CICLO CELULAR

Ciclo celular

R. Contreras

Fases del ciclo celular

• Las células humanas en cultivo presentan un ciclo celular eucariota típico, que se divide aproximadamente cada 24 horas.
• El ciclo celular se divide en dos partes básicas: mitosis e interfase.
• La mitosis (división nuclear) es la etapa más sustancial del ciclo celular, que corresponde a la separación de los cromosomas hijos y generalmente termina con la división celular (citocinesis).

El ciclo de división de la mayoría de las células consta de cuatro procesos coordinados: crecimiento celular, replicación del ADN, distribución de los cromosomas duplicados a las células hijas y división celular. En las bacterias, el crecimiento celular y la replicación del ADN tienen lugar durante la mayor parte del ciclo celular, y los cromosomas duplicados se distribuyen a las células hijas en asociación con la membrana plasmática.

Ciclo celular

La célula crece a un ritmo constante a lo largo de la interfase, con la mayoría de las células en división duplicando su tamaño entre una mitosis y la siguiente. Por el contrario, el ADN se sintetiza solo durante una parte de la interfase.El momento de la síntesis de ADN divide el ciclo de las células eucariotas en cuatro fases discretas.

Regulación del ciclo celular

Está regulada por señales extracelulares del entorno.

Un punto regulador importante del ciclo celular en muchos tipos de células controla la progresión de G1 a S

Señales internas que monitorean y coordinan los diversos procesos que tienen lugar durante las diferentes fases del ciclo celular.

En presencia de los factores de crecimiento apropiados, las células proliferan

Puntos de control del ciclo celular

Varios puntos de control del ciclo celular, llamados puntos de control del daño del ADN, funcionan para garantizar que el ADN dañado no se replique y pase a las células hijas .Estos puntos de control detectan ADN dañado o replicado de manera incompleta y coordinan una mayor progresión del ciclo celular con la finalización de la replicación o reparación del ADN. Los puntos de control de daños en el ADN funcionan en las fases G1, S y G2 del ciclo celular.

Mitosis

• La mitosis procede a través de cuatro etapas: profase, metafase, anafaase y telofase.

Mitosis

Citocinesis

Telofase

Profase

Metafase

Anafase

No todas las células se dividen a través del proceso de mitosis. Los organismos que se reproducen sexualmente también presentan un tipo de división celular llamada meiosis. La meiosis ocurre en las células sexuales y es similar en proceso a la mitosis. Sin embargo, después de un ciclo celular completo en meiosis, se producen cuatro células hijas. Cada célula contiene la mitad del número de cromosomas que la célula madre original. Esto significa que las células sexuales son células haploides. Cuando los gametos masculinos y femeninos haploides se unen en un proceso llamado fertilización, forman una célula diploide llamada cigoto.

Mitosis es el proceso celular por el cual se producen dos núcleos idénticos en preparación para la división celular. En general, la mitosis va seguida inmediatamente del reparto equitativo del núcleo celular así como del resto del contenido celular en dos células hijas.

Diferencias entre mitosis y meiosis

División celular

Mitosis: Una célula somática se divide una vez. La citocinesis (la división del citoplasma) ocurre al final de la telofase. Meiosis: Una célula reproductiva se divide dos veces. La citocinesis ocurre al final de la telofase I y la telofase II.

Número de células hijas

Mitosis: se producen dos células hijas. Cada célula es diploide y contiene el mismo número de cromosomas. Meiosis: se producen cuatro células hijas. Cada célula es haploide y contiene la mitad del número de cromosomas que la célula original.

Composición genética

Mitosis: Las células hijas resultantes en la mitosis son clones genéticos (son genéticamente idénticas). No se produce recombinación ni entrecruzamiento.Meiosis: Las células hijas resultantes contienen diferentes combinaciones de genes. La recombinación genética ocurre por la segregación aleatoria de cromosomas homólogos y por el proceso de entrecruzamiento.

Diferencias entre mitosis y meiosis

Duración de la profase

Mitosis: durante la primera etapa mitótica, conocida como profase, la cromatina se condensa en cromosomas discretos, la envoltura nuclear se rompe y las fibras del huso se forman en los polos opuestos de la célula. Una célula pasa menos tiempo en la profase de la mitosis que una célula en la profase I de la meiosis.Meiosis: la profase I consta de cinco etapas y dura más que la profase de la mitosis. Las cinco etapas de la profase meiótica I son leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. Estas cinco etapas no ocurren en la mitosis. La recombinación genética y el entrecruzamiento tienen lugar durante la profase I.

Formación de tetrada

Mitosis: no se produce formación de tétrada.Meiosis: en la profase I, los pares de cromosomas homólogos se alinean muy juntos formando lo que se llama una tétrada. Una tétrada consta de cuatro cromátidas (dos conjuntos de cromátidas hermanas).

Alineación cromosómica en metafase

Mitosis: las cromátidas hermanas (cromosoma duplicado compuesto por dos cromosomas idénticos conectados en la región del centrómero) se alinean en la placa metafásica (un plano que está a la misma distancia de los dos polos celulares).Meiosis: las tétradas (pares de cromosomas homólogos) se alinean en la placa metafásica en la metafase I.

