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T-1 LAS CÉLULAS:
- Unidad estructural y funcional de los seres vivos
- Organismos pluricelulares formados por células especializadas
- Están rodeadas por una membrana que permite la relación con el entorno.
Los procesos que se producen en las eucariotas y el las procariotas son similares, pero se diferencian en que las eucariotas son mucho mas complejas que las procariotas.
- Citosol: líquido que se encuentra en el interior de la célula.
- Membrana: separa a la célula del exterior.
- En el interior de la célula: vías de trafico para diferentes componentes. Ej: retículo endoplasmático: proteínas que pueden ir al complejo de Golgi, donde se le añadirán otros componentes, y por vesículas serán excretadas ( exocitosis).
MEMBRANA:
- (^) Bicapa lipídica: dos capas de lípidos enfrentadas entre si. Parte polar hacia el exterior. Parte apolar, hacia el interior (HIDROFOBICO).
- No hay enlace covalente: son todo interacciones débiles: interacciones hidrófobas.
- Formada por: Lípidos, fosfolípidos y colesterol
- Proteínas: comunican la célula con el exterior, sirven como canales con el exterior ( exportar hormonas, neurotrnasmisores… importar glucosa…)
- Glúcidos: Tienen una gran fluidez (MOSAICO FLUIDO), son capaces de moverse , ya que no hay enlaces covalentes.
Ej. INSULINA: es reconocida por proteínas de membrana y por su movimiento (gran flexbilidad). La proteína de membrana manda la señal al interior de la célula para dar una respuesta: generación de azúcar.
Por la bicapa tan solo interaccionan y traviesan pequeñas moléculas, por lo
Formado por: fil de actina, microtúbulos y fil intermedios.
Es completamente móvil y dinámico, por lo que una célula puede cambiar su forma con facilidad.
Las fibras de actina son capaces de polimerizar en un lado y despolimerizar en el otro consiguiendo así el movimiento de la célula.
VIRUS: Son parásitos, ya que no son capaces de vivir de forma independiente.
No son capaces de reproducirse.
Solo tienen una molécula genética: RNA o DNA.
EL CICLO CELULAR: Proceso ordenado y repetitivo en que la célula crece y se divide en dos células hijas.
Las células que no se están dividiendo no forman parte del ciclo celular → están la fase G0. (1ª fase = G1)
El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide y, termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.
Duración media del ciclo completo: unas 24 horas.
FASES DEL CICLO CELULAR: (interfase + fase M)
Interfase: Fase más activa del ciclo celular durante la cual la célula crece y duplica su ADN. Trascurre entre dos mitosis y comprende 3 fases:
- G0: fase de reposo
- 1: G1 : (grow) Periodo de crecimiento activo del citoplasma, incluyendo la producción de los orgánulos. Incluye síntesis de proteínas y de ARN.
- 2: S : Síntesis o replicación del ARN. (Duplicación de los cromosomas → 2 cromátidas idénticas)
- 3: G2 : Fase 2 de crecimiento. Se sintetiza el material citoplasmático necesario para la división celular, como por ejemplo las moléculas de tubulina, proteína que compone los microtúbulos para el huso acromático. Continua la síntesis de proteínas y RNA. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis.
- M: división de la célula por mitosi. Dividida en: profase, metafase, anafase, telofase.
Puntos de control o restricción : controlan que en momentos determinados del ciclo todo funcione correctamente. Sino → apoptosi.
Existen 3 puntos de control: 1 : Al final de la G1. 2 :entre la S y G2. 3 : En el momento del reparto (anafase)
Interfase:
- La célula tiene todo lo necesario para que la mitosis empiece: Envoltura nuclear, nucleolos, cromatina, centrosomas (dos centriolos con elevadas concentraciones de dímeros de tubulina), material genético (duplicado y difuso en el núcleo)
Fases de la Mitosis: (ProMeAnTeCi)
Profase:
- La cromatina empieza a condensarse para formar los cromosomas. Cada cromosoma constituido por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento llamado centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la Mb. nuclear y el nucléolo.
Metafase:
- Se forma el huso, donde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial. En esta etapa es cuando los cromosomas están más condesados.
Anafase:
- Las cromátidas se separan (por el centrómero). Los centrómeros migran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando a las cromátidas. La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.
