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EL CICLO CELULAR
1. Términos para aprender :
Cromátida hermana : par de copias de ADN unidas estrechamente entre ellas a lo largo de su longitud por complejos cohesina.
Gen del ciclo de división celular (Cdc): gen cuyo producto (una proteína cdc) controla una etapa específica o un conjunto de etapas del ciclo celular de los eucariotas. Inicialmente se identificó en levaduras.
Huso mitótico : disposición de microtúbulos y moléculas asociadas que se forma entre los polos opuestos de una célula eucariota durante la mitosis y actúa desplazando los cromosomas duplicados, separándolos entre sí.
Interfase : largo periodo de un ciclo celular comprendido entre mitosis y la siguiente. Incluye las fases G1, S y G2.
Punto de restricción/inicio : punto de control importante, situado al final de la G1 del ciclo celular eucariota. Superar este punto supone que la célula entrará en fase S. Inicialmente descrito para levaduras, si se incluyen a mamíferos se suele denominar inicio.
Cdk-M/cDNA: molécula de ADN sintetizada como una copia de ARNm.
Ciclina(Cdk): proteína cuya concentración aumenta y disminuye periódicamente de forma coordinada con el ciclo de división celular eucariota. Activan a las proteínas quinasas esenciales (llamadas dependientes de ciclina) colaborando así en el control de la progresión desde un estadío a la fase S.
Ciclina G1: presente en la fase G1 de ciclo celular eucariota. Forman complejos Cdk que ayudan a gobernar la actividad de las ciclinas G1 y S, las cuales controlan la progresión a la fase S.
Complejo Cdk-ciclina: complejo proteico formado periódicamente durante el ciclo de división celular eucariota a medida que incrementa el nivel de una ciclina determinada. Entonces, una quinasa dependiente de ciclina (Cdk) pasa a estar parcialmente activada.
Complejo promotor de la anafase : ubiquitinaligasa que cataliza la ubiquitinación y destrucción de la securina y las ciclinas M y S, iniciando la separación de las cromátidas hermanas en la transición de metafase a anafase en la mitosis.
Punto de control : punto del ciclo de división de las células eucariotas en el cual la progresión a través del ciclo puede ser interrumpida hasta que se den las condiciones adecuadas para que la célula prosiga hasta la siguiente fase.
Quinasa activadora de Cdk : proteína quinasa que fosforila Cdk de los complejos ciclina-Cdk y activa Cdk.
Anafase A y B: la anafase es la fase de la mitosis durante la cual las cromátidas hermanas se separan. En la A los cromosomas se desplazan hacia los dos polos del huso mientras que en la B los polos del huso se separan entre sí.
Condensina : complejo de proteínas que participa en la condensación.
Microtúbulos astrales : Microtúbulos del huso mitótico que se extienden a la periferia celular.
Microtúbulos cinetocóricos: microtúbulos del huso mitótico que fijan los cromosomas condensados a sus centrómeros.
Placa metafásica: plano imaginario perpendicular al huso mitótico equidistante de ambos polos en el que se sitúan los cromosomas en la metafase.
distintas
especies, pero permanece constante cuando aumenta el contenido de ADN en la misma especie?
- La constancia de la duración de la fase S en los organismos haploides respecto a los diploides y en los organismos diploides respecto a los tetraploides puede que no sea tan sorprendente. Si consideramos que los cromosomas y las regiones específicas dentro de los cromosomas poseen un orden definido y un determinado ritmo de replicación, no deberíamos esperar que una reducción a la mitad o la duplicación del número de cromosomas modificara el tiempo invertido. Además, la proporción entre los genes que codifican las proteínas de la maquinaria de replicación (DNA polimerasas, helicasas, factores de iniciación, ect.) respecto a la cantidad de DNA no cambiaría. Por el contrario, podría suceder que la proporción entre estos genes críticos y el contenido de DNA fuera diferente entre especies, lo que podría explicar la correlación que se observa en la Tabla.
- El número de orígenes de replicación y la velocidad de la telomerasa influye en la duración de la fase S 5. En muchos experimentos, es necesario disponer de una población de células que realicen el ciclo celular de forma sincronizada. Uno de los primeros métodos, todavía utilizado a menudo para sincronizar células, es el denominado doble bloqueo con timidina. Cuando se añaden concentraciones elevadas de timidina al medio de cultivo, las células en fase S detienen la síntesis del ADN, mientras que otras células no quedan afectadas. El exceso de timidina bloquea la enzima ribonucleótidoreductasa, responsable de la conversión de los ribonucleótidos en desoxirribonucleótidos. Cuando esta enzima se halla inhibida, se reduce el suministro de desoxirribonucleótidos y se detiene la síntesis de ADN. Cuando se elimina el exceso de timidina al cambiar el medio de cultivo, el suministro de desoxirribonucleótidos aumenta y la síntesis de ADN continúa normalmente. En una línea celular que tenga un ciclo celular de 22 horas, dividido en una fase M = 0, horas, una fase G1 = 10,5 horas, una fase S = 7 horas y una fase G2 = 4 horas, un protocolo de sincronización mediante doble bloqueo con timidina sería:
A. A las 0 horas (t = 0horas) añadir timidina en exceso. B. 18 horas después (t= 18 horas) quitar el exceso de timidina. C. Después de 10 horas más (t=28) añadir timidina en exceso D. Después de 16 horas más (t=44) quitar el exceso de timidina.