Diferencias entre mitosis y meiosis

Separación de los cromosomas

Mitosis: durante la anafase, las cromátidas hermanas se separan y comienzan a migrar centrómero primero hacia los polos opuestos de la célula.Meiosis: los cromosomas homólogos migran hacia los polos opuestos de la célula durante la anafase I. Las cromátidas hermanas no se separan en la anafase I.

Procariotas vs eucariotas

Los procariotas son células simples que carecen de núcleo y organelos . Su ADN consta de uno o dos cromosomas circulares. En ambos tipos de células, el ADN se copia y se separa para formar nuevas células de manera organizada. En ambos tipos de células, el citoplasma se divide para formar células hijas mediante el proceso de citocinesis. En ambos procesos, si todo sale según lo planeado, las células hijas contienen una copia exacta del ADN de la célula madre. En las células bacterianas, el proceso es más simple, haciendo que la fisión sea más rápida que la mitosis. Debido a que una célula bacteriana es un organismo completo, la fisión es una forma de reproducción. Si bien hay algunos organismos eucariotas unicelulares, la mitosis se usa con mayor frecuencia para el crecimiento y la reparación en lugar de la reproducción.

Fisión binaria

Mientras que una célula bacteriana carece de núcleo, su material genético se encuentra dentro de una región especial de la célula llamada nucleoide. La copia del cromosoma redondo comienza en un sitio llamado origen de replicación y se mueve en ambas direcciones, formando dos sitios de replicación. A medida que avanza el proceso de replicación, los orígenes se separan y separan los cromosomas. Cuando se completa la replicación, se forma una línea divisoria, llamada tabique, que separa físicamente el citoplasma de las células. Luego se forma una pared celular a lo largo del tabique y la célula se pellizca en dos, formando las células hijas. Si bien es fácil generalizar y decir que la fisión binaria solo ocurre en procariotas, esto no es exactamente cierto. Ciertos orgánulos en las células eucariotas, como las mitocondrias, también se dividen por fisión. Algunas células eucariotas pueden dividirse por fisión. Por ejemplo, las algas y los esporozoos pueden dividirse mediante una fisión múltiple en la que se crean varias copias de una célula simultáneamente.

APOPTOSIS

• La apoptosis, o muerte celular programada , es un proceso que ocurre naturalmente en el cuerpo.
• La apoptosis es un proceso complejo. Durante la apoptosis, una célula desencadena un proceso desde dentro que le permitirá suicidarse.
• Si una célula experimenta algún tipo de estrés significativo, como daño en el ADN , se liberan señales que hacen que las mitocondrias liberen proteínas que inducen la apoptosis

• Bolas con forma de burbuja llamadas vesículas aparecen en la superficie de la membrana celular . Una vez que la célula se encoge, se descompone en fragmentos más pequeños llamados cuerpos apoptóticos y envía señales de angustia al cuerpo.

Genes como unidades de herencia:

• Los genes son segmentos de ADN que codifican rasgos o funciones específicas.
• Son las unidades básicas de la herencia y se transmiten de padres a hijos durante la reproducción.

• Un genoma es el conjunto completo de material genético (ADN en la mayoría de los organismos) presente en un organismo o célula.

• El ADN es una molécula helicoidal de doble cadena formada por nucleótidos.

Los nucleótidos constan de una estructura principal de azúcar-fosfato y bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina).

Algunos datos importantes del adn

Solo entre el 1 y el 2 % del ADN codifica proteínas. El resto, antes llamado “ADN basura”, desempeña funciones cruciales en la regulación y la estabilidad del genoma.

Si el ADN de una célula humana se estirara, mediría unos 2 metros. Todo el ADN de nuestro cuerpo podría estirarse hasta el Sol y volver unas 600 veces.

El ADN está enrollado firmemente en los cromosomas y puede desenrollarse cuando es necesario.

El ADN humano es idéntico en un 99.9 % entre individuos. Es ese 0.1 % el que nos hace únicos y detergentes.

El ADN almacena información en secuencias de sus bases, de forma similar a cómo las letras forman "palabras" en un idioma.

Los humanos heredan la mitad de su ADN de cada padre.

Ácidos nucleicos

Constituyen el material genético de organismos y son necesarios para el almacenamiento y la expresión de la información genética. - ADN: almacén de la información genética y se localiza en las mitocondrias y los cloroplastos de células eucariotas. - ARN: interviene en. la transferencia de la información contenida en el ADN hacia los compartimentos celulares. Se encuentra en el núcleo, el citoplasma, la matriz mitocondrial y el estroma de cloroplastos (eucariotas) y citosol (procariotas)

• El código genético es un conjunto de reglas que especifican la correspondencia entre tripletes de nucleótidos (codones) en el ADN o ARN y los aminoácidos en las proteínas.

• Los genes codificadores de proteínas proporcionan instrucciones para sintetizar proteínas.

