DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

 

Recordando estructura del ADN:

Cada molécula de ADN está formada por 2 cadenas o polinucleótidos:

• Las 2 cadenas se encuentran arregladas en una estruct. helicoidal alrededor de un eje común, por lo que recibe el nombre de doble hélice.
• Las bases se encuentran dispuestas en forma perpendicular al eje, mientras que la pentosa y el grupo fosfato arman el “esqueleto” de dicha doble hélice. A su vez, dado que las cadenas se enfrentan entre sí en sentido opuesto, se dice que ambas son “antiparalelas”.
• Las 2 cadenas se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno entre A y T, y G y C, lo cual se denomina complementariedad de bases.

Rasgos distintivos de la estructura del ADN:

Doble hélice

Antiparalelismo: El extremo de un polinucleótido que termina con el grupo fosfato se lo llama 5; mientras que al extremo que tiene disponible el -OH unido al carbono 3 del azúcar, se lo llama 3.

Complementariedad de bases: Las bases de las 2 cadenas se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno:

2 entre Adenina y Timina - 3 entre Guanina y Citosina.

Modificaciones al dogma central de la biología molecular

Modificaciones al dogma:

 

• La transcripción reversa (catalizada por la transcripta reversa) y la replicación del ARN se dan en casos excepcionales, particularmente en algunos virus (retrovirus que solo poseen ARN).
• Hay un tipo de transcripción reversa catalizada por la enzima telomerasa que ocurre en las células germinales, tejidos fetales y ciertas células madre. Normalmente se reprime en células adultas, sin embargo está activa en células cancerosas.

Evitando confusiones

  A pesar de que la manera de representar los procesos es secuencial, la replicación del ADN ocurre sólo una vez en la vida de la célula: cuando se divide (si es que lo hace); no hay continuidad entre la replicación y los otros 2 procesos. Por otro lado, la transcripción y la traducción son secuenciales y ocurren toda la vida de la célula.

La replicación y la transcripción (incluyendo las modificaciones post-transcripcionales) ocurren en el núcleo de la célula, mientras que la traducción ocurre en el citoplasma.

REPLICACIÓN (síntesis) de ADN - Horquilla de replicación:

 

 

Sólo ocurre en la fase S, cuando la célula está por dividirse.

Pasos de la replicación:

• La enzima helicasa (es citosólica) desenrolla la hélice y rompe los puentes de hidrógeno, separando las cadenas.
• Los nucleótidos libres en el núcleo (son nucleótidos tri-fosfato) se unen a la cadena original (molde) de manera complementaria: Adenina-Timina, Guanina-Citosina.
• La enzima ADN-polimerasa une mediante enlaces covalentes los azúcares y los fosfatos de los nucleótidos de las nuevas cadenas. Esta enzima cumple 2 funciones: primero rompe el trifosfato (para obtener energía) y luego crea el enlace covalente entre los nucleótidos.
• Se forman 2 hélices idénticas a la original. El par de ADN replicado está unido por un centrómero. La replicación es semiconservativa porque cada una de las moléculas resultantes está formada por una cadena original y otra nueva.

Los nucleótidos libres en el núcleo que se utilizan para la replicación son Desoxirribonucleótidos Tri-Fosfato (dNTP). Son el ATP, GTP, CTP y TTP. Su función es como sustratos y como fuente de energía.

La importancia de la complementariedad de bases:

• Permite que se hagan copias idénticas de las moléculas de ADN para heredarlas a las nuevas células.
• Los genes (c/u con su secuencia particular de nucleótidos) pasan de una generación de células a la siguiente.
• Esto significa que la info. genética (la secuencia de las moléculas de ADN) de todas las células de un individuo será la misma (aunque en distintos tipos de células se expresen distintos genes).

 

TRANSCRIPCIÓN (síntesis) de ARN

El ARN “transcribe” o copia la info. genética de la secuencia de bases de un fragmento de una de las cadenas del ADN del núcleo (la cadena codificante o con sentido), usando como molde la otra cadena (la no-codificante o sin sentido). Luego el ARN sale del núcleo a través de los poros y va al citoplasma.

Este proceso utiliza Ribonucleótidos Tri-Fosfato (rNTP). Son el ATP, CTP, GTP y UTP.

 

Regiones de un gen (fragmento de ADN que codifica para un ARN):

• Promotor: región a la cual se une la ARN-polimerasa y los factores de transcripción para comenzar la transcripción.
• Secuencia que se transcribe
• Secuencia de terminación: indica el fin del proceso y la ARN-polimerasa deja de transcribir.

Pasos de la transcripción:

 

 

2- Comienza cuando la enzima ARN-polimerasa se une a un sitio llamado promotor en el ADN. El sitio promotor está antes del gen, es una secuencia de nucleótidos en particular y determina qué cadena y qué fragmento se va a transcribir. La ARN-polimerasa abre la cadena, y cataliza la formación de enlaces covalentes entre los ribonucleótidos del ARN que se está formando.

Regulación de la transcripción

  Forma parte de la regulación de la expresión génica. La expresión de los genes está regulada por factores de transcripción (proteínas), es lo que define cual información genética se va a transcribir. Todas las células del organismo tienen toda la información  genética, pero expresan distintos genes. Se unen al promotor junto con la ARN-polimerasa.

3- Se obtiene el ARN inmaduro o transcripto primario.

• Modificación de los extremos del transcripto primario: en el extremo de 5´se le agrega un casquete o caperuza de GTP modificado, mientras que al extremo de 3´se le agrega una cola de poli A (muchas Adeninas).

 

 

• Sucede el corte y empalme (llamado splicing) del ARN inmaduro. En el splicing se corta el ARN inmaduro, dejando fuera de la cadena a los Intrones (partes del ARN que se eliminan y son degradadas en el núcleo) y uniendo a los Exones (partes del ARN que se unen) conformando el ARN maduro o transcripto secundario.

 

 

También puede ocurrir un Splicing Alternativo: sucede cuando un gen codifica para varios polipéptidos (a partir del mismo gen se forman distintas proteínas). Se eliminan los intrones y también algunos exones, obteniendo así distintas proteínas. Solo ocurre en los ARN mensajeros.

• Este ARNm sale a través de los poros del núcleo y en el citoplasma se le unirán ribosomas lo que posibilitará la traducción (síntesis de proteínas).

 

 

TIPOS DE ARN

ARN mensajero (ARNm):

• Copia o transcribe la información del ADN del núcleo.
• Define la secuencia de aminoácidos del polipéptido.
• De esta forma la info. va al citoplasma hasta los ribosomas.
• La info. está codificada en tripletes de ribonucleótidos llamados codones (unidad codificante de 3 nucleótidos que codifica para 1 aminoácido).

ARN ribosomal (ARNr):

• Forman parte de la estructura de los ribosomas.
• Tienen actividad enzimática pero no es una enzima.
• Allí se traduce o se sintetiza la nueva proteína en base a la información del ARNm, y con la ayuda de los ARNt.
• Las células de todos los seres vivos tienen el mismo ARNr.
• El ARN y el ribosoma se sintetizan y se ensamblan en el nucléolo.
• Para saber: los ribosomas están formados por proteínas y ARN ribosomal.

ARN de transferencia (ARNt):

• Su función es llevar aminoácidos específicos al ribosoma para la síntesis de la nueva proteína.
• En un extremo lleva un anticodón para identificarlo al codón del respectivo aminoácido. De esa manera unen el aminoácido que transportan al ribosoma en la posición del respectivo codón, para sintetizar un polipéptido.
• Son el nexo entre el codón y el aminoácido. El anticodón reconoce al codón y atrae a un determinado aminoácido.
• Todas las células tienen el mismo conjunto de ARNt.
• Los anticodones del ARNt se unen complementariamente a los codones en el ARNm: Adenina-Uracilo y Citosina-Guanina.

 

CÓDIGO GENÉTICO

  La secuencia de bases del ARNm es usada por el ribosoma como molde para ensamblar la secuencia de aminoácidos que formarán el polipéptido. El proceso se llama traducción, y el “diccionario” de traducción es el código genético.

Las “palabras” del código son los codones, que son tripletes de bases del ARNm. Ej: AUG, UUU, CGC, etc.

Existen 64 codones posibles:

• 61 codones codifican para aminoácidos (en realidad son menos porque algunos ARNt con distinto anticodón unen al mismo aminoácido).
• El primer codón es siempre AUG (codifica para el aminoácido metionina) y es llamado codón de iniciación.
• 3 codones no codifican para ningún aminoácido ya que no existe el ARNt correspondiente. Estos codones indican que la síntesis del polipéptido terminó, y son llamados codones de terminación.

Características del código genético:

• Es degenerado porque varios codones pueden codificar para un solo aminoácido, debido a que solo hay 20 aminoácidos posibles y algunos son codificados por varios codones distintos.
• Es univoco (y no ambiguo) porque cada codón solo codifican para un único aminoácido.
• Es universal porque es idéntico para todos los seres vivos, desde las bacterias hasta el hombre. Esto tiene implicaciones en la ingeniería genética entre especies (uso de transgénicos).

TRADUCCIÓN (síntesis) de proteínas.

 

 

 

Se traduce el “mensaje” en codones que tiene el ARNm.

• Iniciación: La subunidad pequeña del ARNr se acopla al ARNm; se une el ARNt cargado con el aminoácido metionina al codón AUG (complejo de iniciación). Luego la subunidad grande se acopla al complejo de iniciación. El ARNt estará ubicado en el sitio P de la subunidad grande del ribosoma. El sitio P es el que sostiene la cadena peptídica, y el sitio A es el que acepta al ARNt.
• Elongación: Un nuevo ARNt, unido al factor de elongación y al aminoácido correspondiente, se acopla al sitio A. El GTP se convierte en GDP y libera energía para formar el enlace peptídico entre ambos aminoácidos. Se libera el ARNt y el ribosoma avanza en sentido de 5´a 3´, dejando libre el sitio A para un nuevo aminoácido.
• Terminación: en el sitio del codón de terminación se acopla un factor de terminación, ya que no existe un ARNt para el codón de terminación. De esta manera termina la síntesis del polipéptido y se liberan las partes involucradas en el proceso.