¿En qué punto del ciclo celular se encuentra la población de células cuando se elimina el segundo bloqueo por timidina? Explique de qué forma los intervalos de adición y eliminación del exceso de timidina sincronizan la población celular.
- Durante el segundo bloqueo con timidina, todas las células se acumularán al inicio de la fase S, ya que no pueden sintetizar DNA. De este modo, al eliminar el segundo bloqueo la población sincronizada iniciará la fase S.
- (^) El primer bloqueo con timidina detiene todas las células que están en la fase S. Las células que no están en la fase S siguen el ciclo celular normalmente hasta que alcanzan el inicio de la fase S, donde se detienen. Debido a que la duración de G2+M+G1 es de 15 horas, la presencia de timidina durante 18 horas debería ser suficiente para que todas las células que originalmente no estuvieran en la fase S, la inicien. De este modo, al final del primer bloqueo con timidina, la mayor parte de la población estará al principio de la fase S, pero el resto de la población estará distribuida a lo largo de la fase S. La eliminación del primer bloqueo con timidina durante 10 horas permite que toda la población avance a través de la fase S, pero no permite volver a entrar en la fase S. La aplicación de un segundo bloqueo con timidina durante 16 horas permite
9. ¿Cuántos cinetocoros tiene una célula humana en mitosis?
• Existen 46 cromosomas humanos, cada uno con dos cinetocoros, uno para cada cromátida
hermana, de forma que hay 92 cinetocoros en una célula humana en mitosis.
10. El nocodazol inhibe reversiblemente la polimerización de los microtúbulos, que es esencial para la formación del huso mitótico. Es factible sincronizar una población de células de mamífero, tratando el cultivo con nocodazol durante un intervalo de tiempo y eliminando después el fármaco del medio. En presencia del nocodazol, ¿en qué intervalo del ciclo celular esperaría que se acumularan las células? ¿Cuál cree que es el mecanismo responsable de detener el avance del ciclo celular en presencia del nocodazol?
• El nocodazol detiene las células en la fase M mediante el control metafasico. Al impedir la
polimerización de los microtúbulos y, por lo tanto, la formación del huso, el nocodazol activa el punto de control de la unión al huso, que inhibe la ubiquitinaligasa APC/C, de forma que se impide la transición de la metafase a la anafase.
11. ¿Qué resultados esperas obtener de la fusión de células en fases G1 y S y de células en fases G2 y S?.
• Al fusionar células en la fase G1 con células en la fase S, las células de la fase G1 comienzan a
duplicar su ADN. Las células en la fase S continúan con la síntesis de DNA. Por lo tanto, su fusión dará lugar a una célula con dos núcleos en fase S, por las proteínas citosolicas que inducen la duplicación del ADN de G1. Por otra parte, si se fusionan una célula en fase S con núcleo en replicación de ADN y una célula con núcleo G2 con el ADN completamente replicado lo que obtenemos es una célula con dos núcleos, uno en fase S y otro en fase G2, porque S tiene que terminar de replicar el ADN antes de avanzar.
12. Indica 4 mecanismos por los que se puede bloquear una Cdk.
I Fosforilación de quinasas y adicción de algún mecanismo que impida la desfosforilaciön que
altera la acción de las quinasas reduciendo su actividad.
II Ausencia de ciclinas
III Unión de las proteínas inhibidoras por la p21 inducida por p
IV Destrucción o eliminación de las ciclinas
13. ¿Qué experimento puedes realizar para saber por dónde están creciendo los microtúbulos durante la mitosis?
• Marcaje mediante inmunofluorescencia con anticuerpos contra β-tubulina
14. Si el número haploide de cromosomas en una célula humana es 23 y la cantidad de ADN en los gametos es C. ¿Cuántos cromosomas tiene una célula en: la metafase de la mitosis, profase I de la meiosis, anafase I de la meiosis, profase II de la meiosis, anafase II de la meiosis. ¿Cuánto ADN tiene las células en cada una de esas fases?
Metafase: 46 cromosomas, 2n, 4C Profase I: 46 cromosomas, 2n, 4C Anafase I: como una célula=46 cromosomas, 2n, 4C. como 2 células=23 cromosomas, n, 2C. Profase II: 23 cromosomas, n, 2C Anafase II: como una célula=23 cromosomas, n, 2C. como 2 células= 23 cromátidas, n, C.
15. Asume que existe sobrecruzamiento. En esas condiciones, ¿recibirías la mitad de cromosomas de cada uno de tus padres? ¿Recibirías 1/4 de los cromosomas de cada uno de tus abuelos? ¿Qué pasaría si hubiera sobrecruzamiento?
• Si, la cantidad de cromosomas seria la mitad de cada uno ya que cada célula germinal solo
contiene 23 cromosomas y se necesitarían 46 para formar un organismo sano completo. Por lo que también ¼ de cromosomas serian de los abuelos. El sobrecruzamiento lo que consigue es que la célula resultante no sea idéntica a la progenitora y que se produzca variabilidad ya que cada cromosoma expresaría parte del genoma materno y parte del paterno. Si no hubiera
spbrecruzamiento se recibiría mitad de cromosomas del padre y mitad de la madre pero la cantidad de
