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Ciclo celular: Interfase y Mitosis
Tipo: Apuntes
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Conserva la integridad de los tejidos y mantiene su funcionalidad, regenerando las células para suplir a las ya destruidas. Es una serie de etapas de crecimiento y desarrollo de una célula entre su “nacimiento” hasta su reproducción. Dura aprox. 24 horas. FASE G1: Aumentan de tamaño debido a que sintetizan gran cantidad de proteínas. Se incrementa el número de organelas (mitocondrias). Se prepara para la duplicación de ADN. Hace componentes moleculares que utilizará después. Las células hijas recientemente originadas presentan una gran actividad metabólica produciéndose un aumento acelerado del tamaño celular. Al tener la mitad de organoides de la celula madre, las células hijas deben de aumentar ello. Se sintetizan así ribosomas y microtúbulos a partir de las proteínas y otras moléculas que la conforman. Las mitocondrias y cloroplastos contienen ADN y ribosomas que les permite dividirse de forma relativamente independiente del núcleo celular. Ocurre una gran síntesis de ARNm como así también ARNt y ARNr. Estos ácidos serán utilizados para la síntesis de proteínas estructurales, para la construcción y o aumento de los organoides, como así también la producción de enzimas necesarias para dicha síntesis. FASE G0: Es un estado de reposo, pero la célula si que realiza sus funciones en el tejido en el que se encuentra, pero no se dividen. La quiescencia: Es un estado reversible de una detención temporal del ciclo celular. células madre, fibroblastos, linfocitos, hepatocitos, células epiteliales y células madre neurales adultas. La senescencia: A diferencia de las quiescentes no puede reincorporarse al ciclo celular. Abarca el envejecimiento de las células hasta que dejan de dividirse, pero no mueren. Estas células permanecen activas y liberan sustancias dañinas que producen inflamación y lesiones en las células vecinas. La senescencia cumple una función en la formación del cáncer y otras enfermedades. La apoptosis: Tiene una función de hacer posible la destrucción de las células dañadas, evitando la aparición de enfermedades como el cáncer. La diferenciación celular: Es el proceso mediante el cual una célula se convierte en otro tipo celular más especializado. Este cambio implicará variaciones morfológicas, de la composición de su membrana o de su localización, se producen debido a una reprogramación en su expresión génica. Las células germinales, también llamadas células madre, serán las encargadas de dar todos los linajes celulares. FASE S: La célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo. También duplica una estructura de organización de microtúbulos llamada centrosoma. Los centrosomas ayudan a separar el ADN durante la fase M.- Sintetizan Proteínas nucleares. • Se duplican centrosomas, que contienen dos centriolos cada uno. altos índices de síntesis de ARN para obtener enzimas requeridas en la síntesis de histonas y tubulinas. FASE G2: la célula crece más, hace proteínas y organelos. Ya con el ADN duplicado, la célula ensambla las estructuras necesarias y reorganiza su contenido en preparación para la mitosis. SISTEMA DE CONTROL Este sistema está regulado por factores de retraso que pueden frenar el ciclo en puntos determinados denominados puntos de control. En estos puntos, las señales de retroalimentación que contienen información sobre los procesos subordinados pueden detener momentáneamente el avance del ciclo, evitando el inicio del proceso siguiente antes que el precedente haya terminado. Sobre dichos factores también actúan señales del entorno como puede ser una hormona o un factor de crecimiento.
⚫ Ciclinas: son proteínas que controlan la actividad de sus proteinquinasas dependientes. La concentración de ciclinas varía en forma cíclica, aumentando o disminuyendo durante el transcurso del ciclo celular. Esto se debe a variaciones en la velocidad de degradación de la ciclina, dado que la velocidad de síntesis es casi constante durante todo el ciclo (A, B, C, D, E y F). Cada ciclina está asociada a una fase y ayuda a impulsar los eventos de esa fase para pasar los puntos de control. Ej. la ciclina de la fase M promueve los eventos de la mitosis, tales como la descomposición de la envoltura nuclear y la condensación de los cromosomas. ⚫ Quinasas dependientes de ciclinas (Cdk) enzimas fosforilan (unen a grupos fosfatos) a proteínas determinadas. La unión del grupo fosfato actúa como un interruptor y hace a la proteína más activa. Una Cdk solitaria es inactiva, pero la unión a una ciclina la activa, la vuelve una enzima funcional y le permite que modifique proteínas blanco. A diferencia de la concentración de ciclinas, la concentración de CDK se mantiene durante todo el ciclo celular, por permanecer constantes tanto la velocidad de síntesis como la de degradación. La actividad de Cdk durante la fase G1 temprana es muy baja, lo que promueve la formación de complejos previos a la replicación en los orígenes de la replicación. Para la mitad del G1, la actividad de Cdk es evidente por la relación de Cdk4 y Cdk6 con las ciclinas de tipo D. Entre los sustratos para estas Cdk se encuentra la proteína reguladora pRb. Transición de G1 a S: es impulsada por la actividad de la ciclina E-Cdk2 y los complejos ciclina A-Cdk2. Transición de G2 a M: se inicia por la activación de ciclina ACdk1 y los complejos ciclina B1- Cdk1, que se cree que fosforilan sustratos tan diversos como proteínas citoesqueléticas, histonas y proteínas de la envoltura nuclear.