Generalmente, + de 1 ribosoma puede estar traduciendo la misma molécula de ARNm al mismo tiempo. Este grupo o complejo de ribosomas actuando a la vez se conoce como polirribosoma o polisoma. Este complejo provoca que se produzcan varias copias del mismo polipéptido, usando el mismo ARNm y casi al mismo tiempo.

Modificaciones post-traduccionales:

Proteólisis: el clivaje del polipéptido permite que los fragmentos se plieguen en diferentes formas.

Glucosidación: el agregado de azúcares.

Fosforilación: el agregado de grupos fosfatos.

En resumen

	REPLICACIÓN	TRANSCRIPCIÓN	TRADUCCIÓN
Sustratos	Desoxirribonucleótidos	Ribonucleótidos	Aminoácidos
Fuente de energía	Tri-Fosfato	Tri-Fosfato	GTP
Enzimas y/u otras	Helicasa y	ARN-polimerasa	ARNt y Ribosomas
estructuras involucradas	ADN-polimerasa	Factores de transcripción
Molde	Hélices del ADN original	Fragmento de hebra de ADN	ARNm
Sentido de lectura	3´ a 5´	3´ a 5´	5´ a 3´
Sentido de síntesis	5´ a 3´	5´ a 3´	NH2 a COOH
Producto resultante	2 copias idénticas del	ARN inmaduro o	Polipéptido
	ADN original	transcripto primario
Etapas del ciclo celular	Fase S	Durante toda la vida de la célula, especialmente en G1 y G2
en las que ocurre
Localización celular	Núcleo		Citoplasma
(en eucariotas)

 

 

El código no es lo mismo que la secuencia

• Todos tenemos el mismo código genético
• La secuencia es la variabilidad de nucleótidos

¿Un gen es lo mismo que una proteína?

• Según el Dogma Central: un gen se transcribía y traducía para producir una proteína.
• Pero:
  • Algunas proteínas están compuestas por varios polipéptidos, cada uno codificado por un gen diferente. Ej.: la hemoglobina
  • Algunos genes codifican para ARN que no son mensajeros (ribosomales y de transferencia) y por lo tanto no se traducen a proteínas.
  • Algunos genes controlan la expresión de otros genes.
  • Existe un proceso (splicing alternativo) por el cual a partir de un mismo gen se pueden producir distintos ARN mensajeros y por lo tanto distintas proteínas.

  Un GEN es un fragmento de una molécula de ADN con una secuencia promotora, otra que se transcribe y otra de terminación, que codifica para un ARN (si ese ARN se procesa y es finalmente ARNm, entonces podemos decir que codifica para un polipéptido).

MUTACIONES

Cambios al azar o provocados por agentes mutagénicos en el material genético celular, no dirigidos y de efectos improvistos.

Tipos de mutaciones

Según su origen:

• Al azar
• Provocadas por agentes mutagénicos

Por su efecto:

• Nocivas: la mayoría, pues un cambio al azar de cualquier información genética siempre lleva a una información “sin sentido” o defectuosa para el individuo que la tiene.
• Neutras: sin efecto.
• Beneficiosas: para el individuo y para la especia si se transmite a su descendencia. Son las menos frecuentes.

Según las células afectadas:

• Germinales: afectan a gametos o células madre. Ocurren en las células germinales o durante la meiosis. Se pueden producir gametas que contengan las mutaciones por lo que éstas se heredan a los descendientes. Sobre ellas actúa la selección natural.
• Somáticas: ocurren en un grupo de células del cuerpo. Pasan a las células hijas producidas por mitosis, pero no pasan a los individuos resultantes de la reproducción sexual. Afectan solo al individuo. No son heredables y no juegan papel en la evolución.

Según la extensión del material genético afectado:

• Génicas: afectan a una o algunas bases, modificando la secuencia de un solo gen. De este modo se originan los alelos. Se deben a errores en la replicación o son inducidas por agentes mutagénicos. Los pasos de este tipo de mutación son: ADN original - mutación - replicación - ADN original + ADN mutado.

 

 

SUSTITUCIÓN DE UN NUCLEÓTIDO

• Mutación neutra: El nucleótido sustituido no cambia el aminoácido del polipéptido: al estar el código degenerado, el codón resultante codifica para un mismo aminoácido

Consecuencias: se produce el mismo péptido, por lo tanto la mutación es neutra.

• Mutación con sentido: El nuevo codón codifica un aminoácido diferente.

Consecuencias: el polipéptido resultante tiene un aminoácido diferente en su secuencia. Pueden ser neutras, beneficiosas o perjudiciales. Las consecuencias dependerán de la ubicación de dicho aminoácido y sus características químicas (si son similares o diferentes a las del aminoácido original).

• Mutación sin sentido: El nuevo codón no codifica nada, por lo tanto se produce un codón stop.

Consecuencias: el polipéptido resultante tiene menos aminoácidos que el original. Lo más probable es que no cumpla ninguna función, por lo tanto es perjudicial. Se puede afirmar que el polipéptido que debería producirse ya no se producirá.

INSERCIÓN O DELECIÓN DE NUCLEÓTIDOS

Mutación por corrimiento del marco de lectura:

Se agrega un nucleótido (inserción) o se elimina un nucleótido (deleción) a la cadena molde original. Con una inserción o una deleción de una o dos bases se corre el marco de lectura y el péptido resultante cambia radicalmente.

Consecuencias: el polipéptido resultante es muy diferente al original. Probablemente no tenga función, por lo tanto lo más probable es que sea perjudicial. Se puede afirmar que el polipéptido que debía producirse ya no se producirá.

• Cromosómicas: afectan a un fragmento grande de ADN modificando la secuencia de varios genes o incluso se pierde o agrega un cromosoma entero. Este último caso se origina por no-disyunción en la meiosis. Afectan a la disposición de genes en el cromosoma.
• Genómicas: alteran al número de cromosomas típico de la especie.

Alteraciones en el número de cromosomas (aneuploidías)

Monosomías: Gameta normal (n=23) + Gameta (n=23-1= 22) = Cigota con monosomía (2n= 46-1= 45). Un cromosoma menos

Trisomías: Gameta normal (n=23) + Gameta (n=23+1= 24) = Cigota con trisomía (2n=46+1= 47). Un cromosoma más

Causa de aneuploidías: no-disyunción

  En la anafase normalmente se separan los pares de cromosomas homólogos (I), o las cromátides recombinantes (II). Cuando ocurre una falla en esta separación durante la meiosis, se la conoce como no-disyunción. El resultado es la formación de gametas con un número anormal de cromosomas. Si una de estas gametas anormales se fusiona con otra, normal, se obtendrá una con alguna aneuploidía.

  Como resultado de la no-disyunción se obtienen gametas con un número anormal de cromosomas. Luego si hay fecundación se obtendrán cigotas normales, con trisomía o monosomía.

No-disyunción en meiosis I

  Ocurre cuando falla la separación de algún par de homólogos durante la anafase I. Se obtendrán 2 gametas con 2 cromosomas del par que no se separó (en lugar de uno), y 2 células sin ese cromosoma

No-disyunción en meiosis II

  Ocurre cuando falla la separación de las cromátides de algún cromosoma durante la anafase II. Se obtendrán 1 gameta con 1 cromosoma de más, 1 gameta con un cromosoma de menos, y 2 gametas normales.

 

 

 

Trisomías más frecuentes:

• Síndrome de Down (o trisomía del par 21): Provoca una discapacidad intelectual y unos rasgos físicos muy característicos. Se da en 1 de cada 2500 nacimientos.
• Síndrome de Edwars (o trisomía del par 18): Los individuos afectados presentan anomalías en la forma de la cabeza, mentón hundido y membranas interdigitales en los pies. Se de un caso por cada 7000 nacimientos.
• Síndrome de Patau (o trisomía del par 13): Los individuos afectados presentan labio leporino y otras alteraciones como cardíacas. Un caso por cada 4500 nacimientos.

Aneploidías del par 23 más frecuentes:

• Síndrome de Turner (mujeres X): desarrollo genital femenino infantilismo sexual, casi siempre estériles, formas hombrunas (caja torácica, hombres), cuello ancho, corto y membranoso (cuello de atleta).
• Síndrome de Klinefelter (hombres XXY): desarrollo genital masculino, esterilidad por no formar espermatozoides, ginecomastia (desarrollo de las mamas), formas redondeadas (hombros y caderas).
• Síndrome de la triple X (mujeres XXX): mujeres estériles y con aspecto infantil.
• Síndrome duplo Y (hombres XYY): mal llamado antiguamente “síndrome de instintos criminales”.

Ciclo Nuclear - NÚCLEO INTERFÁSICO

 

 

 

• Nucleolo: donde se forman los ribosomas. En él se encuentra la región de los cromosomas que contienen genes altamente repetidos de ARNr. En el nucléolo se transcriben estos genes y se acoplan a proteínas ribosomales para formar las unidades pre-ribosomales que posteriormente darán lugar a los ribosomas del citoplasma. La apariencia del nucléolo cambia drásticamente durante el ciclo celular: cuando la célula se aproxima a la mitosis el nucléolo va reduciendo su tamaño, hasta que desaparece cuando los cromosomas se han condensado y ha cesado toda la síntesis de ARN. Cuando se reanuda la síntesis de ARNr al final de la mitosos, un discreto nucléolo aparece en las zonas cromosomales donde se encuentran los genes que codifican para ARNr.
• Envoltura nuclear: compuesta por 2 membranas del retículo endoplasmático, que cada tanto se funden y forman poros a través de los cuales el interior del núcleo se comunica con el citosol. La membrana exterior presenta ribosomas adheridos y es la continuación del retículo endoplasmático rugoso.
• Lámina nuclear: proteínas pegadas a la membrana nuclear de la parte interna.
• Heterocromatina: ADN asociado a proteínas + compacto y oscuro.
• Eurocromatina: ADN asociado a proteínas - compacto y claro.

Núcleo Celular

  Se observa sólo en la interfase. El núcleo de las células eucariotas es una estructura discreta que contiene a la cromatina suspendida en el nucleoplasma. Está separado del resto de la célula por una envoltura de doble membrana que está perforada por poros que permiten el intercambio material celular entre el nucleoplasma y el citoplasma.

Características: suele ser la organela + grande de la célula. Generalmente es esferoideal. No existe en la células procariotas, en las que la región del citoplasma donde se concentra el ADN se suele denominar nucleoide.

