Núcleo celular

El núcleo celular tiene tras funciones primerias: almacenar la información genética en forma de ADN, transcribir la información en forma de ARN y ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas a través del producto de la traducción de los genes, las proteínas. En el núcleo se llevan a cabo los procesos necesarios para que este cumpla con sus funciones. Estos procesos son: en ensamblado de la cromatina (ADN más histonas), la transcripción de los genes en forma de ARN y su maduración, y la regulación de la expresión genética.

Estructura del núcleo celular

El núcleo está rodeado de una doble membrana, la envoltura nuclear, atravesada por numerosos poros nucleares, los cuales trabajan como una compuerta selectiva que delimita que entra y que sale del mismo.

La envoltura nuclear está formada por dos membranas concéntricas que delimitan el espacio o cisterna perinuclear. En el medio interno se presenta la lámina nuclear, que es un polímero de laminina nuclear de tipo de filamento intermedio, que le brinda resistencia mecánica a la envoltura. La lámina nuclear se adosa a unas proteínas integrales presentes en la membrana interna de la envoltura y su fosforilación causa la desaparición del núcleo en sí mismo permitiendo el inicio de la división celular. De no existir, las células no podrían dividirse.

A su vez, en el medio interno el núcleo presento un núcleoplasma y un matriz nuclear que le brinda sostén a los cromosomas y a los complejos proteicos que se encuentran dentro de mismo. Los cromosomas, por su parte, aparecen dispuestos desde el interior hacia afuera, dándole el primero a los transcripcionalmente inactivos y la periferia a los transcripcionalmente activos. A demás de los cromosomas y los complejos proteicos en el núcleo se hay una estructura llamada nucléolo donde se encuentran, se sintetizan, procesan y ensamblan los ARNr.

En el medio externo se presentan ribosomas adheridos que se continúan con el REG. La envoltura nuclear es sostenida desde el exterior por filamentos intermedios dependientes del citoesqueleto.

La envoltura nuclear es un derivado del sistema de endomembranas, siendo esto evidente al inicio de la división celular, cuando la envoltura se desorganiza y pasa a formar parte del sistema de cisternas y vesículas del RE. La aparición de la envoltura nuclear permitió que los eucariontes aislaran los procesos genéticos principales. Además posibilito que el ARNm se modifique dentro del núcleo antes de ser traducido en los ribosomas. Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que la transcripción y la traducción son simultaneas.

Complejos Poro Nuclear

La envoltura nuclear presenta estructuras discoidales octaméricas obstruidas por proteínas llamadas cariotransportinas que regulan el tráfico núcleo/citoplasma. Estos complejos presentan canales acuosos por donde transitan pequeñas moléculas polares y canales por donde pasan moléculas de mayor tamaño, los cuales requieren energía y moléculas transportadoras.

Hacia dentro del núcleo ingresan: proteínas sintetizadas en el citoplasma para ensamblar ribosomas, factores de transcripción que activan o inactivan genes, factores de empalme necesarios para la maduración de los ribosomas, enzimas e histonas.

Hacia fuera del núcleo salen: las subunidades ribosomas, ARNs y se devuelven los factores de transcripción.

Cuando el tráfico es de una proteína de gran tamaño el transporte se da activamente por una cariotransportina. Dicha proteína posee una péptido señal de entrada llamada señal de localización nuclear (NSL). De la misma manera los ARNs maduros poseen una péptido señal de salida llamada señal nuclear de exportación (NES).

Las cariotransportinas esta formadas por importinas y exportinas. La importina es la parte activa en el tráfico de proteínas de gran tamaño por el complejo poro nuclear. La importina está compuesta por dos subunidades. La subunidad-A es aquella que interaccionas con la señal de localización nuclear de la proteína a ingresar. La unión de la subunidad-A con la péptido señal da como resultado una importina funcional. La subunidad-B es la que interacciona con el poro dilatándolo mediante un proceso activo. Una vez dentro la GTPasa-Ran’ libera a la carga causando alteraciones en la estructura terciaria de la cariotransportina dejando a la luz a la señal de exportación nuclear.

En el caso de la exportación de ARNs maduros estos se asocian a proteínas que actúan como transbordadores del núcleo al citoplasma. Los ARNs presentan una cola Poli-A con la cual se asocian a proteínas formando ribonucleoproteínas. Estas se mueven linealmente por la canasta nuclear exportando los materiales que así lo requieran. Como todo transportador es reutilizable.

