la organización del organizan en pares perpendiculares entre citoesqueleto y la división celular. sí. Desempeñan un papel clave en la división Centro de organización de microtúbulos. celular al contribuir a la formación del Separan los cromosomas durante la huso mitótico, que asegura la distribución adecuada de los mitosis o miosis, las células duplican sus cromosomas durante la división celular. centrosomas de modo coordinado iniciando en la fase G1 y terminando en la Está compuesta por 9 tripletes de fase G2. microtúbulos dispuestos en circulo  Centrosoma y sus funciones Los centrosomas se duplican tempranamente en el ciclo celular en preparación de la mitosis. 1. Organización del citoesqueleto 2. Formación del huso mitótico y meiótico: Los microtúbulos del huso se anclan y se originan en los centriolos del centrosoma. 3. Citocinesis: Los microtúbulos del centrosoma contribuyen a la formación del anillo contráctil.  CENTROMERO El centrómero tiene dos partes principales: el cinetocoro y la constricción primaria. 1. Cinetocoro: estructura proteica especializada que se forma en el centrómero y se asocia con los microtúbulos del huso mitótico o del huso meiótico durante la división celular. Fundamental para el movimiento de los cromosomas a lo largo del huso y asegura la segregación adecuada de los cromosomas durante la división celular. 2. Constricción primaria: Es una estrecha región de ADN que se encuentra a ambos lados del cinetocoro. La constricción primaria es visible al microscopio como un estrechamiento en el cromosoma y es el sitio donde las cromátidas hermanas están más estrechamente unidas.  CINETOCORO Estructura especializada y proteica que se encuentra en los centrómeros de los cromosomas durante la división celular, específicamente en la mitosis y la meiosis. FUNCIONES: Fijación del huso acromático: esenciales para que los cromosomas migren a los polos. Regulación del ciclo celular: envía señales que indican si esta correctamente unida al cromosoma.  Unión del cinetocoro a los microtúbulos La Ndc80 es un complejo de proteínas que consiste en cuatro subunidades de proteínas diferentes, que forman una molécula en forma de bastón de 57 nm de longitud, que se extiende hacia afuera del cuerpo del cinetocoro.  Unión del cinetocoro a los microtúbulos Se organizan para capturar y separar los cromosomas en las células hijas. Los microtúbulos del huso mitótico se extienden desde dos polos opuestos de la célula y se conectan a los cinetocoros de los centrómeros de los cromosomas. ETAPAS: 1. Captura del cromosoma (profase temprana) 2. Anclaje y estabilidad (prot. Del cinetocoro se unen a los microtub.Y establecen un anclaje firme) 3. Movimiento cromosómico (microtúbulos motorizados: cinetocinas tiran los cinetocoros a lo largo de los microt. Hasta la línea ecut.) 4. Alineación en la Placa Ecuatorial (Metafase) 5. Separación y distribución (guiar la separación y asegurando que cada cromosoma se dirija a un polo opuesto de la célula) 6. División celular (final de la anafase) PROFASE La profase es una de las etapas iniciales de la mitosis y la meiosis. Tiene un periodo de 25-30 min. Durante la profase, ocurren una serie de cambios fundamentales en la célula, preparándola para la segregación de los cromosomas. Los eventos característicos de la profase: Condensación de la cromatina (cromosomas) Inicia la desaparición de la Envoltura Nuclear Desintegración de la carioteca y nucleolo Centrómeros migran hacia los polos Inicia la formación del Huso Mitótico ( a partir del aster) Captura de los Cromosomas (a través de los cinetocoros – microtúbulos) Organización de Microtúbulos  PROMETAFASE Es un período dinámico de cambios celulares que prepara a la célula para la alineación precisa de los cromosomas en la metafase. Los eventos característicos de la prometafase: Desintegración Completa de la Envoltura Nuclear Movimiento de los Cromosomas Formación de la Placa Metafásica Continuación de la Organización de los Microtúbulos (microtub cinetocoricas se unen a los cinetocoros)  Placa metafásica METAFASE La metafase es una etapa clave de la mitosis y la meiosis en la cual los cromosomas se alinean en la región ecuatorial de la célula. Durante esta fase, los cromosomas se encuentran en su forma más condensada y visible, y su alineación precisa es esencial para garantizar una distribución equitativa del material