Es una etapa en la cual la célula examina las señales internas y externas, y “decide” si seguir adelante con la división o no. ⚫ Punto de control G1: en la transición G1 /S. (2 puntos de control: el punto de restricción y el punto de control del daño del ADN en G1) El punto principal en el que debe elegir si se divide o no. Una vez que la célula pasa el punto de control G1 y entra a la fase S, se compromete irreversiblemente a la división. En este punto se evaluará la integridad del ADN (que no esté dañado), la presencia de suficientes nutrientes/ reservas de energía en el entorno, el tamaño celular (si es suficientemente grande) y señales moleculares (si está recibiendo señales positivas (como factores de crecimiento) de sus vecinas). ⚫ Punto de control G2: en la transición G2 /M. (2 puntos de control: el punto de control del daño del ADN en G2 Y el punto de control del ADN no duplicado) En esta etapa, la célula verificará la Integridad del ADN (que no esté dañado), la replicación del ADN (que esté completamente copiado), si es favorable el entorno y si la célula es lo suficientemente grande para dividirse. ⚫ Punto de control la Metafase o del huso: (2 puntos de control: el punto del armado del huso mitótico y el punto de control de la segregación de los cromosomas) Verifica si los cromosomas están alineados apropiadamente en el plano metafásico antes de entrar en anafase. Es decir, la célula examina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante el anafase es un paso irreversible, el ciclo no procederá hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a por lo menos dos fibras del huso de los polos opuestos de la célula. Cuando estos puntos de control fallan debido a diferentes factores estos permiten que las células mutantes se reproduzcan y sigan generando más células mutantes originando así tumores que pueden ser cancerígenos y que finalmente pueden causar la muerte. LA FUNCIÓN DE P53: GUARDIÁN DEL GENOMA tanto en el punto de control G1 como G2 se verifica la integridad del ADN. Ante la presencia de ADN dañado se genera una señal que retrasa la entrada en fase M. El mecanismo depende de una proteína llamada p53, que se acumula en la célula en respuesta a las alteraciones de ADN. El gen p53 es uno de los genes supresores de tumores más conocidos, que no sólo detiene el ciclo (arresto celular), sino también participa en la apoptosis (muerte celular programada) forzando a las células al suicidio cuando el daño en el ADN es irreparable. Cuando el ADN presenta un daño "limitado", aumentan los niveles de proteína p53. Dicha proteína activa la transcripción del gen p21, que codifica a la proteína p21. Esta última proteína ejerce su efecto inhibidor uniéndose al complejo ciclina-Cdk y deteniendo el ciclo. Cuando el ADN es reparado, la proteína p53 se libera del promotor del gen p21, provocando el descenso en los niveles de p21. Esto permite restaurar la actividad del complejo ciclina-Cdk2. Las células que presentan los dos alelos del gen p53 mutados, tendrán proteína p53 no activa y por lo tanto continuarán dividiéndose a pesar del daño en su genoma, por lo tanto, desarrollarán cáncer. Las mutaciones del gen p53 presenta una alta incidencia en la mayoría de los cánceres humanos.