Cromosomas y Cromatina

La cromatina es la unión del ADN y sus proteínas correspondientes ya sean histonas o no. El núcleosoma es unidad mínima de empaquetamiento de la cromatina, es el ADN enrollado en un octámero de histonas, este sólo existe en las células eucariontes puesto que son las únicas que presentan histonas. Durante toda la Interfase, el ADN permanece asociado a ocho Histonas: dos H2A, dos H2B, 2 H3 y dos H4, formando los nucleosomas. La Histona H1 sella la unión. Después de la etapa S, el enrollamiento del ADN aumenta (mediado por la topoimerasa-II) hasta que la molécula súper-enrollada forma una cromátida. Como el ADN se ha duplicado en la etapa S, la cromátida, con su duplicado, forma el cromosoma, ambos unidos por una estructura llamada centrómero. A la cromatina condensada se la conoce como heterocromatina, y al presentar una estructura muy metilada es transcripcionalmente inactiva; es por esto que se ubica en la periferia del núcleo. Por el contrario, a la cromatina en estado laxo se la llama eucromatina que presenta una estructura acetilada, por ende es transcripcionalmente activa y se sitúa en el centro el núcleo.

El cromosoma eucarionte presenta dos moléculas de ADN duplicadas llamada cromatidas hermanas. Donde ambas presentan dos extremos por el hecho de ser lineales, en los cuales encontramos secuencias de ADN no codificante para: el centrómero, los telómeros (extremos de cada cromosoma que impide que se fusionen, que se degraden por la acción de las nucleasas y son imprescindibles para la total replicación del ADN) y múltiples secuencias señalizadoras llamadas orígenes de replicación.

El cariotipo

Cada especie comparte entre sí el mismo número de pares de cromosomas homólogos, cromosomas con el mismo tipo de información genética. Al presentar cromosomas homólogos dichas especies son diploides. Por el contrario, de no presentar homólogos serían haploides.

El cariotipo es la representación gráfica de los cromosomas de una célula somática de un individuo de manera ordenada.

La dotación cromosómica normal de la especie humana es de 2n=46, (donde la mujer presenta 23 pares de homólogos y el hombre 22 pares de homólogos y una parcialidad). En el cariotipo humano los cromosomas se ordenan de mayor a menor. Al ordenar los cromosomas se constituyen siete grupos atendiendo no sólo al tamaño sino también a la forma de los cromosomas. En el cariotipo humano podemos encontrar cromosomas metacéntricos (tienen los dos brazos aproximadamente iguales en longitud), submetacéntricos (con un brazo más pequeño que otro) y acrocéntricos (con un brazo corto muy pequeño).

El genoma

El genoma es el conjunto de genes de una especie. Es una unidad informativa discreta, responsable de una característica transmisible. Un gen es una secuencia de ADN con la información, las bases nitrogenadas, necesaria para formar ARN. El ADN es una molécula relativamente inerte, su información se expresa en dos pasos: la Transcripción, consiste en la síntesis del ARN a partir del ADN. El ARN contiene toda la información de la secuencia de las bases del ADN de la que ha sido copiado. Y la Traducción, momento en el cual el ARN ejecuta las instrucciones recibidas cristalizadoras en la síntesis de una proteína especifica. Cada proteína consiste en una secuencia de aminoácidos típica, de la cual, se supuso, dependerían sus propiedades.

Proceso de transcripción

Esta consiste en la síntesis de ARN a partir de un molde de ADN. Involucra la participación de una enzima ARN POLIMERASA.

El primer paso es la unión de la enzima ARN polimerasa a una región del gen que se llama promotor. El promotor es una secuencia específica de bases con alta afinidad por la enzima, por lo que proporciona a la misma su sitio de unión al ADN y no es transcripto. Es asimismo una señal que indica cual cadena se ha de transcribir. La ARN polimerasa solo puede desplazarse y transcribir si previamente la doble hélice sufre un desenrollamiento y fusión. La misma enzima cataliza ambos procesos, generado hacia el extraño 3’ una burbuja de transcripción. Esta a medida que progresa la fusión por delante de ella, la doble hélice se recompone por detrás. La formación de la burbuja causa un súper enrollamiento de la doble hélice en los sectores ubicados en el extremo 5’ del molde. Este fenómeno es corregido por la acción de una enzima llamada topoisomerasa-I.

