CICLO CELULAR

MITOSIS - MEIOSIS

CICLO CELULAR

Modelos experimentales y técnicas de estudio

Modelos experimentales:

Ovocitos

Fusión de células en cultivos

Hongos unicelulares: estudios genéticos

Estudios bioquímicos libres de células

Técnicas:

Cuantificación de células en mitosis

Detección de células que duplican su ADN (radioautografía con timidina tritiada)

Cuantificación de células con distinta cantidad de ADN (citometría de flujo)

El corazón del sistema de control del Ciclo Celular en eucariontes unicelulares

Factor promotor de la fase M

Organizacion de la maquinaria de la mitosis

Kinasa Start

Organización de la maquinaria de la replicación del ADN

Actividad de los complejos cdk-ciclinas durante el ciclo celular en mamíferos

Regulación de las concentraciones de Ciclinas mitóticas

Mecanismos de regulación de la proteinquinasas

dependientes de ciclinas (Cdk)

Puntos de control del Ciclo Celular

Puntos de control del Ciclo Celular que tienden a asegurar que los genomas completos y no dañados

se transmitan a las células hijas.

Factores que regulan el pasaje por los puntos de control del ciclo celular

-Disponibilidad de factores tróficos: lo estimulan (protooncogenes).

-Adhesión al sustrato: es necesaria para la proliferación de las células que no

son células madre.

-Limitación por contacto: no limita la proliferación de células madre.

-Integridad del ADN: su alteración lo detiene (proteínas supresoras de tumores:

retinoblastoma, p53, p21).

-Duplicación completa del ADN: la falta de la misma detiene el ciclo (proteínas

supresoras de tumores).

-Alineación de los cromosomas en el plano ecuatorial durante la metafase

con los cinetocoros de cada cromátide unidos a los microtúbulos

respectivos: fenómeno necesario para la activación del complejo promotor

de la anafase.

Regulación del ciclo celular por las proteínas retinoblastoma (Rb) y

E2F durante la etapa tardía de G1

Entrada en fase S por acción de Cdk2 y ciclina E

Detención del ciclo celular en los puntos de control de lesión del ADN

y rol de la proteína p53 en la detención del ciclo en G1.

El ADN no se duplica dos veces en el mismo ciclo celular

debido a que durante la replicación del ADN se separan del

sitio de inicio de la replicación las proteínas MCM que no

pueden volver a unirse a dicho sitio hasta la interfase siguiente.

LA FASE M DEL CICLO CELULAR

Etapas de la mitosis (Fase M) en las células animales

Dianas del Cdk1/ciclina B

Cromosomas Mitóticos y en G1

Los cromosomas mitóticos

representan el nivel más alto de

condensación de la cromatina

¿Cuáles son las bases moleculares de ésta

condensación?

Cohesinas y condensinas

Las condensinas hidrolizan ATP y pueden “enrollar” el ADN bajo condiciones experimentales. No se conoce el mecanismo preciso de condensación por condensina

Dímero de SMC (Structural Maintenance of Chromosomes)en complejo de condensina o cohesina

Unión de cromátides hermanas por cohesina

Enrollamiento del ADN por

condensinas

Son complejos proteicos que contienen dímeros de proteínas SMC y pueden unirse al ADN por sus extremos globulares

Las cohesinas “unen” a las cromátides hemanas a lo largo de toda su extensión

Acción de las condensinas y de las cohesinas

LA LÁMINA NUCLEAR Y SU DESPOLIMERIZACIÓN

Envoltura Nuclear

EL CINETOCORO

Regulación de la cohesión de cromátides hermanas

durante el ciclo celular en vertebrados

Ciclo del centrosoma

Las Tres Clases de Microtúbulos

del Huso Mitótico

El huso acromático Separación de los centríolos a ambos polos.

Se produce por proteínas motoras que se desplazan hacia los extremos +, interactuando sobre microtúbulos antiparalelos

Esas proteínas motoras están relacionadas a la kinesina

Etapas de la Mitosis:

-Profase: Condensación de los cromosomas, ensamblado del huso mitótico.

