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Apuntes de Biología Celular
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2014
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Contenido Tema 1. Introducción ......................................................................................................................................... 1
Organización.................................................................................................................................................. 1
Teoría celular ............................................................................................................................................ 1
Historia según la teoría celular ..................................................................................................................... 2
Método de estudio de Biología Celular ......................................................................................................... 2
Método ..................................................................................................................................................... 2
Tema 2. Origen y evolución celular ................................................................................................................... 4
Origen y evolución de las células .................................................................................................................. 4
Se clasifica ..................................................................................................................................................... 4
Mutaciones .................................................................................................................................................... 4
Dominios ....................................................................................................................................................... 4
Virus y priones .......................................................................................................................................... 5
Tema 3. Membrana plasmática ......................................................................................................................... 6
Lípidos ........................................................................................................................................................... 6
Fosfolípidos ............................................................................................................................................... 6
Glucolípidos .............................................................................................................................................. 6
Colesterol .................................................................................................................................................. 6
Organización de la membrana .................................................................................................................. 6
Movimientos permitidos en la membrana ............................................................................................... 7
Proteínas ....................................................................................................................................................... 7
Movimiento .............................................................................................................................................. 7
Modelo del mosaico fluido ............................................................................................................................ 8
Glucocálix ...................................................................................................................................................... 8
Experimentos con proteínas transmembrana. ............................................................................................. 8
Tema 4. Transporte a través de la membrana .................................................................................................. 9
Propiedades de la membrana con respecto al transporte ........................................................................... 9
Función de la membrana .............................................................................................................................. 9
Tipos de transporte ....................................................................................................................................... 9
Ósmosis (difusión simple) ......................................................................................................................... 9
Canales iónicos (transporte pasivo) ........................................................................................................ 10
Proteínas transportadoras (difusión facilitada) ...................................................................................... 10
Transportador ABC Eucariota (transportador activo) ............................................................................. 11
Bombas ................................................................................................................................................... 11
Potencial de membrana .............................................................................................................................. 11
Tema 5. El núcleo ............................................................................................................................................ 12
Membrana nuclear ...................................................................................................................................... 12
Poros nucleares ........................................................................................................................................... 12
Ciclo de Ran ............................................................................................................................................ 13
Importación de la proteína al núcleo ...................................................................................................... 13
Exportación nuclear de la proteína ......................................................................................................... 14
Organización interna del núcleo ................................................................................................................. 14
El nucléolo ................................................................................................................................................... 14
Tema 6. Estructura, replicación, transcripción del material genético. ............................................................ 15
La estructura ............................................................................................................................................... 15
La replicación. ............................................................................................................................................. 16
Transcripción. .............................................................................................................................................. 16
Mutaciones. ............................................................................................................................................ 17
El nucléolo ................................................................................................................................................... 18
¿Cuántos ARNr hacen faltan para formar el ribosoma? ......................................................................... 18
Tema 7. El citosol ............................................................................................................................................. 19
Síntesis de proteínas. .................................................................................................................................. 19
Componentes .......................................................................................................................................... 19
Fases. ...................................................................................................................................................... 21
Regulación la síntesis de proteínas. ........................................................................................................ 22
Plegamiento de las proteínas. ..................................................................................................................... 23
Formas de degradación. .............................................................................................................................. 23
Tema 8. El retículo endoplasmático ................................................................................................................ 24
Retículo endoplasmático rugoso. ................................................................................................................ 24
Síntesis de las proteínas en el retículo. .................................................................................................. 24
El poro. .................................................................................................................................................... 25
Glicosilación de las proteínas. ................................................................................................................ 26
Formación del oligosacárido precursor .................................................................................................. 27
Recorrido total ........................................................................................................................................ 27
Posible papel de la glicosilación. ............................................................................................................. 27
Respuesta a las proteínas mal plegadas. ................................................................................................ 28
Retículo Liso y síntesis de lípidos ................................................................................................................ 28
Tema 9. Aparato de Golgi. .............................................................................................................................. 29
Se continúa la glucosilación de las proteínas. ............................................................................................. 29
Metabolismo de lípidos y polisacáridos. ..................................................................................................... 30
Tema 10. Tráfico vesicular. .............................................................................................................................. 31
Vesículas cubiertas ...................................................................................................................................... 31
Proteínas de cubierta: ............................................................................................................................. 31
Proteínas reguladoras: ............................................................................................................................ 31
Proteína adaptadoras ............................................................................................................................. 31
Receptores y cargo. ................................................................................................................................ 32
Formación de clatrina: ............................................................................................................................ 32