La transcripción es asimétrica, solo se transcribe una de las dos cadenas que forman cada gen. La cadena que actúa como plantilla es la cadena molde. La hebra no transcripta, complementaria de la anterior, se denomina codificante. La ARN polimerasa se desplaza sobre la cadena molde, recorriéndola en dirección 3’5’ y transcribiéndola de 5’ a 3’, transcribiéndola a partir del nucleótido que el promotor señala como punto de inicio de la transcripción y finalizando en la secuencia de terminación la cual tampoco se transcribe.

Para la transcripción se requieren ATP, GTP, CTP Y UTP. Puesto que para la unión fosfodiéster de cada nucleótido de la cadena de ARN hay que hidrolizar dos fosfatos. Por ende, dicha reacción es exergónica y la energía necesaria es dada por los sustratos de la reacción.

Existen tres tipos de ARN polimerasa en eucariontes, todas compuestas por varias subunidades, que se unen a regiones específicas promotoras: TATAbox, CAAT y CG:

· ARN polimerasa I: transcribe ARNr

· ARN polimerasa II: transcribe ARNm y ARN pequeños

· ARN polimerasa III: transcribe ARNt y algunos ARN pequeños

Las ARN polimerasas se unen a la secuencia promotora del gen a través de péptidos llamados factores de Transcripción o factores basales.

El resultado de la transcripción son todo tipo de ARNs. Sin embargo, el ARNm es el único que presenta la información necesaria para la síntesis de proteínas. En tanto al ARN que culmina de la transcripción se lo conoce como ARN-transcripto primario. En eucariontes, el ARNm transcripto primario es modificado. Se adiciona un nucleótido 7-metilguanosina trifosfato o Cap. en el extremo 5´, que posibilita el inicio de la traducción. Y una secuencia poli-A en el extremo 3´ que protege al ARNm frente a la degradación y lo ayuda a salir del núcleo. Las secuencias intrón son removidas en el proceso de “splicing” o de corte y empalme y la exones se unen. En esta eliminación intervienen ribonucleoproteínas que forman el espliceosoma. El resultado es un ARNm maduro más corto.

El código genético

En el código genético están presentes las bases necesarias para la síntesis de proteínas. Estas bases se agrupan de a tripletes o codones. Lo cuales tienen la información necesaria para la síntesis de los 20 aminoacidos necesarios para la vida. Agrupándolos de a tres existen 64 codones para tan solo 20 aminoacidos, puesto que distintos codones codifican el mismo aminoácido. Tres de ellos no codifican aminoacidos sino que funcionan como señales de terminación de traducción (UGA, UAG y UAA) o de inicio (AUG).

El proceso de síntesis proteica o traducción

La síntesis proteica consiste en la traducción de la información codificada en la secuencia de nucleótidos del ARNm, en la secuencia correspondiente de aminoácidos en una cadena polipeptídica. La síntesis se lleva a cabo en los ribosomas. La síntesis incluye la activación de los aminoácidos (antes de la traducción cada ARNt se engancha a su aminoácido específico, esta aminoacilación es catalizada por las encimas aminoacil-ARNt sintetizas) y la traducción del ARNm propiamente dicha, la cual se da en 3 etapas:

· Iniciación: lo constituye el complejo de iniciación (UAG), una molécula de ARNm, una subunidad mayor, menos, ARNt iniciador y factores proteicos de iniciación.

1- El aminoacil ARNt iniciador se una a la subunidad menor por acción del factor iniciador (con gasto de GTP).

2- Los ARNm se acopla a la subunidad menor.

3- La subunidad menor se desliza sobre el ARNm hasta localizar al codón de iniciación AUG.

4- Una vez acoplado se establece la pauta de lectura correcta para el resto de los codones que contenga la región codificadora del ARNm.

5- Se acopla la subunidad mayor, quedando el aminoacil-ARNt iniciador en el sitio P del ribosoma.

· Elongación: crecimiento de la proteína, consiste en tres pasos:

1- Una molécula de aminoacil ARNt ingresa al sitio A vacante del ribosoma, acoplándose por complementariedad de las bases al segundo codón del ARNm expuesto en ese lugar. Esta reacción requiere la intervención de un factor de elongación y GTP.