Funciones: dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético, que dirige el desarrollo y funcionamiento de la célula. Es donde ocurre la replicación del ADN y la transcripción.

  Dentro de la información contenido en el ADN existen variaciones interespecíficas (entre individuos de distintas especies) e intraespecíficas (los individuos de la misma especie presentan la misma cantidad de cromosomas y genes pero con distintas versiones (alelos) de estos genes, a excepción de los clones y los gemelos).

  A pesar de estas variaciones inter e intraespecíficas, existen muchas secuencias conservadas entre especies muy diferentes.

  Las células de un individuo pluricelular contienen la misma información genética.

Principales características del ADN eucariótico

Según el grado de condensación:

• Cromatina: ADN asociado a histonas en el núcleo celular durante la interfase.
• Cromosoma: molécula de cromatina compactada que se visualiza en forma independiente al momento de la división celular.

Según el número de repeticiones:

• Secuenciaciones únicas: la mayoría de los genes.
• Secuenciaciones con distinto grado de repetitividad: algunas con función reguladora y otras sin función aparente.

EMPAQUETAMIENTO o CONDENSACIÓN DEL ADN

 

 

 

• Nucleosomas: ADN unido a histonas.
• Histonas: proteínas que se asocian a ADN. Existen 10 distintas y se agrupan de forma específica

La cromatina y el cromosoma son ADN asociados a proteínas (histonas), lo que lso diferencia es el grado de condensación (compactación):

• Cromatina: molécula de ADN menos condensada. Dentro de la cromatina se encuentra la heterocromatina y la eurocromatina.
• Cromosoma: molécula de ADN condensada al máximo. Se pueden identificar como unidades independientes, se puede visualizar (es discreto).

 

 

• Centrómero: región que une a los ADN replicados (cromátides).
• Cromátide: cromosomas resultantes de la replicación. Son discretas. Cada cromosoma contiene 2 cromátides unidas por un centrómero.

  Cariotipo: número, forma y tipo de cromosomas de un organismo y es característico para c/especie. Observando una célula en metafase con un microscopio se pueden reconocer con facilidad los distintos cromosomas y su patrón de bandeo.

  Eurocromatina: son aquellas zonas de la cromatina que por estar más laxas se tiñen ligeramente y se van a expresar, es decir que se copian a ARN (son regiones transcripcionalmente activas).

• Eurocromatina constitutiva: son regiones del ADN que siempre se transcriben en todos los tejidos, por ej. las secuencias que contienen la información para la síntesis del ARNr o los genes que codifican para las enzimas de la glucólisis

  Heterocromatina: regiones del ADN metiladas y más condensadas que no se trasncriben (regiones transcripcionalmente inactivas)

• Heterocromatina constitutiva: son regiones del ADN que en ningún tejido se transcriben, por ej. las secuencias centroméricas y teroméricas (centro y extremos de los cromosomas)
• Eurocromatina/Heterocromatina facultativa: son secuencias genéticas del ADN que se transcriben en forma específica según el tipo celular, por ej. los genes para las hormonas T3 y T4 están activos en las células tiroideas (eurocromatina) y heterocromatinizados en las células epidérmicas. Es una forma de regular la expresión génica.

Ejemplo de la regulación génica a través de la eurocromatina y la heterocromatina.

	Neuroma	Hepatocito	Célula pancreática
Gen de la	H	H	E
insulina
Gen del receptor	H	E	H
de la insulina
Gen de la ARNpol	E	E	E
Genes para las enzimas	E	H	H
que intervienen
en la síntesis de
acetilcolina
Secuencias del	E	H	H
centrómero

 

Ej. heterocromatización del Cromosoma X: las hembras (normales) de mamífero tienen 2 cromosomas X, y los machos un X y un Y. Para equiparar, en los dos sexos, la dosis de genes que se expresan a partir del cromosoma X, uno de los X, en las hembras, se inactiva al azar. Este fenómeno durante la interfase se puede visualizar a través de un cuerpo bien definido llamado corpúsculo de Barr. Por esta razón las hembras de mamíferos se consideran mosaicos genéticos.

 

 

Cómo se encuentran las moléculas de ADN durante el ciclo celular:

Interfase: G1: cada molécula de ADN está asociada a histonas. No están duplicadas y se las observa como cromatina.

Fase S: si la célula se divide, cada molécula de ADN se duplica y ambas copias permanecen unidas por el centrómero. Se sigue visualizando como cromatina tanto en fase s y en G2.

División celular: durante la profase cada molécula de ADN y su copia se van condensando hasta llegar al máximo grado durante la metafase, que es cuando mejor se observan los cromosomas individuales.

Puntos posibles de la regulación de la expresión génica:

Antes de la transcripción - durante la transcripción - después de la transcripción- durante la traducción - después de la traducción

 

 

 

En resúmen:

		NÚCLEO INTERFÁSICO
		formado por
LÁMINA NUCLEAR				NUCLEÓLO
(situada debado de la)				(donde se arman las)
ENVOLTURA NUCLEAR				SUBUNIDADES
(interrumpida por)				RIBOSOMALES
POROS NUCLEARES		CROMATINA
		(se diferencia en)
	EUROCROMATINA		HETEROCROMATINA
	(se copia activamente a)		(es transcripcionalmente)
	ARN		INACTIVA
		(puede ser)
		CONSTITUTIVA		FACULTATIVA
		(un ej. son las zonas		(ej. en hembras
		de los)		de mamíferos)
		CENTRÓMEROS		CORPUSCULO DE BARR

 

Ciclo Celular - ETAPAS y REGULACIÓN POR CICLINAS

 

 

 

Ciclo Celular: es un conjunto ordenado de eventos que culmina en el crecimiento de la célula y su división en 2 células hijas. Es el período comprendido entre la formación de la célula por división de su célula madre y el tiempo cuando ella misma se divide.

Etapas del ciclo:

• Interfase: crecimiento de la célula. Durante la interfase de la célula se duplica su ADN y todos sus componentes celulares.
• División: se producen 2 células hijas, segregación del material genético y la división del citoplasma.

Duración del ciclo típico (aunque cada tipo celular tiene una duración diferente).

• G0: quiescente (fuera del ciclo).
• G1: intervalo 1.
• S: síntesis o replicación del ADN.
• G2: intervalo 2.

 

 

FASE G0 “quiesciente o durmiente”:

Es fisiológicamente distinta a una fase G1 prolongada.

• Los ARN mensajeros y las proteínas que posee la célula son diferentes.
• La cromatina en las células G0 tiene un mayor grado de condensación.
• En este tipo de células están presentes moléculas que inhiben la síntesis de ADN.

FASE G1:

• Inicia a partir de la citocinesis de la división anterior.
• Se acumula el ATP e incrementa el tamaño celular.
• Gran actividad metabólica: síntesis de diversas proteínas.
• Actividades celulares de: secreción, transporte, respiración, endocitosis, síntesis y degradación, etc.
• Transcripción y traducción.

FASE S, síntesis o replicación del ADN:

• La síntesis del ADN se efectúa en esta etapa específica.
• La duplicación inicia en diferentes puntos simultáneamente.
• Diversos factores se relacionan con el inicio de la síntesis.
• Las 2 copias idénticas de c/molécula de ADN quedan unidas por el centrómero hasta la mitosis, recibiendo el nombre de cromátides hermanas.
• Simultáneamente a la síntesis del ADN, se activa la síntesis de histonas, enzimas que sintetizan desoxirribo-nucleótidios y enzimas para la duplicación del ADN.

ETAPA G2:

• Transcurre entre el final de la duplicación del ADN y el inicio de la mitosis.
• Continúa el proceso de adquisición de ATP.
• Activa síntesis de proteínas, dentro de ellas destacan las necesarias para el proceso de mitosis.
• Reparación G2 (reparación del ADN pos-replicativa).
• Preparación para la condensación de cromosomas y la división celular.
• Fosforilación de las histonas.
• Se incrementa la síntesis de tubulina (para formar el huso).

  Una célula es proliferativa cuando se divide mucho, y es quiescencia cuando no se divide nunca.

REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR

 

 

 

  Reguladores del ciclo celular producidos por la célula:

• Cdk: Quinasa dependiente de ciclina. Las quinasas son enzimas que fosforilan (agregan fosfatos) y se sintetizan en forma constitutiva (se sintetiza siempre).

Las ciclinas son proteínas reguladoras alostéricas (modulador alostérico positivo) de la actividad de las quinasas y su síntesis es facultativa (su presencia en el citoplasma fluctúa a lo largo del ciclo celular, se sintetiza en distintos momentos para activar la quinasa).

 

 

 

	Quinasas	Ciclinas
G1	CDK4 y CDK6	Ciclinas D (D1, D2, D3)
	CDK2	Ciclinas E (E1, E2)
S
	CDK2	Ciclinas A (A1 y A2)
G2/M	CDK1 (cdc2, cdc28)	Ciclinas A (A1 y A2)
		Ciclinas B (B1 y B2)

Punto de control de G1 a S (CONTROL R):

Los factores de crecimiento estimulan la síntesis de las proteínas ciclinas, las cuales activan a la quinasa dependiente de ciclina originando una cascada de sucesos que llevan a la duplicación de ADN

 

 

 

Ejemplos de ciclos celulares

• Las células madre son células indiferenciadas (totipotentes como la cigota) o poco diferenciadas (pluripotentes como las células de la médula ósea que originan los distintos linajes de las células sanguíneas). Poseen alta capacidad proliferativa (dividirse mucho). Poseen todos los genes con potencial.
• Las células epidérmicas (recubren los distintos órganos) y las células germinales (generan las gametas) tienen una alta tasa de división celular.
• Las neuronas y las células del miocardio están arrestadas en G0 en forma permanente y no duplican el ADN ni pueden regenerarse. Por tal razón los ACV y los infartos producen daños irreversibles.
• Los hepatocitos y los glóbulos blancos normalmente no se dividen, pero ante un estímulo si bien pueden hacerlo (están en un estado G0 transitorio pero pueden retomar el ciclo celular, por ej. cuando se produce una ablación de parte del hígado para una donación, este órgano puede regenerarse.)
• Las células cancerosas que se desdiferencian de las células normales y proliferan sin ningún tipo de control alterando el normal funcionamiento del organismo.