Telofase:
- Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse , se reconstruye la Mb. nuclear , alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma, denominada citocinesis.
Citocinesis:
- División del citoplasma sin alteración de material genético. Se produce por "estrangulamiento" de la membrana plasmática. Formación del anillo contráctil , formado por microfilamentos de actina y miosina. La citocinesis de las células vegetales sigue un mecanismo diferente
Para ver una mitosis necesitamos un tejido activamente dividiéndose. Ej: la piel
TIPOS DE GENES IMPLICADOS EN NEOPLASIAS:
- (^) Oncogenes : Gen anormal o activado que procede de la mutación de un alelo de un gen normal llamado protooncogén
- Receptores de factores de crecimiento (ERBB2, EGFR)
- Transductores de señales (Ras, ABL)
- Oncoproteínas nucleares (Myc, CycD1, Cdk4)
- Antagonistas de: Apoptosis (BCL2) Oncosupresores (MDM2)
- Oncosupresores :
- Implicados en: Ciclo celular (p53, Rb, p16) Transducción de señales (NF1, APC)
- Interacciones intercelulares y con la matriz (E-cadherina)
- Inductores de apoptosis (p53, Bax)
- Organizadores del citoesqueleto (NF2, Rho) - De reparación del DNA:
- Reparación por escisión (Xerodermia pigmentosa)
- Reparación de apareamientos incorrectos (MSH2, MLH1)
- Recombinación (BRCA1, BRCA2)
Regulación de la proliferación celular:
Cascada de fosforilaciones donde una serie de kinasas se activan de forma ordenada hasta activar un proteína que travesará la membrana activando ciertos genes que pondrán en marcha la división.
Ciclinas : proteinas reguladoras de encimas cdk. Regulan y aceleran el ciclo celular. Durante la G1 la cdk-6 se une a la ciclina D y la cdk-2 a la ciclina. Se degradan durante la fase S. En la fase G2 pasará algo similar con otros tipos de cdk.
Existe un equilibrio entre oncogenes y genes suprsores de tumores que permitirá la correcta proliferación y degradación celular.
El tumor aparece cuando el protooncogen se transorma en oncogén y se produce un fallo en los genes supresores encargados de impedir la proliferación descontrolada. Aun así la célula sufrirá una apoptosis impidiendo la formación del tumor por lo que es necesario el fallo del sistema de control para que aparezca un cáncer.
El DNA almacena la información genética
Exp erimento de Griffith:
Hershey & Chase Estudiaron la infección de células bacterianas con AND o proteínas marcadas con radioactividad y ayudaron a confirmar que el ADN es el material genético.
Alteración química de nucleótidos
- Los nucleótidos pueden sufrir transformaciones no enzimáticas que pueden ocasionar cambios permanentes en el ADN llamadas mutaciones
- Existe una relación íntima entre la acumulación de mutaciones en organismos individuales y el proceso de vejez y carcinogénesis (=oncogénesis, proceso por el que se produce el cáncer).
Alteraciones en el DNA inducidas por agentes externos:
- Radiaciones - Luz UV induce la dimerización 1 de las pirimidinas. Esto puede ser el mecanismo central en los cánceres de piel. - Las radiaciones ionizantes (X-rays and γ-rays) causan apertura de los anillos y rotura de las hebras (Se repara con dificultad) - Agentes químicos: - Productos de la actividad industrial pueden dañar el ADN - 2 clases: - Agentes desaminantes^2 - Agentes alcalinizantes
1 DIMERIZACIÓN: reacción química en la que dos moléculas de subunidades idénticas (monómeros) forman una estructura química única, denominada dímero. 2 DESAMINACIÓN: Degradación de un aminoácido por la pérdida del radical amino (NH2)
s -> bacteias virulentas. R -> no virulentas
Metilación^3 fisiológica de bases
- Algunas bases nitrogenadas en el AND están metiladas (A y C > T y G)
- La metilación ocurre en ciertas sequencias del AND.
- E. Coli tiene 2 sistemas de metilación predominantes:
- Mecanismo de defensa para identificar su propio AND
- La metilación de las A en la secuencia 5’ GATC 3’ (Dam metilasa).
- En células eucariotas, alrededor de un 5% de C están metiladas. (regulación de la transcripción).