 

 

 

 

2- El aminoácido iniciador se desacopla del ARNt, liberando energía que se utiliza en la formación del enlace peptídico entre los dos aminoácidos alineados. Esta reacción es catalizada por una peptidil-transferasa, sin la cual la elongación no se podría llevar a cabo, de la subunidad mayor. Como consecuencia el ARNt-iniciador del sitio p queda sin aminoácido y el dipéptido resultante queda enganchado al ARNt del sitio A (peptidil ARNt).

3- El nuevo peptidil-ARNt del lugar A es translocado al lugar P cuando el ribosoma se desplaza 3 nucleótidos a lo largo de la molécula de ARNm. Esta etapa requiere de energía y la presencia del factor EF2 (EFG en procariotas).

· Terminación de la síntesis proteica.

1- La finalización de la síntesis proteica ocurre ante la llegada, al sitio A del ribosoma, de uno de los 3 codones stop estos son reconocidos por el factor de terminación

2- Como consecuencia de esta reacción el polipéptido se desacopla del ARNt, liberándose en el citoplasma. El ARNm se desacopla del ribosoma y se disocian la dos subunidades

La síntesis proteica consume más energía que cualquier otro proceso anabólico. Para cada enlace peptídico hay 3 enlaces de alta energía: uno en la activación del aminoácido, otro en la unión del aminoacil ARNt a la subunidad menor del ribosoma y el último en la translocación del ribosoma.

Polirribosomas

Se denomina así al grupo que traducen simultáneamente el mismo mensaje. Los ribosomas en esta unidad estructural operan independientemente sintetizando una cadena polipeptídica completa.

En los eucariotas la envoltura nuclear y la maduración que sufren los ARNm impiden su traducción inmediata, es decir es leído después de abandonar el núcleo a través de los poros nucleares. La traducción por lo tanto es post-transcripcional.

En los procariotas la traducción es simultánea a la transcripción, esto es, mientras se está terminando de transcribir e extremo 3’, el 5’ libre del ARNm se asocia a un ribosoma y al ARNt iniciador comenzando la traducción.

Regulación de la expresión genética

Si bien los mecanismos más importantes de control son los que actúan a nivel transcripcional, es importante destacar que pueden producirse regulaciones durante el procesamiento o maduración del ARNm o bien controlando su pasaje a citoplasma o su supervivencia en el citosol. En algunos casos, los controles actúan a nivel traduccional o regulando la actividad de la proteína.

Mecanismos de control a nivel transcripcional

• Secuencias reguladoras: pueden ser intensificadoras o silenciadoras.
• Factores basales de transcripción: complejo proteico que ayuda que el ARN polimerasa se una al promotor
• Factores específicos de transcripción: complejo de proteínas reguladoras activadoras (intensificadores del gen) o represoras (silenciador del gen).
• La estructura de la cromatina: el grado de compactación de la cromatina desempeña un importante papel en la expresión genética. La transcripción solo ocurre cuando el ADN está desplegado. Por ejemplo, el gen para la hemoglobina estaría en estado heterocromatina en la célula epitelial y por lo tanto no disponible para su expresión.
• El grado de metilación: la presencia de grupos metilos afecta la expresión genética. Por lo cual, la mayoría de los genes que no se expresan están metilados. Mientras que en otras células, donde esos genes se expresan, se advierte una disminución de sus niveles de metilación.

Mecanismos de control a nivel procesamiento del ARNm

• Splicing-alternativo: consiste en unir covalentemente diferentes combinaciones de exones del pre-ARNm obteniéndose dos ARNm maduros con distinta información y por lo tanto dos productos proteicos que difieren en uno o más tramos de su secuencia aminoacídica.

Mecanismos de control a nivel de la traducción.

· La ferritina es una proteína que protege a la célula de la toxicidad del hierro. La traducción del ARNm para ésta es regulada por una proteína represora, la aconitasa, cuya actividad depende de la concentración de hierro libre en el citosol. Cuando la concentración intracelular de hierro es baja, la aconitasa se une a una secuencia de nucleótidos específica en el ARNm, provocando un plegamiento del mensaje, que bloquea la traducción. Cuando aumenta la concentración se produce el efecto contrario.