MUERTE CELULAR

  Cada tipo celular presenta un conjunto de receptores específicos que le permiten responder a un conjunto de señales que provienen del medio extracelular. Las células requieren señales para sobrevivir, otras para proliferar, otras para diferenciarse y si se priva a una célula de todas estas señales, se inicia un programa de muerte celular. Algunos de ejemplos de mecanismos externos de control son: presencia de mitógenos (sustancias que inducen a la división celular), disponibilidad de nutrientes, inhibición por contacto, etc.

 

 

 

APOPTOSIS Y NECROSIS

Diferencias

NECROSIS	APOPTOSIS
Características morfológicas
Pérdida de la integridad de membrana	Deformación de la membrana, sin
	pérdida de integridad
Dilatación de la célula y lisis	Condensación y/o reducción celular
No hay formación de vesículas,	Formación de vesículas con membrana,
lisis completa	cuerpos apoptóticos
Desintegración (dilatación) de organelas	No hay desintegració de organelas
	y permanecen intactas
Características bioquímicas
Pérdida de la regulación de la	Proceso muy regulado, que implica
homeostasis iónica	pasos enzimáticos y de activación
No requiere energía. Proceso pasivo	Requiere energía (ATP). Proceso activo
Digestión del ADN al azar	Fragmentación del ADN en mono y
	oligonucleosomas, no al azar
Significado fisiológico
Muerte de grupos de células	Muerte de célula individual
Originada por estímulos no fisiológicos	Inducida por estímulos fisiológicos
Fagocitosis por macrófagos	Fagocitosis por células adyacentes
	o macrófagos
Respuesta inflamatoria significativa	Respuesta no inflamatoria

 

Patologías relacionadas con la apoptosis

APOPTOSIS INSUFICIENTE	APOPTOSIS EXCESIVA
#CÁNCER	#SIDA
Linfomas foliculares	#ENFERMEDADES DEGENERATIVAS
Carcinomas con mutaciones de p53	Alzaimer
Tumores dependientes de hormonas	Parkinson
Cáncer de mama	Esclerosis amiotrópica
Cáncer de próstata	Retinitis pigmentosa
Cáncer de ovario	#SÍNDROMES MIELODISPLÁSICOS
#ENFERMEDADES AUTOINMUNES	Anemia aplástica
Lupus eritematoso	#LESIONES ISQUÉMICAS
Glomerolonefritis	Infarto del miocardio
#ENFERMEDADES VIRALES	Accidente cerebro vascular
Herpes virus	#ENFERMEDADES HEPÁTICAS
Poxivirus	Inducidas por toxinas
Adenovirus	(ej. alcohol)

 

Proto-oncogén:

• Es un gen normal que expresa una proteína que interviene en la proliferación celular.
• Se considera que son dominantes, ya que con que uno de los alelos esté mutado ya se expresa el gen.

Oncogén:

• Es la forma mutada de un protooncogén.
• Codifica una proteína anormal (oncoproteína), que se mantiene activa independientemente de las señales reguladoras (no se degrada).
• Esto convierte a la célula en tumoral por una proliferación desordenada. Se acelera la división celular estén o no los estímulos.
• En los humanos se han identificado más de 60 oncogenes.

Los productos de los proto-oncogones estimulan la división celular

• Algunos protooncogenes codifican para factores de crecimiento que estimulan la división celular.
• En el cáncer: el oncogén puede causar sobreproducción de factores de crecimiento.
• Algunos protooncogenes codifican para receptores de factores de crecimiento que estimulan la división celular.
• En el cáncer: el receptor codificado por un oncogén quizá ya no necesite unirse al factor de crecimiento para estimular la división celular.
• Algunos protooncogenes codifican para proteínas que participan en la transducción de señales de la división celular.
• En el cáncer: las proteínas codificadas por oncogenes ya no necesitan un estímulo externo y hay señales constantes de división celular.
• Algunos protooncogenes codifican para factores de transcripción que pueden activar genes involucrados en la división celular.
• En el cáncer: los factores de transcripción codificados por oncogenes siempre están unidos a su promotor en el gen diana.

Genes supresores de tumor:

Cuando están activos ejercen un efecto antiproliferativo en la célula

• Son genes normales que actúan deteniendo la división
• La mutación de un gen supresor hace que “pierda esta función” y se pueda desarrollar un tumor.
• Para que se produzca la transformación neoplástica de la célula, deben resultar dañados los dos alelos (son recesivos).

Los productos de los genes supresores de tumor inhiben la división celular

• Algunos genes supresores de tumor codifican para proteínas de adhesión y reconocimiento
• En el cáncer: las mutaciones de estos genes hacen que las células pierdan la adhesión intercelular y la inhibición por contacto y, por lo tanto, se diseminen por todo el organismo.
• Algunos genes supresores de tumor codifican para enzimas que participan en la reparación del ADN.
• En el cáncer: las enzimas codificadas por los genes mutados ya no reparan el ADN y se acumulan las mutaciones en otros genes.
• Algunos genes supresores de tumor codifican para proteínas que detienen el ciclo celular en G1 (gen p53).
• En el cáncer: las proteínas codificadas por los genes mutados ya no detienen el ciclo celular.

El gen p53 (también llamado el guardián del genoma) es uno de los más importantes genes supresores de tumor. Codifica para la proteína p53 que a su vez controla a otros genes.

• Si no hay daño en el ADN (situación normal), el gen p53 está inactivo y la célula tiene su ciclo celular normal, proliferando.
• Si hay daño en el ADN, esto activa al gen p53 y se produce la proteína p53. Esto provoca que se detenga el ciclo celular dando tiempo a los mecanismos de reparación del ADN.
• Si no se pudo reparar el ADN ocurre la apoptosis.
• Si se pudo reparar el ADN continúa el ciclo celular.
• Si las dos copias del gen p53 están mutadas, no se produce la proteína p53. Las células con ADN dañado siguen proliferando, se acumulan mutaciones y se produce un tumor

 

 

Otros genes implicados en el cáncer

• Genes de diferenciación celular.
• Genes de la apoptosis: cuando estos genes están mutados la célula puede evadir la muerte celular y convertirse en tumoral.
• Genes que regulan el envejecimiento (telomerasa).
• Genes reparadores del ADN
• Genes de invasión (metástasis), etc.

En resúmen

	DIVISIÓN CELULAR
	Situación normal	Mutación (cáncer)
Proto-	Codifican para factores	El oncogén causa sobreproducción
	de crecimiento	de factores de crecimiento
	Codifican para	El receptor codificado por un oncogén
	receptores de factores	quizá ya no necesite unirse a un
	de crecimiento	factor de crecimiento
oncogén	Codifican para proteínas que	Las proteínas codificadas por oncogenes
	participan en la transducción	ya no necesitan un estímulo externo
	de señales	y hay señales constantes de división
	Codifican para factores de	Los factores de transcripción
	transcripción que activan genes	codificados por oncogenes
	de la división celular	siempre están unidos a su promotor
Genes	Codifican para proteínas de	Las mutaciones hacen que las células
		pierdan la adhesión intercelular y la
	adhesión y reconocimiento celular	inhibición por contacto y produce que se
		diseminen por todo el organismo
supresores	Codifican para enzimas que	Las enzimas codificadas por los
de		genes mutados ya no reparan el ADN
tumores	participan en la reparación del ADN	y se acumulan las mutaciones
		en otros genes
	Codifican para proteínas que	Las proteínas codificadas por los
	detienen el ciclo celular en G1	genes mutados ya no detienen
	(gen p53)	el ciclo celular

 

TELOMERASA: Ribonucleoproteína (posee un molde de ARN). Actividad retro-transcriptasa en su subunidad catalítica. Se expresa en células madre embrionarias y adultas y en células germinales.

Cataliza la adición de las secuencias teloméricas (extremos de las moléculas de ADN) que se pierden en el proceso de replicación. Normalmente está presente solo en células madre y germinales, pero se expresa en el 90% de los cánceres, “inmortalizando” a las células cancerosas.

Concepto de cáncer

  El cáncer es una enfermedad o un conjunto de ellas que consiste en la multiplicación de ciertas células alteradas que forman tumores malignos y pueden emigrar a otros puntos a través del sistema linfático o circulatorio (metástasis). El cáncer se produce por la acumulación de muchos factores, por lo tanto es multicausal: deben ser varias mutaciones (5 o +).

  Se desarrolla un tumor cuando se produce una multiplicación y crecimiento irregular de las células. Pueden ser tumores benignos (localizados y sin crecimiento indefinido) o tumores malignos (aquellos que crecen invadiendo y destruyendo a los demás tejidos).

Factores ENDÓGENOS (inherentes a cada organismo):

• Protooncogenes (acelerador): a partir de ellos se sintetizan proteínas que estimulan el crecimiento y la proliferación celular. Su mutación los convierte en oncogenes que promueven la hiperactividad celular (divisiones celulares indefinidas).
• Genes supresores de tumores (freno): a partir de ellos se sintetizan proteínas que controlan las etapas del ciclo celular y la apoptosis. Su mutación permite que la célula siga dividiendo aunque existan alteraciones del ADN.

Factores EXÓGENOS o agentes cancerígenos (dependen del entorno en donde se desarrolle cada individuo). Algunos ejemplos:

• Cigarrillo = Cáncer de las vías respiratorias
• Radiaciones UV = Cáncer de piel.
• Dieta rica en grasas = Cáncer de colon.

Factores virales: se conocen virus que favorecen o facilitan la aparición de células cancerígenas, debido a que producen mutaciones que pueden ser cancerígenas.

¿Qué es lo que puede provocar la alteración en los genes?

1. Mutaciones ocurridas por:

• Error fortuito en la duplicación de ADN.
• Causas físicas (radiaciones ionizantes, rayos ultravioletas).
• Causas químicas: carcinógenos (tabaco).
• Causas biológicas: virus oncogénicos

2. Fallo en alguno de los mecanismos de reparación del ADN
3. Remodelación de la cromatina (cambios epigenéticos)

• Cambios en la compactación del ADN (alteración de las histonas)
• Metilación de nucleótidos.

¿Qué es la predisposición genética?