ADN:
- El DNA almacena la información genética
- Se degrada mediante nucleasas
- Ribonucleasas / desoxi-ribonucleasas
- Exonucleasas / endonucleasas
- Mutación: alteración de la frecuencia de nucleótidos.
- Existe una relación íntima entre la acumulación de mutaciones en organismos individuales y el proceso de carcinogénesis y vejez
Chargaff (1940):
- La composición de las bases cambia de una especie a otra.
- Todos los tejidos de un mismo organismo presentan la misma composición de bases.
- La composición de las bases no cambia con la edad, nutrición o ambiente.
- A=T, G=C
Franklin & Wilkins (1950):
- (^) Analizaron las fibras de ADN por difracción de rayos X
- Moléculas de ADN = hélices con dos periodicidades - ADN = doble hélice
- Hélice a derechas (dextrógira)
- El esqueleto: desoxiribosas (pentosas) y grupos fosfato.
- En el interior: bases nitrogenadas (hidrófobas)
3 METILACIÓN: Sustitución de uno o más átomos de hidrógeno de un compuesto orgánico por grupos metilo.
Es el proceso de unir dos hebras complementarias de ADN. Reflejan un ancestro común. Cuanto más se parezcan las secuencias de ADN más fácilmente se producirá la hibridación.
- Técnica de los microarrays ("chips"): técnica que se emplea para comparar la expresión génica de dos condiciones distintas. Cuanto menos complementarias sean las secuencias entre sí, éstas se van a unir con una menor afinidad, por lo que tras el lavado sólo permanecen unidas aquellas que son lo más complementarias entre sí.
De esta manera se puede cuantificar de una forma relativa la cantidad de un determinado gen que se expresa en una célula o en un tejido en función de la intensidad de señal.
Términos:
- Genoma : conjunto de genes de un organismo - Gen: Toda la secuencia de ADN que codifica la secuencia primaria de un producto final (una cadena polipetídica o ARN con alguna función catalítica) - Secuencias reguladoras: proporcionan señales que pueden denotar el origen o el final de un gen - Colinearidad gen-polipéptido: cada aminoácido de una cadena polipeptídica está codificado por una secuencia de tres nucleótidos consecutivos en una cadena simple de AND. - Genomas virales: Organismos NO vivos. (Genoma + cubierta proteica) Parásitos que utilizan los recursos de las células a las que infectan para llevar a cabo los procesos que ellos necesitan para propagarse. DNA o ARN. Los virus ADN varían en tamaño. La longitud de los ADNs es generalmente cientos de veces más larga que las dimensiones de la partícula viral que la va a contener.
Genomas procariotas: Mayor que un virus. ADN simple de doble cadena.
Plásmidos: moléculas pequeñas y circulares, libres en el citosol
(extracromosómicas). Los plásmidos pueden conferir ventajas a sus
hospedadores. Portan información genética y realizan la replicación.
Muchas bacterias poseen solo 1 cromosoma por célula.
- Genomas eucariotas: Organización compleja. Número específico de cromosomas 2n. Su secuencia de nucleotidos contiene segmentos de ADN que no codifican para una secuencia de aa de un polipeptido. (intrón). El 3% consiste en secuencias altamente repetidas llamadas (SSR, simple sequence repeats). Estructura del cromosoma: - Centromero: (División celular) Lugar de anclaje para proteinas que unen el cromosoma con el huso mitótico (consta de miles de repeticiones). - (^) Telomero: Extremo de los cromosomas eucariotas.
>Estructura primaria del ADN: secuencia de nucleótidos.
>Estructura secundaria: Estructura regular y estable que conforman los nucleótidos en un ácido nucleico.
>Estructura terciaria: El ADN celular está extremadamente compactado.
