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Características generales del ciclo celular. Es un ciclo en el que se produce el crecimiento y división de la célula. Su tarea fundamental es pasar la información genética de generación en generación.
¿Qué es el sistema de control del ciclo celular y que controla? Es una compleja red de proteínas que gobierna el progreso por el ciclo celular, retrasando los procesos tardíos hasta que se han completado los anteriores y monitorizando las señales del exterior de la célula que estimulan y boquean el ciclo.
Fases del ciclo celular: explica qué ocurre en cada una. Fase S: La célula duplica su ADN y cromosomas. (mitad del ciclo celular) Fase M: Se separan las copias del cromosoma y ocurre la división celular con la mitosis (profase, metafase, anafase y profase) y la citocinesis (corta la célula en dos hijas). Como la mayoría de las células necesitan más tiempo para crecer y doblar su masa en proteínas y orgánulos tienen unas fases extras: la G1 entre la M y la S y la G2 entre la S y la M. ambas forman la interfase. Si las condiciones son desfavorables, las células retrasan el proceso a través de G1 quedandose en un estado de reposo, el G0 hasta que progresan a un punto de compromiso llamado Start.
Funcionamiento del sistema de control del ciclo celular y características. El sistema de control funciona como un temporizador que hace que se lleven a cabo de forma ordenada y progresivamente los distintos sucesos del ciclo y confiere un tiempo determinado para cada uno de ellos. Responde a la información recibida por cada uno de los sucesos gracias a los sensores que detectan si un proceso ha finalizado o no. Si no es así retrasan la siguiente etapa para reparar la maquinaria. El sistema de control está basado en una serie de interruptores moleculares conectados que inician sucesos específicos del ciclo celular. Son binarios y emprenden sucesos de una manera irreversible y completa. El sistema es fuerte y preciso y muy adaptable para servir a los distintos tipos celulares y responder a las señales extra e intra celulares.
Puntos de control del ciclo celular. ¿Qué se controla en cada uno? -Punto Start: Está entre G1 y S. En él la célula se compromete a entrar en el ciclo celular y a duplicar sus cromosomas. Aquí participa la retinoblastoma-Rb -Punto G2/M: En el que se dan las primeras fases del ciclo mitótico y por la tanto la alineación de los cromosomas en el uso. Se controla la síntesis y daño del ADN, que es controlado por p53, un factor de transcripción que se fosforila y activa cuando detecta daño en el ADN y para el ciclo celular.
- Punto de transión entre anafase y telofase: En este punto se estimula la separación de las cromátidas hermanas y la terminación de la mitosis y la citocinesis. Se controla el correcto anclaje de las cromátidas al uso.
¿Qué son y cómo se activan las quinasas dependientes de ciclina? Son proteín quinasas centrales del sistema de control del ciclo celular. Están siempre en la misma cantidad a lo largo del ciclo celular, pero su actividad baja y sube lo que provoca cambios de fosforilación en las proteínas intracelulares que inician o regulan los sucesos del ciclo celular. La activación de la Cdks se produce por: -Ciclinas: proteínas reguladoras que deben estar unidas a las cdks para que tengan actividad quinasa y las activan parcialmente. Cuando no están unidas a las Cdks, el centro activo de estas está ocupado por una región de ellas mismas llamado lazo T. -Quinasas CAK: Se unen al complejo ciclina-cdks y lo activan completamente permitiendo que fosforile a sus proteínas blanco.
Ciclinas: características y tipos. Se llaman así por que sufren un ciclo de síntesis y degradación a lo largo del ciclo celular lo que hace que cambien los niveles de cdks activadas que desencadena a su vez la activación de los distintos sucesos del ciclo celular. Hay cuatro tipos: -Ciclinas G1/S: activan a las Cdks al final de G1 y contribuyen al paso por el punto Start. Sus niveles caen a la mitad de S. (ciclinas D) -Ciclinas S: activan a las Cdks poco después de su paso por Start. Contribuyen a estimular la duplicación de la mitosis y sus niveles permanecen altos hasta el comienzo de la mitosis. También contribuyen al control de alguno de los procesos de la mitosis tempranos (ciclinas A) -Ciclinas M: activan cdks que estimulan la entrada en la mitosis en el punto de control G2/M. Son destruidas a mitad de la mitosis (ciclinas B). -Ciclinas G1: Ayudan a gobernar la actividad de las ciclinas G1/S (ciclina E)
¿Qué parte del ciclo se regula por proteolisis? ¿Cuál es la molécula responsable? ¿Cuáles son sus blancos? La progresión a través de la transición metafase y anafase. El regulador clave es el complejo promotor de la anafase o ciclosoma (APC/C) miembro de la familia de enzimas ubiquitina ligasas. Cataliza la ubiquitinación y destrucción de dos proteínas fundamentales: -La securina, haciendo que se libere de ella la separasa que corta la cohesina que mantenía juntas a las cromátidas hermanas en la mitosis, separándolas y desencadenando la mitosis. -Las ciclinas S y M: cuya destrucción inactiva la mayoría de Cdks de la célula. Las proteínas fosforiladas previamente por Cdks son desfosforiladas por fosfatasas para que termine la fase M. APC/C permanece activo hasta la G1 proporcionando un periodo de inactividad de las Cdks. Después estas se activan y APC/C se desactiva, consiguiendo así una acumulación de ciclinas para empezar el nuevo ciclo.
¿Qué es la proteína SFC y cuándo funciona?