• De cada gen heredamos 2 copias. Pueden ser iguales o diferentes, pueden ser normales o mutantes.
• Si bien la mutación en solo una de las copias puede activar un oncogén (dominante), se requieren las 2 copias mutadas para desactivar un gen supresor de tumor (recesivo).
• Las personas que por herencia ya nacen con una copia mutada presentan una predisposición genética al cáncer. Es más probable que llega a tener ambas copias mutadas.

Invasión y metástasis: las células cancerosas invaden los tejidos y vasos sanguíneos vecinos. Las células son transportadas por el sistema circulatorio a sitios distantes e invaden nuevamente y crecen en un sitio nuevo.

DIVISIÓN CELULAR - MITOSIS

¿Qué necesitan todas las células para sobrevivir?

• Un juego completo de instrucciones genéticas (están codificadas en el ADN de las células) que produce las moléculas necesarias y que dirige los procesos vitales.

¿Qué permite la división celular?

• Reparación y mantenimiento de tejidos.
• Reproducción asexual.

Características esenciales de la división celular

• Transmitir una copia completa de la información genética (ADN).
• Proveer a las células hijas los materiales necesarios para sobrevivir y usar la información genética.

Las células procariotas no poseen núcleo (tienen el material genético en el citoplasma) ni organelas rodeadas por membrana (no poseen sistemas de endomembranas). Se dividen por fisión binaria.

División celular en Eucariotas

• Poseen un núcleo.
• Varias moléculas de ADN lineal.
• El ADN está asociado a proteínas (histonas), formando la cromatina.
• La división celular ocurre mediante el proceso llamado mitosis (y en ciertos casos meiosis).
• El ADN está condensado en cromatina el 95% del tiempo del ciclo celular. El ADN sólo se hace visible como cromosoma durante la división celular, aprox. el 5% del tiempo.

 

Mitosis: división del núcleo (cariocinesis)

  Durante la mitosis una copia exacta del material genético de la célula madre debe ser distribuida a cada célula hija. El mecanismo de la mitosis permite que haya una distribución exacta del material genético que ha sido duplicado durante la fase S de la interfase.

  La mitosis mantiene constante el número de cromosomas. Es una división conservativa.

PASOS DE LA MITOSIS

• Interfase: En el núcleo se replica el ADN, y en el citoplasma se replican los centriolos.
• Transición interfase-profase: La cromatina comienza a condensarse.
• Profase temprana: La cromatina continúa condensándose. Se visualizan cromosomas con 2 cromátides idénticas o hermanas unidas por el centrómero. El huso comienza a formarse.
• Profase tardía: La envoltura nuclear se desintegra. Proteínas unidas al centrómero interactúan con los microtúbulos del huso uniendo a los cromosomas a cada fibra.

PROFASE:

• La cromatina nuclear comienza a condensarse y se hace visible como cromosomas.
• El nucléolo desaparece, deja de visualizarse.
• Los pares de centriolos se separan y migran a los polos opuestos de la célula
• Las fibras de microtúbulos se organizan atravesando la célula para formar el huso.
• La envoltura nuclear se desensambla.
• Los microtúbulos de c/fibra del huso se unen a c/centrómero y los cromosomas comienzan a moverse. Los microtúbulos y los centrómeros se unen a través de las proteínas del cinetocoro.

METAFASE:

• Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial de la célula.
• Esta ubicación ayuda a asegurar que en la próxima fase, cuando las cromátides se separen, c/nuevo núcleo reciba una copia de cada molécula de ADN.

ANAFASE:

• El centrómero se separa y las cromátides hermanas idénticas se mueven o migran hacia los polos opuestos.
• Este es el único momento en el que hay 4 juegos de cromosomas (ahora c/u formado por una cromátide).

TELOFASE:

• Los cromosomas llegan a los polos opuestos de la célula.
• Se forman nuevas envolturas nucleares alrededor de los núcleos de las células hijas.
• Los cromosomas se descondensan y dejan de visualizarse: cromatina.
• Las fibras del huso se dispersan
• La citocinesis suele comenzar durante este estadío.

CITOCINESIS en células animales:

• Se forma un cinturón de fibras de actina alrededor del perímetro ecuatorial de la célula.
• La interacción de actina y miosina (proteínas contráctiles del citoesqueleto) estrecha el cinturón. De este modo se forma el surco de clivaje (acogotamiento del citoplasma).
• La célula se divide en 2 células hijas y comienza la interfase nuevamente.

 

DIVISIÓN CELULAR - MEIOSIS

¿Qué permite la meiosis?

• Producir diversidad genética en las células hijas.
• La reproducción sexual.
• Generar células haploides, con un conjunto completo de cromosomas (1 solo juego completo de cromosomas), a partir de células diploides

En el caso de los mamíferos:

• Las células producidas son gametas con:
• la mitad de los cromosomas (división reduccional).
• una combinación diferente de alelos en c/ de ellas.
• Permite la reproducción sexual: unión al azar de 2 gametas de 2 individuos distintos de la misma especie.

PLOIDÍA: número de juegos de cromosomas.

Un juego de cromosomas tiene TODOS los cromosomas que contienen los genes necesarios para esa especie

• Haploide (n): célula con 1 juego de cromosomas. Todas las sexuales o gametas.
• Diploide (2n): célula con 2 jugos iguales de cromosomas. Todas las somáticas o del cuerpo

 

 

CROMOSOMAS HOMÓLOGOS

Par de cromosomas del mismo tipo. IGUALES en forma, tamaño, bandeo y genes. DISTINTOS en la combinación de alelos de los diferentes genes.

• Gen: fragmento de ADN que codifica para un ARN. Es responsable de alguna característica.
• Alelo: variante de un gen. Los alelos de un mismo gen difieren en algunas bases de su secuencia. Ocupan el mismo lugar o locus (lugar que ocupa el alelo en el cromosoma) en el cromosoma.

Características de la meiosis:

• Antes de la meiosis, durante la fase S de la interfase, se duplica el ADN.
• Dos divisiones consecutivas: meiosis I y meiosis II.
• Separadas por una pausa: intercinesis (donde NO se duplica el ADN)
• c/etapa se divide en profase, metafase, anafase y telofase.

PROFASE I:

• La cromatina comienza a condensarse. Los pares de centriolos (centrosomas) se separan migrando hacia los polos opuestos.
• Los pares de cromosomas homólogos se alinean (apareamiento o sinápsis) mientras siguen condensándose.
• Ocurre el sobrecruzamiento o crossingover, en el que se intercambian fragmentos de ADN entre las cromátides de los pares homólogos. Se siguen condensando los cromosomas (se visualizan los quiasmas) y se desarma la envoltura nuclear. Resultado del crossingover: las 4 cromátides, para cada par de homólogos, tienen los mismos genes pero distinta combinación de alelos.

METAFASE II:

• Los pares de cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial. Cada par se orienta al azar independientemente de los otros pares. (cuenta matemática: 2 elevado a la cantidad de pares de cromosomas. Ej: 2 al cuadrado = 16 orientaciones posibles al azar).

  Otra caract. importante de la meiosis es la segregación al azar de cromosomas maternos y paternos. La separación de cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, hecho que contribuye al aumento de la diversidad genética. A partir de la cuenta matemática, teniendo en cuenta que el ser humano tiene 23 pares de cromosomas homólogos, tiene la posibilidad de tener 8.388.608 combinaciones (sin tener en cuenta las múltiples combinaciones posibilitadas por el crossinover)

ANAFASE I:

• c/u de los cromosomas del par de homólogos se separan y se mueven a un polo opuesto de la célula: segregación de homólogos. Al dirigirse 1 juego de cromosomas para cada polo se producen 2 células haploides.

TELOFASE I:

• Se reorganizan las envolturas nucleares, se descondensan los cromosomas (formándose la cromatina), se desarmará el huso y se dividirá el citoplasma (Citocinesis).
• Se formarán 2 células hijas, c/u con un juego de cromosomas haploides que aún tienen 2 cromátides.

# INTERCINESIS# pausa de la meiosis

PROFASE II:

• Los cromosomas se condensan nuevamente luego de la breve pausa en la cual el ADN no se replicó.
• Se desarma la envoltura nuclear y se organiza el huso.

METAFASE II:

• Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial, orientándose c/u al azar independientemente de los otros (las cromátides ya no son idénticas, son recombinantes)

ANAFASE II:

• Las cromátides recombinantes de c/cromosoma se separan y migran a los polos opuestos. Debido al sobrecruzamiento ocurrido en profase I, cada nueva célula tendrá una combinación diferente de alelos.

TELOFASE II:

• c/juego de cromosomas queda dentro de una envoltura nuclear. Luego el citoplasma se divide (citocinesis II).

GAMETAS:

• Productos: 4 gametas, c/u con un núcleo que contiene un número haploide de cromosomas (en estado de cromatina).

	MITOSIS	MEIOSIS
Separación de cromátides	Anafase	NO
hermanas (idénticas)
Separación de cromátides	NO	Anafase II
(hermanas) recombinantes
Separación de cromosomas homólogos	NO	Anafase I
"Crossingover" o entrecruzamiento	NO	Profase I
Células hijas idénticas entre si	SI	NO
y a la célula progenitora
Las células hijas genéticamente	NO	SI
diferentes a la célula progenitora
Variabilidad genética en las células hijas	NO	SI
Número de células obtenidas	2	4
Numero de divisiones	1	2
Tipo de células que se dividen por este mecanismo	Somáticas	Germinales
Tipo de células obtenidas por este mecanismo	Idénticas	Gametas/sexuales
Tipo de reproducción relacionado	Asexual	Sexual

 

 

 

GAMETO-GÉNESIS

	ESPERMATOGÉNESIS	OVOGÉNESIS
Inicio de la meiosis	Pubertad	Desarrollo fetal
Duración y frecuencia	Hasta la muerte	Hasta la menopausia
del proceso	Producción diaria	Cada 28 días
Número de gametas	4 espermatozoides	1 ovocito II
Gónada donde ocurre	Testículos	Ovarios

 

Proceso de gametogénesis masculina y femenina

 

 

 

Cantidad de cromosomas vs. cantidad de ADN

Etapa	Cantidad	N° de	N° de	Ejemplos
	de ADN (c)	cromosomas	cromátides
G0/G1/T	2c	2n = 46	46	Neuronas
				Astrocitos
				Espermatogonias
				Ovogonias
G2/P/P1	4c	2n = 46	92	Cualquier célula en profase
				Espermatocito I
				Ovocito I
T1/P2	2c	n = 23	46	Cualquier célula en telofase
				Espermatocito II
				Ovocito II
T2	c	n = 23	23	Espermatocitos
				Espermatozoides
				Óvulos

 

No-disyunción: un error en la meiosis

 

 

 

GENÉTICA MENDELIANA

Gen: unidad de la herencia. Es un fragmento de ADN que codifica para una molécula de ARN.