(a) La división celular normal no requiere la participación de p53. (b) Sin embargo, si el ADN de una célula se daña como resultado de la exposición a mutágenos, el nivel de p53 se eleva y actúa para detener la progresión de la célula por G1 o dirigir la célula hacia la apoptosis. (c) Si se desactivan ambas copias de TP53, la célula pierde la capacidad para detener el ciclo celular o derivar la célula hacia la apoptosis después del daño del ADN. Como resultado, la célula muere por falla de la mitosis o continúa su proliferación con anomalías genéticas, lo cual puede conducirla a la formación de una neoplasia maligna. PROPIEDADES BASICAS DE UNA CÉLULA CANCEROSA Las células cancerosas pueden multiplicarse en un cultivo (fuera del cuerpo en una placa) sin que se adicionen factores de crecimiento, o señales proteicas que estimulan el crecimiento. pueden crear su propio factor de crecimiento, tener vías de factor de crecimiento que esté, incluso engañar a células vecinas para que produzcan factores de crecimiento. Las células normales crecen en una caja de cultivo hasta que cubren la superficie con una monocapa. En cambio, las células carcinógenas crecen en cúmulos de muchas capas o focos. Las células de cáncer pueden dividirse muchas más veces, en gran parte porque expresan una enzima llamada TELOMERASA. Las células cancerosas muestran un incremento en la captación de glucosa y en el glucólisis. GENES SUPRESORES DE TUMOR Y ONCOGENES Los genes que intervienen en la carcinogénesis se dividen en dos grandes categorías: genes supresores de tumores y protooncogenes. Los genes supresores de tumor actúan como frenos celulares, codifican proteínas que restringen el crecimiento celular y previenen la transformación maligna de las células. Por otro lado, los protooncogenes codifican proteínas que estimulan la división celular, por ejemplo, factores del crecimiento o receptores de factores del crecimiento. La mutación de uno de los dos alelos que codifican para un protooncogen, lo transforma en un oncogen capaz de originar productos celulares que estimulan la división celular de forma incontrolada conduciendo al cáncer y pérdida del control de crecimiento.
Los cinetocoros son los sitios donde se implantan los microtúbulos en los cromosomas y actúan en el armado de los microtúbulos. ----PROMETAFASE Se trata de un período muy corto durante el cual se termina de desintegrar la envoltura nuclear y se acaba de armar el aparato mitótico. METAFASE los cromosomas unidos a las fibras del huso por sus cinetocoros; sufren movimientos oscilatorios hasta que se ordenan en el plano central o ecuatorial, formando la placa ecuatorial. ANAFASE Al comienzo del anafase, los centrómeros se separan simultáneamente en todos los pares de cromátidas. Los cinetocoros y las cromátidas se separan y comienzan su migración hacia los polos. El cinetocoro siempre precede al resto de la cromátida o cromosoma hijo, como si éste fuera fraccionado por las fibras cromosómicas del huso. El cromosoma puede adoptar la forma de una V de brazos iguales si es metacéntrico o de brazos desiguales si es submetacéntrico. Durante el anafase, los microtúbulos de las fibras cromosómicas se acortan a un tercio o a un quinto de su longitud original. Simultáneamente, aumenta la longitud de los microtúbulos de las fibras continuas, algunas de las cuales constituyen las llamadas fibras interzonales. TELOFASE El final de la migración de los cromosomas hijos indica el principio de la telofase. Los cromosomas comienzan a desenrollarse y se vuelven cada vez menos condensados, mediante un proceso que en cierta forma es inverso a la profase. El huso se dispersa en subunidades de tubulina y se desintegra. Los cromosomas se agrupan en masas de cromatina rodeadas de segmentos discontinuos de envoltura nuclear provenientes del REG (retículo endoplásmico rugoso), hasta que la envoltura nuclear queda reconstituida, en cada grupo cromosómico. Los nucléolos aparecen en las etapas finales a nivel de los organizadores nucleolares de algunos cromosomas. Hasta este momento hemos considerado la división nuclear (cariocinesis), a ésta le suele seguir la segmentación y separación del citoplasma (citocinesis).
Es el proceso de clivaje y separación del citoplasma. Puede producirse simultáneamente a la anafase y telofase, o en una etapa posterior. El clivaje se produce siempre en la línea media de la célula. La membrana celular comienza a estrecharse en el área donde se situaba el ecuador del huso. Al principio aparece un surco en la superficie, que luego se profundiza hasta que la célula se divide. Se supone que en esta constricción intervienen microfilamentos de actina, pues se los observa en grandes cantidades cerca de los surcos. Durante la citocinesis, los distintos organoides citoplasmáticos se distribuyen equitativamente en ambas células hijas.