- Superenrollamiento : Propiedad topológica. Cuando el eje de la doble hélice se pliega en si mismo se forma una nueva hélice (DNA superenrollado). EL ADN está enrollado en forma de una doble hélice con las dos hebras enrolladas entre si a lo largo de un eje central. El enrollamiento de ese eje sobre si mismo genera el superenrollamiento. Cuando no hay un plegamiento neto del eje sobre sí mismo se dice que el ADN se encuentra “relajado”. - Superenrollamiento = tensiones en el DNA - Tensiones inducidas por pérdida de vueltas de hélice (actividad enzimática) - La tensión se libera por superenrollamiento o separación de cadenas - Superenrollamiento negativo o positivo - Consecuencias del desenrollamiento : El desenrollamiento del ADN facilita la separación parcial de las hebras necesarias para promover la estructura cruciforme. Facilita la formación de tramos levógiros (z-DNA) donde la secuencia de bases es adecuada para la forma Z. - Topoisomerasas: Tienen la función de desenrollar o relajar el ADN. - Tipo I: Rompe de manera transitoria una de las hebras del ADN - Tipo II: Se rompen las dos hebras del ADN - La enzima bacteriana topoisomerasa II o ADN girasa puede introducir superenrollamientos negativos - Las topoisomerasas juegan un rol crítico en el metabolismo del ADN.
T-3 METABOLISMO DEL ADN
(ver videos del power)
Replicación depende de la complementariedad de las hebras.
La replicación del ADN: sigue una serie de reglas fundamentales:
1 Replicación semiconservativa : cada hebra de ADN sirve de molde para la
síntesis de una nueva hebra.
2 Bidireccional: Las hebras parentales se replican de manera SIMULTÁNEA Y
BIDIRECCIONAL. Hay 2 horquillas de replicación que se inician en un único punto llamado origen.
3 Semidiscontinua : Una hebra se sintetiza de manera continua y la otra de
manera discontinua.
- Continua o ‘hebra líder’ : síntesis 5’-3’. Va en la misma dirección que la horquilla de replicación. (3’ OH es el punto donde el ADN se elonga).
- Discontínua o ‘rezagada’ :síntesis 5’-3’ (dirección opuesta a la horquilla de replicación.) Se sintetiza en segmentos (segmentos de okazaki)
1 El DNA se desenrrolla y se rompen los puentes de hidrógeno entre las 2 cadenas. (con ayuda de la helicasa). Las proteínas enlazantes a cadena sencilla (SSBs) evitan que las cadenas se vuelvan a unir.
2 Así se crean las burbujas de replicación a lo largo de la molec de ADN, aumentando la velocidad de replicacion. (irán creciendo a lo largo de todo este proceso hasta llegar a unirse)
Replisoma: conjunto de encimas y proteínas que actúan en la replicación.
ETAPAS :
1. Iniciación :
La replicación del ADN en E. coli comienza en la región del cromosoma llamado Origen de replicación (OriC)
OriC : Contiene secuencias de ADN que están altamente conservadas entre los orígenes de replicación bacterianos.
Región rica en A-T adyacente a la secuéncia que es reconocida por la proteína DnaA. La unión del DnaA con la caja de DnaA (boxes DnaA) inician el proceso de conducción para abrir la región rica en A-T.
La burbuja de replicación en la molécula de DNA se abre y se expande gracias a la helicasa.
Las proteínas SSBs evitarán que se cierre de nuevo. I la topoisomerasa evitará el superenrrollamiento provocado por el desenrrollamiento d las cadenas.
El RNA primer es sintetizado en el origen por la encima DNA primasa. Luego la DNA polimerasa III junto con el primer inicia la síntesis de la cadena hija en direccion 5'-3'...
2 tipos de secuencias :
- Sitios R : repeticiones de secuencias de 9 pb que sirven como punto de unión de la proteína iniciadora: DnaA
- (^) DUE (DNA unwinding element): región rica en A=T (más fácil separación ya que solo tienen 2 puentes de H) Hay 3 sitios adicionales para la unión con DnaA (sitios I) y sitios de unión para las proteínas IHF y FIS
1 8 moléculas de DnaA se unen formando un complejo junto con los sitios R e I de OriC
2 La hebra asociada se desnaturaliza en la región rica A=T llamada DUE (HU, IHF y FIS, facilitan la unión de Dna A)
3 DnaC “carga” DnaB en las hebras que han sido separadas (posteriormente DnaC se libera)
4 DnaB (helicasa) migra a lo largo de la hebra de ADN en dirección 5’ → 3’ desenrollando el ADN
5 Las proteínas SSB (Single-stranded DNA-binding protein) se unen para estabilizar las hebras que se han separado y la DNA girasa (DNA topoisomerasa II) elimina el estrés topológico (vitará el superenrrollamiento provocado por el desenrrollamiento d las cadenas.)
La iniciación es la única fase en la replicación que está regulada, y está