-Prometafase: Ruptura de la envoltura nuclear y contacto entre los microtúbulos del huso y los cromosomas (a través de los cinetocoros): movimiento activo.

Etapas de la Mitosis:

-Metafase: los cromosomas se alinean en el ecuador.

Etapas de la Mitosis:

-Anafase: las cromátides hermanas se separan y se dirigen a los polos opuestos por efecto del acortamiento de los microtúbulos

cinetocóricos y por el alejamiento de los polos del huso.

Una vez que todos los cromosomas se hallan alineados sobre el huso, la activación del complejo promotor de la anafase (APC) induce la ubiquitinización y degradación de la ciclina B y de la securina que inhibe a la separasa. Así, la separasa degrada a las cohesinas que mantienen unidas a las cromátides hermanas permitiendo su separación.

La degradación de la Cdk1 por la degradación de la ciclina B permite que la célula abandone la mitosis e ingrese en la interfase.

Punto de control del ensamblaje del huso

Los dos procesos que separan las cromátides en anafase

Etapas de la Mitosis:

-Telofase: los dos juegos de cromátides hijas arriban a los polos opuestos y se reensamblan las envolturas nucleares formando dos núcleos y terminando la mitosis.

Citocinesis:

La citocinesis comienza con el ensamblado del anillo contráctil.

Mitosis: Consecuencias biológicas

Como resultado de la mitosis, se generan dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre

En animales, la mitosis es responsable del crecimiento de los organismos y de la regeneración de sus tejidos.

MEIOSIS

Se separan los cromosomas homólogos en células distintas, reduciendo a la mitad el número de cromosomas

Se produce variabilidad genética

Profase I meiótica

Sinapsis de los homólogos durante la profase I

Complejo Sinaptonémico

Durante el paquitene ocurre la recombinación o crossing-over

Una endonucleasa rompe la doble hebra de un cromosoma. Luego, una exonucleasa crea dos extremos 3´que encuentran las regiones homólogas de un segundo cromosoma y comienza la sinapsis.

La molécula unida puede resolverse por un corte que separa los dos cromosomas

Hay proteínas específicas involucradas en el proceso: las recombinasas ej:

RAD51-DMC1 en eucariontes.

RecA (Rad51) y RecBCD en procariontes

Meiosis I

Comparación entre metafase y

anafase I yII

-Recombinación genética-Segregación al azar de los homólogos en la anafase I

Mecanismos de variabilidad genética de la Meiosis

Ovogénesis

Espermatogénesis

Errores en la Meiosis: No disyunción

Comparación Mitosis-Meiosis

Autoevaluación:

1) Explique en qué etapa del ciclo celular se encuentran las células satélites del músculo estriado esquelético y cómo responden dichas células cuando se produce una lesiónparcial de este tejido (integración con Histología).

2) Explique qué cambio se produce en el ciclo celular del ovocito Ide un folículo maduro cuando recibe el pico de hormona luteinizante (LH). La síntesis de qué proteína intracelular produce este cambio en el ciclo celular? (integración con Embriología e Histología). 3) La radioterapia y la quimioterapia suelen producir daños enel ADN. Trate de explicar por qué dichas terapias producen mayormuerte celular en células neoplásicas y en células de la médula ósea y del Epitelio intestinal que en fibras musculares y neuronas (integración con Histología).

Autoevaluación:

4) Explique por qué al fusionar en cultivo celular células en miotosis con células en interfase, se condensa la cromatina de las células en interfase.

5) Mencione cuáles son los mecanismos moleculares queproducen variabilidad genética en la reproducción sexual (integración con Embriología). 6) Explique qué tipos de alteraciones cromosómicas puede producir la falla en la separación o disyunción de los cromosomasdurante la división celular. Explique si existen diferencias en lasconsecuencias de la no disyunción si ésta se produce en lameiosis o en la mitosis (integración con Genética y Embriología).