Mecanismos de control después de la traducción

• Proceso de ubiquitinización: si una proteína adquiere un plegamiento anómalo, o se ha desnaturalizado, o bien su extremo aminoterminal esta desestabilizado, entonces esta pasa a un proceso de ubiquitinización. Consiste en la adición de varias moléculas de un polipéptido básico. El proceso de ubiquitinización consume energía. Las chaperonas son proteínas que acompañan el plegamiento de las proteínas. También transportan polipéptidos desnaturalizados hasta las chaperoninas, donde se pliegan. Las proteínas que no vuelven a su estructura normal, serán destruidas por hidrólisis en los proteasomas.
• Proteasoma: Estos están formados por más de una docena de proteasas, se localizan sendos complejos regulatorios, formados por diferentes ATPasas. La proteína ubiquitinizada es reconocida por la partícula regulatoria del proteasoma perdiendo de plegamiento por acción de las ATPasas, con gasto de energía; donde las proteasas se degradan. Se produce oligopéptidos de aprox. 8 aminoácidos de longitud. La partícula regulatoria libera la ubiquitina para ser reutilizada.

Operón láctico y triptófano

CAP-AMPc

El ciclo celular

Las etapas a través de las cuales pasa la célula desde una división celular a la siguiente constituyen el ciclo celular. Este ciclo se divide en dos fases: la Fase M (mitótica), la cual consta de la cariocinesis y la citocinesis, y la Interfase, donde se realiza la preparación de la célula para la división celular.

Actividad metabólica durante el ciclo celular

Durante G1 la célula duplica su masa, además de la síntesis activa de proteínas y ARN procederá a la duplicación de sus organelas citoplasmáticas.

En la etapa S se llevan a cabo la síntesis de ADN, de sus proteínas asociadas y la replicación del material genético, el cual es una vía endergónica y anabólica. La síntesis de las histonas ocurre solo en la fase S y por consiguiente también requerirá la síntesis de los ARNm específicos de dichas proteínas. Al final de esta etapa las cromatidas están duplicadas. Es decir, un ser humano tendrá un cariotipo 2n= 92

Si se inhibe la síntesis proteica en las células incluso hacia el final de la fase G2, se impide su entrada en Mitosis. Es más, algunos elementos cruciales del huso mitótico también sintetizan hacia el final de G2. Al final de esta etapa los cromosomas están condensados y duplicados. Es decir, en esta etapa un ser humano tendrá 46 pares de cromosomas.

Durante la mitosis, se observa un marcado descenso en la velocidad de síntesis de proteínas y el cese de la síntesis de ARN.

Control del ciclo celular

Las quinasas dependientes de ciclinas son enzimas estables que catalizan la fosforilación de proteínas, al igual que la ciclinas que son enzimas variables. Ambas constituyen los Factores de Promoción de la Etapa S y M. El FPS cataliza la transición de G1 a S por el complejo formado por la quinasa CDK2 y un tipo particular de ciclinas. Por parte de FPM, está formado por la quinasa CDK1 y otro tipo de ciclinas. Las ciclinas juegan un rol esencial en la regulación de la actividad de la quinasa de las CDKs Cuando las ciclinas son bajas, la quinasa carece de la subunidad ciclinas y como resultado estas están inactivas. Por el contrario, cuando las ciclinas alcanzan un nivel suficiente, la quinasa se activa y desencadena la entrada de la célula a la fase correspondiente ya sea S o M.

Replicación del ADN

La reproducción necesita la correcta y precisa transmisión de la información genética de padres a hijos, por lo que resulta imprescindible la previa replicación o duplicación del ADN. La replicación del ADN es un mecanismo que tiene las siguientes características:

· Semiconservativa: ya que cada hebra de la molécula original sirve como molde para la síntesis de una nueva hebra hija complementaria. Ambas moléculas hijas son idénticas entre sí y, a su vez, idénticas a la original excepto en ciertas zonas donde se produce un intercambio de información llamado crossing-over

• En Horquillas
• Bidireccional
• Discontinua

· Múltiples puntos de origen (en eucariontes)

La principal enzima implicada es la ADN polimerasa. Cataliza la unión de los desoxirribonucleótidos para formar así las cadenas de ADN en crecimiento. Hay varios tipos de ADN polimerasas con funciones distintas en la replicación y reparación del ADN.

Todas las ADN polimerasas comparten dos propiedades:

· Sintetizan ADN solamente en dirección 5´3´, agregando nucleótidos al oxhidrilo 3´ libre (3'-OH), el punto a partir del cual se produce la elongación del ADN.

· Agregan un nuevo nucleótido solamente a una hebra con un cebador o iniciador formado previamente, unido por puentes de hidrógeno a la hebra molde.