Alelo: forma alternativa de un gen. Son un mismo gen que difieren en unas pocas bases de su secuencia de nucleótidos.

Locus: sitio específico que ocupa un gen en un cromosoma.

Genotipo: descripción de la constitución génica de un individuo, respecto a uno o varios rasgos. Se indican los dos alelos que tiene un individuo para cierto rasgo (ej: la mujer A tiene el alelo para ojos azules y ojos marrones)

Fenotipo: características presentes en un individuo, resultantes de factores ambientales y genéticos. Es lo que se puede ver con respecto a una característica (ej: la mujer A tiene ojos marrones).

Homocigota: organismo diploide que tiene dos alelos idénticos para un mismo gen en cada uno de los cromosomas del mismo par de homólogos (ej: el hombre 1 tiene los alelos “aa” para el gen que codifica el color de ojos).

Heterocigota: organismo diploide que tiene dos alelos diferentes para un mismo gen en cada uno de los cromosomas del mismo par de homólogos (ej: el hombre 2 tiene los alelos “Aa” para el gen que codifica el color de ojos).

Alelo Dominante: alelo que se manifiesta fenotípicamente aún en heterocigosis. Se representa con letra mayúscula.

Alelo Recesivo: alelo que se manifiesta fenotípicamente sólo en homocigosis. Se representa con la misma letra pero en minúscula.

  De este modo, existirían tres genotipos posibles:

• Homocigota dominante (AA)
• Homocigota recesivo (aa)
• Heterocigota (Aa)

1° LEY DE MENDEL: SEGREGACIÓN DE ALELOS

Ley de uniformidad + ley de la segregación

  Uniformidad: si se cruzan 2 líneas genéticamente puras (homocigotas), la primera generación de descendientes (F₁) serán fenotípicamente y genotípicamente iguales entre sí, y tendrán el mismo fenotipo que uno de sus progenitores.

  Segregación: durante la formación de las gametas, cada alelo de un par se separa o segrega del otro miembro de modo que cada gameta recibe uno de los alelos.

• Cada rasgo está determinado por unidades físicas discretas a las que ahora llamamos genes. Cada organismo tiene dos alelos para un gen dado, cada uno de ellos presente en un cromosoma homólogo.
• Cuando un organismo tiene 2 alelos diferentes (heterocigota), uno de ellos (dominante) puede enmascarar al otro (recesivo). Sin embargo, el alelo recesivo sigue presente.
• Los pares de alelos del mismo gen se separan durante la anafase I de la meiosis (segregación de cromosomas homólogos), de modo que cada gameta recibe un alelo (en un cromosoma homólogo del par).
• Los individuos de líneas genéticamente puras (homocigotas) tienen ambos alelos iguales y, por lo tanto, todas sus gametas tendrán el mismo alelo.

 

 

• Dominancia completa: los individuos heterocigotas tienen el mismo fenotipo que la homocigota dominante.
• Dominancia incompleta: los individuos heterocigotas tienen un fenotipo intermedio entre los dos homocigotas dominante y recesivo.

 

 

• Alelos múltiples y co-dominancia: los alelos múltiples sucede cuando en la población existen más de dos alelos para un mismo gen; y la co-dominancia cuando, en el heterocigota, los dos alelos se expresan de igual manera.

Ej.1: Anemia falciforme (co-dominancia):

• HbA - HbA = no tengo anemia, produzco Hb normal.
• HbA - HbB = produce ambos tipos de Hb, leve anemia falciforme.
• HbB - HbB = tengo anemia falciforme, produzco Hb falciforme.

Ej.2: grupo sanguíneo (alelos múltiples y co-dominancia):

 

 

 

GRUPOS SANGUÍNEOS
Fenotipos posibles	Genotipos posibles
Grupo A	AA o A0
Grupo B	BB o B0
Grupo AB	AB heterocigota codominante
Grupo 0	00 homocigota recesivo
Rh+	DD o Dd
Rh-	dd homocigota recesivo

 

• Herencia ligada al sexo:
• Autosomas: son todos los cromosomas que están formando pares homólogos tanto en hembras como en machos (en mamíferos). En el caso de los humanos son los pares del 1 al 22.
• Alosomas o Cromosomas Sexuales: es un par homólogo en las hembras (XX), pero heterólogo en machos (XY). Sólo una pequeña parte de estos cromosomas es homóloga, es resto es diferente o incluso está ausente en el cromosoma Y que es más pequeño que el X. Se llaman así porque contienen los genes que determinan el sexo. En humanos son el par 23.

Es la herencia de aquellas características controladas por los genes que están presentes sólo en uno de los cromosomas sexuales, generalmente en el X. Las probabilidades de heredar dichas características son diferentes según el sexo de los descendientes, así como también es diferente el número de genotipos posibles en machos o en hembras.

• Los machos tienen un solo alelo, el que está en el cromosoma X. Por lo tanto tienen sólo 2 genotipos posibles (homocigota dominante o recesiva) y no existe la posibilidad de ser heterocigota. Se lo denomina
• Las hembras tienen 2 alelos, en sus dos cromosomas X. Por lo tanto tienen los tres genotipos posibles (homocigota dominante o recesiva, o heterocigota).

En el caso de condiciones recesivas, a la hembra heterocigota se la llama portadora.

ANOMALÍAS GENÉTICAS HUMANAS
Autosómicas	Autosómicas	Ligadas al sexo	Ligadas al sexo
Recesivas	Dominantes	Recesivas	Dominantes
Albinismo	Enfermedad de	Hemofilia	Síndrome de X
Fibrosis Quística	Huntington	Daltonismo	frágil
Tay Sachs	Hipercolesterolemia	(para rojo y verde)
Fenilcetonuria	Familiar	ALD

2° LEY DE MENDEL: SEGREGACIÓN INDEPENDIENTE DE ALELOS

  Los alelos de un gen pueden distribuirse o segregarse en las gametas de forma independiente respecto de los alelos de otro gen. Esta ley es aplicable cuando ambos genes están en pares de cromosomas diferentes (o en el mismo pero muy separados).

  La meiosis explica la segregación independiente de alelos: en metafase I los pares de homólogos se alinean en el ecuador orientándose al azar cada par independientemente de los otros. Por lo tanto en la anafase I segregan de forma independiente los pares de alelos de distintos genes. En síntesis, lo que quiere afirmar esta ley es que la segregación de un alelo no tiene dependencia sobre la segregación de otro, no se influencian uno del otro al momento de separarse.

  Ligamiento: cuando los 2 genes están cerca en el mismo cromosoma.

• En el caso de los individuos heterocigotas no se producirán todas las combinaciones de alelos posibles (para esos 2 genes) en las gametas. Se producirán mayormente aquellas gametas que tengan la misma combinación de alelos de los progenitores.
• Cuanto + cerca estén dos genes, menor es la probabilidad de que ocurra sobrecruzamiento (crossingover) entre ellos. Por lo tanto, menor será la probabilidad de recombinación de alelos de dichos genes.

 

 

EVOLUCIÓN

	LAMARK	DARWIN	TSE
Tipo de	Especulativa. El hombre es la	Científica
teoría	meta final. Es teleológica	Incluye al hombre como un animal más
Pobl. original	Homogénea	Heterogénea
Papel del	Genera nuevas necesidades	Las nuevas necesidades que genera
ambiente	que inducen el cambio	actúan como una presión de selección
Impulso natural	Si	No
a la perfección
Origen de los	Se adquieren por uso y desuso	Al azar, sin un	Por mutaciones
caracteres	de los órganos o estructuras	fin determinado	al azar
Herencia de	Los caracteres adquiridos	No halló alternativa a la	Los genes se heredan
caracteres	se heredan	herencia de caracteres adquiridos	como unidades discretas
Generación	Si, para organismos inferiores	No se refirió al respecto	No
espontánea
Selección	No	Si, supervivencia	Si, sobre los
natural		del más apto	fenotipos
Consecuencias	Población homogénea donde	Población heterogénea	Población heterogénea
del proceso	todos los individuos adquieren	enriquecida en los	en la que se modificó
evolutivo	el mismo cambio	individuos aptos	el acervo genético
Gradualismo	Si
(opuesto al
fijismo)

Otras posturas/ideologías sobre la evolución:

• Creacionismo: todos los s.v como producto de la creación divina. c/s.v surgió tal como es hoy en día (creación especial).
• Fijismo: las especies actualmente existentes han permanecido básicamente invariables desde la creación. Las especies son inmutables, no se transforman.
• Generación Espontánea: Las especies inferiores (ratas, bacterias, gusanos, moscas, etc) aparecen por generación espontánea de la suciedad.
• Catastrofismo: Los fósiles son restos de animales que murieron en los diluvios bíblicos o por capricho de la naturaleza. Catástrofes a través del tiempo llevaron a la extinción en masa de especies y luego la creación de otras.

¿Cómo sabemos que ha habido evolución?