• Los genes no codificantes producen moléculas de ARN funcionales pero no proteínas, y desempeñan funciones en la regulación y otros procesos celulares.

expresión génica

• La expresión genética es el proceso mediante el cual la información de un gen se utiliza para sintetizar un producto genético funcional, a menudo una proteína.
• Implica transcripción (ADN a ARN) y traducción (ARN a proteína).
• La diversidad genética surge de variaciones en las secuencias de ADN entre individuos.
• Las mutaciones, la recombinación genética y otros mecanismos contribuyen a la variación genética.

Genotipo y Fenotipo:

• El genotipo se refiere a la composición genética de un organismo (sus genes).

• El fenotipo son las características o rasgos observables que resultan de la interacción del genotipo y el medio ambiente.

“FENOTIPOS VEMOS, GENOTIPOS NO SABEMOS”

Patrones de herencia genética:

• Los principios de herencia mendelianos describen patrones de herencia para rasgos de un solo gen, incluida la dominancia, la recesividad y la codominancia.
• Los mapas genéticos muestran las ubicaciones relativas de los genes en los cromosomas.
• Los genes vinculados se heredan juntos con más frecuencia de lo esperado debido a su proximidad en el mismo cromosoma.

Proyecto Genoma Humano:

• Los avances tecnológicos han permitido la secuenciación de genomas completos, proporcionando una comprensión integral de la composición genética de un organismo.
• Un esfuerzo de investigación internacional que secuenció con éxito todo el genoma humano, ayudando a comprender las contribuciones genéticas a la salud y la enfermedad.
• El genoma humano consta de aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de ADN.

• El genoma humano contiene entre 20,000 y 25,000 genes codificadores de proteínas.
• Estos genes proporcionan instrucciones para sintetizar proteínas, las moléculas funcionales que llevan a cabo diversos procesos biológicos.

Proyecto Genoma Humano:

• Los ARN no codificantes, como los microARN y los ARN largos no codificantes, desempeñan funciones cruciales en la regulación genética, las modificaciones postranscripcionales y otros procesos celulares.
• Los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) son variaciones genéticas comunes que ocurren en un solo par de bases.
• Las variaciones del número de copias (CNV) implican cambios en el número de copias de un segmento genómico particular.

epigenética

• Estudio de los cambios que activan o inactivan los genes sin cambiar la secuencia del ADN, a causa de la edad y la exposición a factores ambientales.

• Las modificaciones epigenéticas, como la metilación del ADN y la modificación de histonas, influyen en la expresión génica sin alterar la secuencia de ADN subyacente.

Composición de los ácidos nucléicos

base nitrogenada

grupo fosfato

pentosa

Moléculas formadas por átomos de carbono y nitrógeno que forman anillos heterocíclicos Purinas: dos anillos condensados, adenina (A) y guanina (G) Pirimidina: un solo anillo, citosina (C), timina (T) y uracilo (U).

D-ribosa (grupo OH en el carbono 2) para el ARN y D-desoxirribosa (H en el carbono 2) para el ADN. ribonucleótidos y desoxirribonucleotidos

Causante de las cargas negativas de los ácidos nucleicos y brinda características ácidas

nucleósidos y nucleótidos

Base nitrogenada + pentosa (mediante un enlace covalente N-glocosídico Grupo fosfato + nucleósido (mediante un enlace ester) Nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster La cadena de polinucleótidos se escribe en dirección 5' a 3'

Estructura del adn

Primaria: Secuencia de nucleótidos (linearizado)

Orden exacto de las bases nitrogenadas

Secundaria: estructura helicoidal

La doble cadena tiene las siguientes características:- Es antiparalela (5' a 3')- Es complementaria (se unen mediante puentes de hidrógeno, 2 para A-T o 3 para G y C) - Forma un giro helicoidal dextrógiro o levógiro

Variantes

Forma b

Forma Z

Forma a

Secuencia de purinas y pirimidinas alternadas

Se produce in vitro con deshidratación moderada

Watson, Crick y FranklinADN cromosómico

ADN circular

Molécula circular sin extremos. A) relajada B) superenrrollada (compactación)

ARN

El ácido más abundante en la célula eucariota (10 veces más que el ADN). Estructura: - El ARN suele ser monocatenario (una sola cadena) - Contiene uracilo (U) en lugar de timina. - Ribosa

Estructura del ARN

Primaria

terciaria

secundaria

Secuencia lineal de ribonucleótidos de 5' a 3'

Apareamiento de secuencias complementarias en la misma cadena de ARN o por asociaciones intercatenarias.Estructuras de pasador.

No siempre se forma. ARNt plegados en forma de L

¡Muchas Gracias!

Parientes más cercanos

Chimpancés: 98-99%. Bonobos: 98.7%. Gorilas: 98%. Orangutanes: 96-97%. Ratones: 85%. Gatos: 90%. Perros: 84%. Vacas: 80%. Pollos: 60%. Pez cebra: 70%. Plátanos: 50-60%.