La replicación del ADN en eucariontes y procariontes comienza en una secuencia específica denominada origen de replicación que sirve como sitio específico de unión para las proteínas que inician el proceso de replicación. En procariontes hay un único origen de replicación mientras que en eucariontes hay múltiples.

A partir del punto de origen se forma una horquilla o burbuja de replicación. Una vez formada la horquilla, se sintetiza el ARN cebador y luego la ADN polimerasa comienza a catalizar la formación de las nuevas cadenas. Una de ellas es la conductora o líder, y es continua. La otra es la tardía o rezagada y es discontinua: se forma a partir de segmentos llamados Fragmentos de Okazaki.

La replicación fue estudiada y se observó que ocurre en tres etapas:

· Desenrollamiento y apertura de la doble hélice. en el punto de origen. Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma:

o Helicasas: catalizan la ruptura de los puentes de hidrógeno entre bases complementarias, por lo que se separan las cadenas.

o Girasas y Topoisomerasas: eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrollamiento. Las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.

· Las ADN polimerasas sintetizan las nuevas hebras en sentido 5´ 3´, por lo que la lectura se hace en el sentido 3´ 5´. Las proteínas que intervienen son:

o ADN polimeras I y III: realizan la replicación y la corrección de errores. La que cataliza la mayor parte de la síntesis es la ADN polimerasa III.

o ADN polimerasa II: corrige daños causados por agentes físicos.

· Corrección de errores: la enzima principal en la función correctora es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. También intervienen otras enzimas como:

o Endonucleasas: cortan segmentos erróneos

o ADN polimerasas I: rellenan correctamente el espacio

o ADN ligasas : unen los extremos corregidos

La cadena 3´ 5´ es leída por la ADN polimerasa III y se sintetiza la cadena conductora.

La cadena 5´3´ no puede ser leída directamente, por esto, la cadena tardía se sintetiza en pequeños fragmentos llamados fragmentos de Okasaki, que crecen en el sentido 5´3´ y que más tarde se unen. Esta síntesis es más lenta.

La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por la ARN polimerasa primasa. Este cebador es eliminado posteriormente por las la ADN polimerasa I que corta el cebador (actividad exonucleasa) y lo reemplaza por ADN.

En eucariontes, la replicación es similar a la de los procariontes: semiconservativa y bidireccional, con una hebra conductora y una hebra retardada, y con fragmentos de Okasaki. Se inicia en varias burbujas de replicación (puede haber unas 100 a la vez). Intervienen enzimas similares a las que actúan en las células procariontes y otras enzimas que han de duplicar las histonas que forman parte de los nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora.

Como las ADN polimerasas solamente extienden los cebadores en dirección 5´3´, no pueden copiar los extremos 5´, que son los telómeros. Hay entonces mecanismos especiales para replicar esas secuencias a cargo de la enzima telomerasa que agrega secuencias repetitivas específicas de ADN (“TTAGGG” en todos los vertebrados), al extremo 3´ de las regiones del telómero. Es un transcriptasa inversa, ya que lleva su propia molécula del ARN en el sitio activo y la utiliza como “molde” para alargar los telómeros, que se acortan después de cada ciclo de replicación.

· Los telómeros se copian solo mediante acción de la Telomerasa

· En células normales de adultos, existe un número determinado de replicaciones en las que interviene la Telomerasa.

· En células cancerosas, se activa la Telomerasa en forma desregulada.

Etapas de la mitosis

Profase: comienza cuando culmina G2. Los cromosomas están constituidos por dos cromátidas, con centrómero. En los centrómeros desarrollan el cinetocoro, uno por cada cromátida. Durante la profase el centrosoma se divide y cada centrosoma hijo comienza a migrar hacia uno de los polos de la célula. El nucléolo desaparece, los microtubulos citoplasmáticos se despolimerizan y empieza a formarse el huso mitótico.

Prometafase: se inicia con la desorganización de la membrana nuclea. Los cinetocoros atraen y se unen a los microtubulos del huso.

Metafase: los cromosomas alcanzaron su máximo estado de condensación. Los microtubulos cinetocoricos traccionan a los cromosomas hasta alinearlos en el plano ecuatorial

Anafase: la anafase los microtubulos cinetocoricos se acortan a medida que las cromátidas se acercan a los polos y, por ende, se separan.