• Pruebas Paleontológicas: los fósiles ofrecen evidencias del cambio evolutivo al paso del tiempo.
• Pruebas morfológicas: la anatomía comparada ofrece evidencia de que la descendencia ha sufrido modificaciones
• Estructuras homólogas: ofrecen prueba de un ancestro en común. Son aquellas que pueden tener apariencia y función diferente pero tiene una estructura similar. Ej: las extremidades anteriores (brazos, alas, piernas, manos, aletas) de todos los seres vivos contienen el mismo conjunto de huesos (húmero, cúbito, radio, etc).
• Estructuras vestigiales: estructuras actualmente sin función que se heredaron de los antepasados. Ej: conjunto de vértebras muy cercanas en el coxis del ser humano que podrían ser vestigios de la cola de los monos.
• Estructuras análogas: algunas semejanzas anatómicas son el resultado de la evolución en ambientes similares. No indican origen común sino función similar. Son diferentes en su estructura interna. Ej: el pulgar del panda es análogo al pulgar de los primates.
• Pruebas biogeográficas:
• Gran biodiversidad: existen una enorme cantidad de especies, muchas parecidas entre sí, difícil de explicar a partir de creación individual.
• Distribución geográfica de los organismos: existen ambientes similares poblados por organismos distintos entre sí que presentan similitudes anatómicas y comportamentales (especies en distintas partes del mundo con características parecidas).
• Pruebas embrionarias: las etapas embrionarias de los animales sugieren la existencia de antepasados comunes debido a las similitudes entre distintas especies en la etapa embrionaria.
• Pruebas bioquímicas: los análisis bioquímicos y genéticos modernos ponen de manifiesto el parentesco entre diversos organismos. Además de las moléculas que tienen en común todos los s.v, ciertos procesos bioquímicos que se comparten universalmente demuestran la herencia común de todos los organismos:
• Todas las células emplean el ADN como portador de la info. genética.
• Todas las células utilizan el ARN y aprox. el mismo código genético para traducir la información genética proteínas.
• Todas las células emplean aprox. el mismo conjunto de 20 aminoácidos para formar proteínas.
• Todas las células utilizan el ATP como portador de energía celular.

 

¿Cómo funciona la selección natural? La teoría Darwin y Wallace se basa en 4 postulados:

• Las poblaciones varían: Es una observación evidente desde siempre. Las explicaciones son:
• Surgen al azar por medio de mutaciones fortuitas en el ADN.
• La reproducción sexual (meiosis y fecundación) es la principal fuente de variabilidad.
• Los rasgos se heredan: En tiempos de Darwin la observación indicaba que los descendientes se parecían a sus progenitores, pero no tenía evidencias científicas para fundamentar ese postulado. A partir de los trabajos de Mendel se demostró que las caract. particulares se transmiten a la descendencia.
• Lucha por la sobrevivencia y el éxito reproductivo:
• Los organismos pueden producir mucha más descendencia que la requerida sólo para reemplazar a los que mueren.
• Los recursos (alimentos, agua, espacio) del ambiente son limitados.
• Consecuencia: lucha por la supervivencia
• El éxito reproductivo no es aleatorio. Depende de las características del individuo.
• Consecuencia: aquellos que sobreviven y tienen éxito reproductivo son los más aptos.
• La selección natural modifica las poblaciones con el paso del tiempo:
• Los individuos no evolucionan, las poblaciones si
• Generación tras generación irá cambiando el porcentaje de individuos con cierta característica favorable dentro de la población.
• La evolución es el resultado de un proceso de cambio acumulativo de características heredables de una población.

¿Qué pruebas se tienen de que las poblaciones evolucionan por la selecc. natural?

• Selección artificial: la reproducción controlada modifica los organismos. Ej: especies y razas utilizadas en agricultura y ganadería, razas de perros, etc.
• Ejemplos actuales: aparición de bacterias multi-resistentes a antibióticos, insectos y malezas resistentes a pesticidas. La aplicación reiterada de pesticidas (o antibióticos según el caso) selecciona a aquellos individuos que por azar eran resistentes a éste (antes de la aplicación del mismo), aumentando el porcentaje de individuos con esta característica en la generación siguiente.

 

 

¿Cuál es la relación entre las poblaciones, los genes y la evolución?

• Fenotipo = genotipo + ambiente: los genes y el ambiente interactúan para determinar las características.
• Acervo o poza génica: conjunto de todos los genes (alelos) de una población, toda la variabilidad de una población

¿A qué se debe la evolución?

• Mutaciones: genera nuevos alelos. Son la fuente original de la variabilidad genética. Las mutaciones no están dirigidas hacia una meta, son al azar y ocurren de forma espontánea.
• Flujo génico: es el movimiento de alelos entre poblaciones, también conocido como flujo de genes, que cambia la forma en que los alelos se distribuyen entre las poblaciones. Cuando los individuos se mueven (migran) de una población a otra y se cruzan en la nueva ubicación, los alelos se transfieren de una poza génica a la otra.
• Selección sexual
• Adaptabilidad del genotipo

Proceso	Consecuencia
Mutación	Crea nuevos alelos; aumenta la variabilidad
Flujo de genes	Aumenta la semejanza de poblaciones diferentes
Deriva génica	Origina un cambio aleatorio en las frecuencias de
	alelos; puede eliminar alelos
Apareamiento	Cambia las frecuencias de genotipos pero
no aleatorio	no las frecuencias de alelos
Selección natural	Incrementa la frecuencia de alelos favorecidos;
y sexual	puede causar adaptaciones

Mecanismos que modifican el acervo génico dentro de una población

  Factores que aumentan la variabilidad:

• Mutaciones
• Meiosis y fecundación: mezclan los alelos.
• Flujo génico (migraciones) - inmigración: cuando a una población se le suman individuos de otra población.

  Factores que disminuyen la variabilidad:

• Flujo génico - emigración: cuando los individuos abandonan una población.
• Selección natural: selecciona los individuos que posee cierta característica y elimina a los demás.
• Deriva génica: reducción drástica en el número de individuos de una población. Disminuye de manera drástica la variabilidad. Existen 2 ejemplos:
• Efecto cuello de botella: una población se reduce en forma drástica, por ej, debido a una catástrofe natural o una cacería excesiva. Solo unos cuantos individuos están disponibles para contribuir genes a la siguiente generación. Los cuellos de botella poblacionales pueden cambiar rápidamente las frecuencias de alelos y reducir la variabilidad genética al eliminar alelos.
• Efecto fundador: ocurre en poblaciones iniciadas por unos pocos individuos y en poblaciones aisladas reproductivamente donde los individuos se cruzan entre sí (endogamia).

DESARROLLO

Genoma: toda la información genética de un individuo o de una especie.

Características de los genes eucariontes:

• Los genes que codifican proteínas contienen secuencias no-codificantes: intrones.
• Tienen secuencia promotora (justo antes del codón de inicio)
• Tienen una secuencia terminadora (justo después del codón de finalización)

Factores de transcripción: son proteínas, distintas de la ARN-pol que regulan la transcripción.

• Factores basales de transcripción: son necesarios para iniciar la síntesis de ARN en todos los promotores. Están presentes en todas las células del organismo porque permiten la expresión de genes constitutivos de cada célula.
• Factores específicos de transcripción: reconocen promotores de genes específicos de tejido. Están presentes en ciertas células para expresar ciertos genes facultativos de esa célula.

Splicing: posterior a la transcripción. Elimina las secuencias llamadas intrones de los ARN transcriptos primarios.

Splicing alternativo: elimina diferentes exones, además de intrones. Permite producir distintos ARN mensajeros a partir del mismo gen.

Regulación de la expresión génica:

 

 

 

Diferenciación: proceso mediante el cual surgen distintos tipos de células con forma y estructuras diferentes. Permite la especialización de cada tipo celular. Es el resultado de la expresión diferencial de genes. En la diferenciación no se pierden genes: el genoma de una célula diferenciada es igual que el de la cigota. Todas las células del mismo individuo tienen la misma cantidad de genes, pero c/célula expresará distintos genes.

Células madre: células indiferenciadas que mantienen la capacidad de dividirse. Pueden ser:

• Totipotentes: tienen la capacidad de dar origen a cualquier tipo celular del organismo adulto. Están totalmente indeterminadas e indiferenciadas. Pueden diferenciarse a cualquier tipo celular. Ej: cigota y células de los primeros estadios embrionarios.
• Pluripotentes: tienen la capacidad parcial de originar distintos tipos celulares. Tienen cierto grado de diferenciación. Ej: células del cordón umbilical, de médula ósea, etc.

Clones: copia idéntica. Toda la información genética viene de un mismo individuo. Gemelos: son la prueba de que las células embrionarias son totipotentes.

Apoptosis: muerte celular programada. Puede:

• Desencadenarse por la presencia de ADN muy dañado
• Estar determinada genéticamente (depende de la expresión de ciertos genes). Ej: los tejidos que unen los dedos mueren por apoptosis.

Ocurre en distintos momentos del desarrollo embrionario y es un mecanismo conservado evolutivamente.

SISTEMA NERVIOSO

 

 

 

  SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO: formado por receptores sensoriales y nervios (sensoriales y motores) que actúan como líneas de comunicación hacia y desde el sistema nervioso central. Se divide en:

• Nervios motores o eferentes: llevan la información del sistema nervioso central a órganos que realizan acciones: efectores. Ej: glándulas somáticas (movimientos conscientes), glándulas autónomas (movimientos inconscientes) y músculos.
• Nervios sensoriales o aferentes: llevan la información desde los receptores (que detectan cambios internos y externos) al sistema nervioso central.

  SISTEMA NERVIOSO CENTRAL: formado por los órganos dentro del cráneo: cerebro, cerebelo y tronco encefálico, todos conectados con la medula espinal. Actúa como centro de control y elaboración de respuestas frente a estímulos del medio externo e interno

  Protección y nutrición del Sistema Nervioso Central:

• Hueso: cráneo y columna vertebral
• Meninges: 3 membranas que cubren el cerebro y la columna vertebral. Proporcionan defensa contra patógenos y sustancias tóxicas. Están irrigadas por vasos sanguíneos. Contienen LCR
• Líquido céfalo raquídeo: circula dentro del SNC y entre las meninges. Amortigua golpes, lubrica y nutre.

  Células del Sistema Nervioso:

• Neuronas: especializadas en la transmisión o propagación del impulso nervioso. Están en G0 (no se dividen nunca), son diploides y están interconectadas con las células de la glía.
• Sensoriales:
• Motoras
• Interneuronas o transmisoras

 

 

• Células de la glía o células gliales: funciones de apoyo o auxiliares. Se pueden dividir (mitosis).
• Oligodendrocitos (SNC): vaina de mielina
• Células de Schwann (SNP): vaina de mielina
• Astrocitos (SNC): soporte, defensa y nutrición de neuronas.
• Microglía (SNC)

  Las partes de las neuronas:

• Cuerpo celular: contiene el núcleo y la mayor parte de las estructuras que mantienen los procesos vitales de la neurona, además de la mayor parte del citoplasma. Siempre forman parte del SNC. Su forma varía en los distintos tipos de neuronas.
• Dendritas: reciben y propagan el impulso nervioso. En neuronas motoras son muchas y cortas, en neuronas sensoriales es una (dendrón), largo y con vaina de mielina.
• Axón: prolongación neuronal que transmite el impulso nervioso. Es uno solo y, en neuronas motoras, largo y con vaina de mielina. Pasan del SNC al SNP.