La Cdk es fosforilada en un sitio activo por la quinasa CAK. Pero la quinasa Wee1 la mantiene en un estado inactivo por fosforilación inhibidora de otros residuos. Cuando la célula alcanza el final de G2, contiene mucha reserva de M-Cdk suprimida por fosfatos que bloquean su sitio activo. Cuando se activa, la fosfatasa Cdc25 elimina los fosfatos inhibidores que restringen la M-Cdk aumentando así su actividad. Es posible que las S-Cdk estimulen la Cdc25. Sin embargo la M-Cdk tiene capacidad para activar a su propio activador Cdc25 e inhibir a su propio inhibidor Wee1.
Explica en qué consiste la condensación de las cromátidas. Al final de la fase S, las moléculas de ADN de las cromátidas están enredadas, por lo que al principio de la mitosis se debe gastar energía `para reorganizarlas en estructuras cortas y separadas mediante dos procesos: -Separación de las cromátidas hermanas en dos unidades diferentes separables. (Se desenganchan las dos cadenas de ADN) -Condensación cromosómica: Las cromátidas son compactadas. Así las dos cromátidas forman una estructura en forma de varilla unidas por sus regiones centroméricas. Estos procesos los lleva a cabo un complejo de 5 unidades llamado cohesina, que se estimula por la fosforilación de sus subunidades por M-Cdk. Usa la energía del ATP.
Tipos de microtúbulos del huso -Microtúbulos interpolares: Sus extremos + interaccionan con los extremo s+ de microtúbulos de otro polo formando una disposición antiparalela en la parte media. -Microtúbulos del cinetocoro: Sus extremos + están anclados a las estructuras proteicas llamadas cinetocoros en el centrómero de cada cromátida. -Microtúbulos astrales: irradian desde los polos y contactan con el cortex celular.
Moléculas que participan en la formación del huso -dineinas y kinesinas -proteinas sobreenrolladas que ligan los motores al centrosoma -proteinas estructurales -componentes del sistema de control del ciclo celular (Aurora A) -complejos en anillo de tubulina γ
Estructura y función del cinetocoro El cinetocoro es el punto de anclaje de los microtúbulos a las cromátidas hermanas. Son una estructura proteica gigante de varias capas, construida sobre la heterocromatina del centrómero del cromosoma. Tienen un sitio de anclaje en forma de anillo que rodea el extremo
- de los microtúbulos y los sujeta al cinetocoro. Una vez anclados correctamente son movidos hacia delante y hacia atrás hasta que quedan equidistantes de los polos (placa metafásica).
¿Cómo se desencadena la anafase? La activación de APC/C, que requiere la subunidad Cdc20, enciende el interruptor para la ubiquitinación de de varias proteínas reguladoras mitóticas entre ellas, libera la proteínas inhibidora securina que libera la separasa que rompe la cohesina, separando así las cromátidas hermanas.
Los cinetorcoros no anclados correctamente envían una señal que bloquea la activación de Cdc20-APC/C y la transición metafase-anafase.
Anafase A y anafase B Cuando la cromátidas hermanas se separan, las fuerzas del huso tiran de ellas hacia los polos. Esto sucede por dos procesos: -Anafase A: es el movimiento inicial de las cromátidas hacia los polos opuestos y la despolimerización de los extremos + de los microtúbulos del cinetocoro. También incluye la despolimerización del extremo – -Anafase B: es el movimiento de los polos hacia los extremos cuando las cromátidas hermanas se han separado una cierta distancia. Depende de proteínas motoras como la kinesina-5 unida a los microtúbulos solapantes y a la dineína anclada al cortex, que tiran de los polos hacia el extremo.
Etapas de la citocinesis
- Inicio: Durante la anafase, filamentos de actina y miosina se colocan en el centro de la célula y ensamblan el anillo contráctil. También contiene otras proteínas que proporcionan apoyo estructural o ayudan a su ensamblaje. -Contracción: El anillo se contrae gradualmente y el surco se hace más profundo. -Inserción de membrana: Se funden vesículas intracelulares con la membrana plasmática e insertan nueva membrana adyacente al anillo. -Terminación: cuando se completa la contracción, inserción de membrana y fusión sellan la hendidura entre las células hijas.
Composición y ensamblaje del anillo contráctil La GTPasa Rhoa controla el ensamblaje y funcionamiento del anillo contráctil. Lo hace promoviendo: -La formación de filamentos de actina activando las forminas -El ensamblaje de miosina II y la contracción. Activa múltiples quinasas como la quinasa Rock que fosforila la cadena ligera de miosina II fromando filamentos bipolares de miosina II. Los filamentos de actina se ensamblan con los de miosina solapándose.
¿Qué es el fragmoplasto y cómo se forma? Es una estructura que contiene microtúbulos derivados del huso mitótico y que ayuda al ensamblaje de la placa celular que separa las dos células hijas vegetales. Esta se forma porque a lo largo de los microtúbulos del fragmoplasto se transportan vesículas derivadas del aparato de Golgi con material necesario para la formación de esta pared, que se funden entre sí.
¿Cómo se mantienen inactivas las Cdks en la fase G1? -Utilización de Cdh1, proteína que activa APC/C. Así la actividad de Cdh1-APC/C es alta en la mitosis tardía y G1 lo que mantiene bajas las ciclinas M -Aumento de la producción de CKIs que suprimen la actividad de las Cdks en la mitosis tardía y G -La disminución en la transcripción de genes de ciclinas, que también inactiva a M-Cdk en la mitosis tardía.
Fase G