Telofase: se reorganiza la membrana nuclear en torno a cada grupo de cromosomas hijos. Los cromosomas se comienzan a descondensar hasta adoptar el estado laxo propio de la interfase y reaparece el nucléolo al recomenzar la síntesis de ARN. Obteniéndose una célula con dos núcleos con idéntica información genética. El material nuclear ya se ha dividido, ahora debe dividirse el citoplasma para formar las células hijas.

Cariocinesis

Es la partición y separación del citoplasma entre las dos células hijas para completar la mitosis. Ocurre el estrangulamiento del citoplasma, debido a la acción de un anillo contráctil en el plano medio de la célula que se va a dividir. Este anillo está formado por filamentos de actina y miosina. El mecanismo de constricción aparentemente estaría mediado por el deslizamiento de filamentos de actina y miosina. El anillo se ensambla en la anafase temprana y se elimina por completo al culminar la segmentación.

Etapas de la meiosis

Durante la interfase previa a la división, el ADN se duplica en la etapa S, de modo que al comienzo de la meiosis I cada cromosoma consiste en dos cromátidas idénticas unidad entre sí a nivel del centrómero.

Profase I : consta de 5 etapas:

· Leptonema: comienzan a hacer visibles gradualmente los cromosomas y la envoltura nuclear comienza a disgregarse.

· Cigonema: Los cromosomas homólogos se acercan y se aparean entre sí a lo largo. Ese apareamiento se denomina sinapsis, y es gen a gen de los homólogos. A lo largo de los cromosomas apareados se distingue una estructura formada por proteínas que es el complejo sinaptonémico que contribuye a mantener a los cromosomas alineados. El apareamiento de homólogos es visible al microscopio óptico, y recibe el nombre de tétrada o bivalente.

· Paquinema: En esta etapa se realiza un proceso que es la recombinación genética o crossing-over. Es el intercambio de segmentos de ADN entre los cromosomas homólogos apareados. Como consecuencia del crossing-over, el cromosoma tiene ahora, en una de sus cromátidas, un segmento de ADN que estaba en su homólogo. Por lo tanto, las cromátidas hermanas ya no son idénticas entre sí.

· Diplonema: El complejo sinaptonémico desaparece y los cromosomas homólogos comienzan a separarse como si se repelieran entre sí, pero se mantienen unidos en los sitios donde hubo recombinación. Estos sitios se denominan quiasmas.

· Diacienesis: Los quiasmas se desplazan a lo largo de los cromosomas hasta sus extremos. Este proceso se denomina terminalización. La diacinesis finaliza cuando la envoltura nuclear se desorganiza y el huso acromático comienza a formarse, tal como sucede durante la mitosis

Metafase I: los pares homólogos se alinean sobre el plano ecuatorial de la célula.

Anafase I: comprende la separación de los CROMOSOMAS HOMÓLOGOS y su migración hacia los polos de la célula.

Telofase I: es la etapa de reconstrucción nuclear que se inicia una vez que los cromosomas llegan a los polos. Cada núcleo hijo contiene la mitad de la cantidad de cromosomas del núcleo original. Además pueden contener distinta información genética debido al crossing-over. Luego existe un corto periodo de interfase llamado intercinesis en la cual no hay duplicación del ADN.

Profase II: los cromosomas vuelven a condensarse, se disgrega la membrana nuclear, desaparece el nucleótido y empiezan a aparecer nuevas fibras del huso.

Metafase II: los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial.

Anafase II: las CROMÁTIDAS HERMANAS se separan y migran hacia los polos.

Telofase II: se forma la envoltura nuclear en torno a cada juego de cromosomas, simultáneamente ocurre la citocinesis, dando como resultado 4 células haploides.

Gametogénesis

Genética

Primera Ley de Mendel: principio de segregación.

Todo individuo tiene un par de alelos para cada rasgo o gen que se segregan durante la meiosis. Cuando los alelos son idénticos, el organismo es homocigota. Si son diferentes es heterocigota para esta característica. La interacción de los genes con el ambiente y su expresión es el fenotipo. Si son distintos puede ocurrir:

• Dominación completa: uno domina sobre el otro inhibiendo su acción.

· Dominación incompleta: los rasgos parecen mezclarse obteniendo un fenotipo intermedio.

· Co-dominancia: los dos alelos dominan por igual y se expresan ambos con la misma intensidad. Sucede por ejemplo, con los grupos sanguíneos.