  Los nervios: manojos de prolongaciones o fibras nerviosas (axones y dendrones) rodeadas por tejido conectivo. Conectan el SNC con la periferia (receptores y efectores).

• Nervios craneales: 12 pares que salen de la base del cráneo.
• Nervios espinales: 31 pares que salen de la columna vertebral.

  Vaina de mielina: está formada por células de la glía (oligodendrocitos en el SNC y células de Schwann en el SNP) que tienen en sus membranas gran cantidad de mielina (un lípido de membrana). Estas células crecen enrollándose alrededor de los axones y dendrones neuronales.

  Nódulos de Ranvier: son los sectores del axón o del dendrón que no están cubiertos por la vaina de mielina.

  Organelas abundantes en neuronas:

• Mitocondrias: en toda la neurona hay muchas mitocondrias ya que varias funciones consumen ATP:
• Síntesis de neurotransmisores
• Exocitosis para liberar neurotransmisores
• Bomba de sodio-potasio
• Retículo endoplasmático rugoso: muy abundante en el cuerpo celular. Sintetiza neurotransmisores.
• Aparato de Golgi: muy abundando en el cuerpo celular. Formación de vesículas conteniendo neurotransmisores.

Circulación de la información

 

 

• Estímulo: cambio en el medio (interno o externo) que es detectado por un receptor y que provoca una respuesta.
• Receptores: reciben la información del medio interno o externo en forma de energía y la transforman en un impulso nervioso. Este impulso nervioso es llevado por los nervios del SNP hacia el SNC donde la información es interpretada.
• Respuesta: acción llevada a cabo por un efector que es provocada por un estímulo.
• Neuronas:
• Sensoriales: reciben impulsos nerviosos de los receptores y los propagan hasta el SNC en donde el impulso se transmite a neuronas transmisoras.
• Transmisoras o interneuronas: reciben el impulso nervioso de neuronas sensoriales y lo transmiten a otras partes del SNC o a neuronas motoras.
• Motoras: reciben el impulso nervioso de neuronas en el SNC y lo propagan hasta órganos efectores, provocando la contracción musculas o la secreción de alguna glándula.
• Efectores: órganos que afectúan la respuesta:
• Músculos esqueléticos: controlan las acciones voluntarias, moviendo los huesos del esqueleto.
• Músculos lisos: controlan acciones involuntarias en órganos internos (sistema digestivo, respiratorio, arterias, etc).
• Músculo cardíaco: controla los movimientos del corazón.
• Glándulas: producen y secretan sustancias a través de tubos (exocrinas) o al torrente sanguíneo (endocrinas).
• Reflejos: respuesta rápida, inconsciente y estereotipada (todos los miembros de una misma especie tienen las mismas acciones reflejas) propia de c/especie. Favorecen la supervivencia. Depende de los genes, producto de la selección natural. Es innata, no es aprendida.
• Acto reflejo: acción refleja. Ej: reflejo de retirada del dolor, estornudar, vomitar, toser, etc.
• Arco reflejo: ruta seguida por el impulso nervioso que hace que ocurra el acto reflejo.

IMPULSO NERVIOSO

  Proteínas de membrana:

• Bomba sodio (Na+)/potasio (K+): Siempre funcionan. Saca sodio de la neurona y entra potasio a la neurona. Es contra gradiente y gasta ATP (transporte activo).
• Canales dependientes de voltaje: depende de las diferencias de voltaje para que se abra o cierre el canal. Es a favor de gradiente, sin gasto de ATP.
• Canales dependientes de voltaje de Na+
• (algunos) Canales dependientes de voltaje de K
• Canales independientes de voltaje: siempre van a estar activos. Es a favor de gradiente y sin gasto de ATP.
• (algunos) Canales independientes de voltaje de K

TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO

• Potencial de reposo

  Cuando una neurona no está transmitiendo una señal se dice que está en reposo. Es el momento en el cual la neurona no está siendo estimulada. La membrana plasmática posee bombas de sodio-potasio que usan ATP para transportar iones sodio fuera de la célula e iones potasio adentro. Se mueven 3 iones sodio por cada 2 iones potasio.

• Los canales de potasio independiente de voltaje están abiertos. También se dice “canales de potasio parcialmente abiertos”.
• Los canales de sodio dependiente de voltaje están cerrados.
• Los canales de potasio dependiente de voltaje están cerrados.
• En el interior de la neurona hay una alta concentración de grandes iones negativos, que por su gran tamaño no pueden salir.
• El fluido exterior de la célula contiene más cargas positivas que el citoplasma, que es relativamente negativo comparado con el exterior.
• Se dice que la membrana está
• La diferencia de potencial a través de la membrana es entre -60mV a -70mV.

 

 

• Potencial de acción
• Cuando un estímulo llega a una neurona, algunos canales de sodio se abren e ingresan iones sodio causando que el potencial de membrana aumente (el interior se hace menos negativo).
• Si el potencial llega al valor umbral de -50 mV, se desencadena el potencial de acción.
• Los canales de sodio dependientes de voltaje se abren completamente e ingresan masivamente iones sodio.
• El interior se hace positivo y el exterior negativo.
• La membrana se despolariza.
• Cuando la diferencia de potencial llega al pico de +30 mV, los canales de sodio se cierran y se abren los de potasio dependientes de voltaje.

 

 

• Período Refractario
• Al abrirse todos los canales de potasio estos iones salen masivamente a favor de su gradiente.
• La membrana es más permeable al potasio que en reposo, por lo que supera la diferencia de potencial llegando cerca de -80 mV.
• La membrana está hiperpolarizada.
• El cierre parcial de los canales de potasio y la acción de la bomba de sodio-potasio restauran el potencial de reposo.

 

 

 

¿Cómo se propaga el impulso nervioso?

• Cuando los iones de sodio cargados positivamente ingresan a la región despolarizada de la neurona son atraídos habla los lados, ya que estas regiones están polarizadas (tienen cargas negativas en el interior).
• Así se establece una corriente o circuito localizado.
• Los iones de sodio despolarizan las reguiones adyacentes y el potencial de acción viaja a lo largo de la neurona.

  Conducción saltatoria: se da en los axones que están rodeados por la vaina de mielina. El único lugar por donde el axón está en contacto con el líquido extracelular es en los nódulos de Ranvier, solo ahí puede haber intercambio iónico (ya que los iones no pueden entrar y salir en los lugares donde hay mielina). Esto permite que la transmisión del impulso nervioso sea más rápido.

  Conducción continua: se da cuando los axones no están rodeados por la vaina de mielina. El impulso nervioso se transmite más lento.

TRANSMISIÓN SINÁPTICA

 

 

 

Sinapsis: puntos de unión entre 2 neuronas, o entre neurona y célula muscular.

1. La llegada del potencial de acción a la membrana pre-sináptica hace que se abran los canales de calcio (Ca++) dependientes de voltaje, por lo que los iones calcio difunden hacia el interior del botón sináptico.
2. El ingreso de calcio hace que las vesículas que contienen los neurotransmisores se movilicen y se genere la exocitosis, liberando los neurotransmisores al espacio sináptico.
3. Los neurotransmisores difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a receptores específicos de la membrana post-sináptica.
4. La unión del neurotransmisor al receptor causa que los canales iónicos asociados se abran y los iones difundan en la célula post-sináptica. Este es el efecto inhibitorio o excitatorio.
5. Los neurotransmisores son removidos del espacio sináptico por reabsorción a través de la membrana pre-sináptica, o por degradación enzimática.

  Sinapsis inhibitoria

 

 

 

Sucede si se une un neurotransmisor inhibitorio a su receptor.

• Los canales asociados permiten el ingreso de iones cloruro (Cl-) a la célula post-sináptica.
• Esto causa hiperpolarización y por lo tanto inhibición de la transmisión sináptica.

  Sinapsis excitatoria

Sucede si se une un neurotransmisor excitatorio a su receptor.

• Los canales asociados permiten el ingreso de iones sodio (Na+) a la célula post-sináptica.
• Esto causa despolarización y por lo tanto excitación de la transmisión sináptica, se puede propagar el impulso nervioso.

 

 

DROGAS PSICOACTIVAS

  Afectan al cerebro y la personalidad, alterando el funcionamiento de ciertas sinapsis. Esto ocurre en varias maneras:

• Algunas tienen estructura química similar a un neurotransmisor.
• se unen a los receptores, bloqueando la unión del neurotransmisor y su efecto.
• se unen a los receptores y provocan el mismo efecto del neurotransmisor pero no son degradados.
• Otras interfieren con la remoción de un tipo de neurotransmisor, prolongando su efecto.

Ejemplos: Excitatorias: nicotina, cocaína, anfetaminas.

Inhibitorias: benzodiazepinas, alcohol, THC.

UN MILAGRO PARA LORENZO

        ALD

• Afecta las glándulas suprarrenales y destruye la vaina de mielina, entre otras cosas.
• Es recesiva y ligada al sexo. Los hombres que la padecen son estériles.
• La mutación está en todas las células del individuo.

  Causa: Falta de una proteína transportadora de ácidos grasos en el peroxisoma. Al no entrar los ácidos grasos de cadena larga al peroxisoma, no se pueden degradar. Esto genera exceso de ácidos grasos SATURADOS (sin doble enlace) de cadena muy larga (C24 y C26).

  Tratamiento: Apunta a la dieta y a la detención de la biosíntesis, no a la degradación de los ácidos grasos.

 El ácido oleico y el ácido erúcico puro es tóxico, pero en forma de triglicéridos (aceites), son los que se ingieren para tratar la enfermedad: aceite de Lorenzo.

 Dentro del REL: una misma enzima conecta/une los ácidos grasos saturados y los ácidos grasos insaturados. El tratamiento apunta a la inhibición competitiva: los sustratos compiten por el sitio activo de la misma enzima. Se sacan los ácidos grasos saturados de la dieta y se los reemplaza por ácidos grasos insaturados para que la enzima sintetice más ácidos grasos insaturados que saturados.