genético a las células hijas. Se cumple en un periodo de 3 min. Los eventos característicos de la Metafase: Alineación de los cromosomas en la Placa Ecuatorial Punto de Control Metafásico Microtúbulos y Cinetocoros  ANAFASE Durante la anafase, las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia los polos opuestos de la célula. Esto asegura que cada célula hija resultante reciba una copia completa y precisa del material genético. Esta etapa demora 15 min En esta etapa se dan los siguientes eventos: Separación (disyunción)de las Cromátidas Hermanas Movimiento de los Cromosomas hacia los polos Recorte de los microtúbulos del huso. Despolimerización de las tubulinas. Debido a dineínas (prot. motoras) Estiramiento de la Célula Inicio de la Citocinesis (formación de región de clivaje)  COHESINA, SEPARASA Y SEGURINA Las dos cromátides hermanas de cada cromosoma replicado se comprimen una contra otra a lo largo de las superficies internas y aparentemente se mantienen juntas por unas proteínas de “pegamento” no cromosómicas denominadas cohesinas.  COHESINA, SEPARASA Y SEGURINA ✓ El APC/C primero adiciona una etiqueta de ubiquitina a una proteína llamada SEGURINA, que la envía a reciclaje. La segurina normalmente se une e inactiva una proteína llamada SEPARASA. ✓ Cuando la segurina es enviada a reciclaje, la separasa se activa y puede hacer su trabajo. La separasa disgrega la cohesina que mantiene unidas a las cromátidas hermanas y les permite separarse. APC/C: Complejo promotor de anafase TELOFASE Es la fase final de la mitosis y meiosis. Demora 12 min Esta fase marca el final de la división nuclear y prepara el camino para la posterior citocinesis, que es la división del citoplasma y la formación de dos células hijas separadas. Durante la telofase, ocurren varios eventos clave que permiten la formación de dos núcleos separados y la segregación de los componentes celulares. En esta fase se dan los siguientes eventos: Llegada de los Cromosomas a los Polos Opuestos Descondensación Cromosómica Ajuste del anillo contráctil (microtúbulos +actina , miosina) Formación de Núcleos Hijos (reaparece el núcleo y carioteca) Continuación de Citocinesis Restauración de la Cromatina y Nucleolos CITOCINESIS La citocinesis es el proceso final en la división celular, tanto en la mitosis como en la meiosis, en el cual el citoplasma de la célula madre se divide en dos células hijas independientes. Después de la separación de los núcleos en la telofase, la citocinesis asegura que cada célula hija tenga su propio conjunto de orgánulos y material genético. La forma en que ocurre la citocinesis puede variar entre células animales y células vegetales debido a las diferencias en su estructura celular. La célula vuelve al ciclo o queda en fase G0 Citocalasina B: evita que se produzca la citocinesis (inactiva la actina) Citocinesis en células animales Citocinesis en Células Animales En las células animales, se forma un anillo contráctil compuesto de filamentos de actina y miosina en la región ecuatorial de la célula. Este anillo se contrae gradualmente, dividiendo la célula en dos. A medida que el anillo contráctil se estrecha, la membrana celular se invagina, formando una hendidura conocida como el surco de clivaje. La contracción del anillo continúa hasta que la célula madre se divide en dos células hijas independientes, cada una con su propio núcleo y citoplasma. Citocinesis en células vegetales Citocinesis en Células Vegetales En las células vegetales, después de la telofase, se forma una estructura llamada placa celular en el centro de la célula, que contiene vesículas de membrana. Estas vesículas se fusionan y liberan componentes de la pared celular, como la celulosa, para formar una nueva pared celular que divide las dos células hijas. La pared celular finalmente se expande y completa la separación, creando dos células hijas independientes, cada una con su propio núcleo y citoplasma. MEIOSIS La meiosis es un proceso de división celular especializado que ocurre en células germinales (células sexuales) en organismos multicelulares. Su función principal es reducir el número de cromosomas a la mitad para formar células sexuales haploides (con la mitad del número de cromosomas) que se utilizarán en la reproducción. VARIABILIDAD GENETICA (profase I; sinapsis y crossing over) PROFASE I Es la fase más larga de la meiosis Leptoteno Cigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis LEPTOTENO Luego de la interfase los cromosomas se encuentran como filamentos poco condensados. Empiezan a condensarse en mayor grado. Los cromosomas homólogos (cromosomas similares heredados de cada progenitor) se disponen uno frente al otro; es decir, se empareja. RAMILLETE DE CROMOSOMAS  SYCE1 establece una serie de interacciones con otra proteína de este andamiaje, denominada CIGOTENO SIX6OS1 y que estas interacciones son esenciales para la formación adecuada del complejo (MUTACIÓN AFECTA FERTILIDAD) El emparejamiento físico de los cromosomas homólogos (SINAPSIS MEIOTICA). Durante la sinapsis meiótica, los cromosomas homólogos se alinean y se mantienen juntos en una estructura llamada bivalente o tétrada. COMPLEJO SINAPTONÉMICO SYCE1, SYCE2, CYCE 3,TEX12, C14ORF39 El complejo sinaptonémico sirve además de andamiaje también como estructura esencial donde tienen lugar las reacciones enzimáticas para que tenga lugar la recombinación homóloga. PAQUITENO Durante el paquiteno, los cromosomas homólogos, que se emparejaron en el cigoteno, continúan su proceso de entrecruzamiento o recombinación genética. La recombinación genética es un proceso crucial. El entrecruzamiento durante el paquiteno se lleva a cabo mediante estructuras llamadas quiasmas. Los quiasmas son puntos de cruce donde los cromosomas homólogos intercambian material genético. Estos intercambios de segmentos de ADN aumentan la variabilidad genética entre los gametos producidos en la meiosis. La recombinación homóloga- mecanismos que hacen que los hijos no sean idénticos a uno de los progenitores  DIPLOTENO Los cromosomas siguen condesándose hasta poder diferencias las cromátidas. Marca el momento en que los cromosomas homólogos ya no están completamente unidos y comienzan a alejarse físicamente el uno del otro. A medida que los cromosomas se separan, es posible ver los quiasmas en el microscopio como estructuras cruzadas donde ocurrió la recombinación genética. OJO: En este punto la meiosis puede sufrir una pausa, como ocurre en el caso de la formación de los óvulos humanos. factor inhibidor de la meiosis Estado de latencia. A este estado de latencia se le denomina dictioteno.  DIACINESIS Los cromosomas siguen condensados, los quiasmas empiezan a desaparecer , salvo lo de los extremos. Los Centriolos empiezan a migrar llegando casi a los polos. Se termina de desintegrar la carioteca y el nucléolo.  METAFASE I Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucleolos han desaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el doble plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; los dos centrómeros de cada pareja de cromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos.  ANAFASE I La anafase I comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos.  TELOFASE I En esta fase la célula progenitora se divide para formar dos células hijas, cada una de las cuales contiene un miembro del par homólogo de cromosomas. Origen a dos células haploides (n) con doble cantidad de ADN (2c) Se reconstituye el núcleo. Los cromosomas son dobles y se encuentran unidos. n 2C n 2C CITOCINESIS I Durante este proceso, la célula madre se divide en dos células hijas, llamadas células hijas haploides (contienen la mitad del número de cromosomas que la célula madre). La citocinesis I generalmente comienza en la telofase I y se completa antes de entrar en la profase II INTERCINESIS MEIOSIS II n 1c n 1c n 1c n 1c  Característica Mitosis Meiosis DIFERENCIAS ENTRE Tipo de División División celular División celular germinal somática MITOSIS y MEIOSIS Crecimiento, Producción de gametos Propósito reparación, para reproducción renovación Una división (mitosis Dos divisiones (meiosis I y Número de Divisiones única) meiosis II) Dos células hijas Resultado de las Cuatro células hijas genéticamente Divisiones genéticamente diferentes idénticas Reducción del Sí, de diploide (2n) a número de No haploide (n) cromosomas Recombinación Puede ocurrir en Ocurrida durante profase I Genética células somáticas de la meiosis Alta (células hijas Mínima (células hijas Variabilidad Genética genéticamente idénticas) diferentes) Crecimiento, Reproducción sexual, Importancia Biológica reparación, desarrollo variabilidad genética Crecimiento celular, Formación de Ejemplos reparación de tejidos espermatozoides y óvulos