Herencia ligada al cromosoma X: sucede porque en el cromosoma X se encuentra mucha información genética. Si bien las mujeres heredan dos, el hombre hereda solo un cromosoma X por que tiene una sola copia de todos esos alelos. Esta característica se llama hemicigota. Si hay un alelo anormal en dicho cromosoma, siempre se expresara en el hombre. En cambio la mujer puede ser simplemente portadora.

Segunda Ley de Mendel: transmisión independiente.

Dos genes tienen que ser independientes, cada uno tiene que tener información sobre genotipo diferente. Tienen que estar ubicados en cromosomas homólogos distintos. Si los genes están ligados voy a obtener dos pares de gametas, excepto que se produzca un crossing–over y se podrían obtener 4 gametas diferentes.

Evolución

Creacionismo: seres vivos creados por ser superior.

Fijismo : especies no cambian.

Lamarck

· El origen de un nuevo órgano o transformación es motivado por una necesidad que provoca un “impulso interno” que conduce a formar ese órgano.

· El uso o desuso de las partes del organismo conduce a su mayor o menor desarrollo o inclusive a su desaparición.

· Los cambios o modificaciones adquiridas a lo largo de la vida de un individuo, se transmiten a la descendencia (herencia de los caracteres adquiridos).

Darwin – Wallace

• Todos los individuos provienen de otros semejantes.

· Todas las especies tienen un potencial reproductivo que les permitiría multiplicarse en forma geométrica, pero esto en la realidad no ocurre porque hay presiones ambientales. Los individuos producen más descendencia que la que puede sobrevivir.

· Las poblaciones mantienen constante el número de individuos durante largos períodos de tiempo.

· Los individuos de una misma especie no son todos iguales sino que presentan variaciones

· Entre los individuos de una población hay diferencias y ellas pueden heredarse

· Los individuos con variaciones favorables para cierto medio, tienen más ventajas que los demás. Tienen más posibilidades de sobrevivir y tendrán así más descendientes (que heredarán esas variaciones)

· Las variaciones favorables se acumulan a lo largo del tiempo por Selección Natural (el ambiente es la principal causa de selección natural). Las variaciones desfavorables se irán eliminando.

Teoría Sintética de la evolución

Básicamente, de la combinación entre la teoría darwinista, los principios de Mendel, la genética moderna, la paleontología y la bioquímica, surge la Teoría Sintética de la evolución. Proponen como los principales motores del cambio evolutivo a las mutaciones, la recombinación génica y la selección natural.

Postula fundamentalmente que:

· La variabilidad genética se debe principalmente a las mutaciones (en los individuos de reproducción asexual) y a la recombinación genética en los de reproducción sexual.

· La selección natural actúa sobre la variabilidad genética

· La evolución debe ser estudiada a nivel poblacional y no individual

• La evolución se produce de manera gradual

· La selección natural conduce a cambios en el pool de genes de la población

Factores que causan variabilidad genética

Mutación, cambios en la estructura y número de cromosomas (delaciones, inserciones, translocaciones, suplicaciones, errores en el crossing-over, aneuploidismo, recombinación genética).

Procesos que aumentan la variabilidad:

· Flujo génico y deriva génica: Un concepto importante es el de pool génico o conjunto de genes de una población. Podemos definirlo como la suma de todos los alelos de todos los genes de todos los individuos de una población. El pool génico define y caracteriza a una población. Entonces, para esta teoría la evolución es el resultado de los cambios acumulativos en el pool génico a lo largo del tiempo.

· Efecto fundador: De una población se separa un grupo más pequeño (genéticamente representativo o no). En esta nueva población más pequeña, algunos alelos raros pueden quedar representados en exceso, aumentando así su frecuencia, y otros alelos pueden estar totalmente ausentes.

· Cuello de botella: se reduce notablemente el número de individuos que componen una población debido a cuestiones drásticas (inundaciones, erupciones volcánicas, terremotos, etc.) y no por la selección natural.

· Teoría neutralista: se oponen a los seleccionistas, son más importantes los cambios por deriva génica. Genes que cambian no tienen ni más ni menos ventajas que los genes que los sustituyen.

· Teoría saltacionista: los procesos microevolutivos son independientes de los macroevolutivos. Se oponen al gradualismo. Mayor incidencia del azar que de la selección natural. El ritmo de la evolución no es gradual sino que procede a saltos.