Rutas de transporte. ................................................................................................................................... 33
Fusión de vesículas: ..................................................................................................................................... 33
Transportes ................................................................................................................................................. 34
Del RE al Aparato de Golgi. ..................................................................................................................... 34
Desde Golgi al RE (se hace con COPI) ..................................................................................................... 34
En el aparato de Golgi ............................................................................................................................. 34
Exocitosis ................................................................................................................................................ 35
Endocitosis .............................................................................................................................................. 36
Tema 11. Mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas. ..................................................................................... 38
Mitocondrias. .............................................................................................................................................. 38
Internalización de proteínas. .................................................................................................................. 38
Tipos de señales ...................................................................................................................................... 39
Complejos proteicos ............................................................................................................................... 39
Proteínas dirigidas a la matriz mitocondrial ........................................................................................... 40
Proteínas dirigidas a la membrana internas ........................................................................................... 40
Insertar proteínas en la membrana externa ........................................................................................... 41
En el espacio intermembrana ................................................................................................................. 41
Cloroplastos................................................................................................................................................. 41
Internalización de proteínas ................................................................................................................... 41
Hipótesis endosimbionte. ........................................................................................................................... 42
Origen de las células eucariotas ............................................................................................................. 42
Peroxisomas. ............................................................................................................................................... 42
Tema 12. Citoesqueleto ................................................................................................................................... 44
Microtúbulos ............................................................................................................................................... 44
Composición y estructura ....................................................................................................................... 44
Proteína asociadas a microtúbulos (MAPs) ............................................................................................ 44
Centros organizadores de microtúbulos (MTCS) (centrosomas). ........................................................... 45
Estructura de un centriolo en eucariota (en bacterias es diferente) ..................................................... 45
Proteínas motoras .................................................................................................................................. 45
Microfilamentos .......................................................................................................................................... 45
Filamentos de actina ............................................................................................................................... 45
Filamentos de miosina. ........................................................................................................................... 46
Músculo esquelético: .............................................................................................................................. 46
Contracción muscular: ............................................................................................................................ 47
Filamentos intermedios. ............................................................................................................................. 47
Movimiento celular ..................................................................................................................................... 48
Tema 13. Pared celular. ................................................................................................................................... 49
Tipos de tejidos ........................................................................................................................................... 49
Estructura y composición de la matriz extracelular de las células animales. ............................................. 49
Proteínas estructurales de la matriz ....................................................................................................... 49
Los polisacáridos de la matriz ................................................................................................................. 50
Proteínas de adhesión a la matriz ........................................................................................................... 50
Estructura y composición de la pared celular de las células vegetales. ...................................................... 50
Uniones entre células de la matriz y entre células ..................................................................................... 51
Adhesiones célula matriz ........................................................................................................................ 51
Adhesión célula-célula. ........................................................................................................................... 51
Tema 14. Señalización celular. ........................................................................................................................ 53
Principios generales de la señalización celular ........................................................................................... 53
Tipos de señalización .................................................................................................................................. 53
Tiempos de respuesta ................................................................................................................................. 53
Moléculas señalizadoras y sus receptores. ................................................................................................. 53
Receptores acoplados a membrana. ........................................................................................................... 53
Transducción de la señal. ............................................................................................................................ 54
Receptores asociados a proteínas G o GPCR. ......................................................................................... 54
Los receptores citosin quinasa o RTPK. .................................................................................................. 54
Tema 15. Ciclo celular. División celular ........................................................................................................... 55
El ciclo celular .............................................................................................................................................. 55
Regulación del ciclo celular ......................................................................................................................... 56
Mecanismos de control del ciclo celular ..................................................................................................... 56
Muerte celular y apoptosis ......................................................................................................................... 60
Inducción de la apoptosis ....................................................................................................................... 60
Regulación de la activación ..................................................................................................................... 61
Señales extracelulares en el ciclo celular: .............................................................................................. 61
División celular ............................................................................................................................................ 61
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Tema 1. Introducción
Biología celular: ciencia que estudia los organismos vivos formados por células.
Células: Unidades pequeñas rodeadas de una membrana que contienen una disolución acuosa concentrada de sustancias químicas y capaces de crear copias de sí mismas.
*Un virus no se considera célula.
Organización Las células procariotas pueden ser aisladas o en colonias. Es raro que haya una organización.
En las eucariotas hay más variedad y generalmente no les gusta vivir solas. Al vivir agrupadas generan un organismo y se reparten las tareas (especialización).
La célula es la parte más pequeña de un organismo. Cuando son iguales se unen para formar un organismo y se reparten las tareas forman tejidos. Si se juntan forman órganos que a su vez forman aparatos o sistemas, que dan lugar a los organismos.
*Las células del embrión son todipotentes y cuando se especializan pasan a ser multipotentes.
Las células se ven generalmente al microscopio. El tamaño mínimo para el ojo es de 0,2 mm (200µm) y el del microscopio óptico de 2µm. Para más se usa un microscopio con focales o incluso el electrónico, que llega a ver moléculas (0,2nm).
Teoría celular La expusieron Schleiden y Schwan en 1838.
• La célula es la unidad mínima de la vida. • Todas se basan en una química común. • Todos los organismos provienen de una célula preexistente. • Son capaces de replicarse por si mismos y pasar la información geńetica a la siguiente generación,
aunque puede producirse una mutación. • Todos los organismos sigue el principio básico de la biología celular.
Todas las células tienen ADN como material genético. Hay virus que usan ARN y utilizan una enzima para pasar a ADN (retrotranscripción).
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*Se usa el ADN en vez del ARN porque este es más estable para llevar la información genética. La inestabilidad del ARN se da porque va variando para dar lugar a diferentes proteínas.
Historia según la teoría celular
Método de estudio de Biología Celular
Organismo modelo: aquel que cumple las características fundamentales y es fácil de manejar.
Bacteria: escherichia coli.
Levadura: saccharomyces cerevisae.
Plantas: Arabidopsis thaliana: fácil de cultivar, barata, crecimiento rápido
Animales:
Insecto, mosca: drosophila.
Nemátodo: Caenorhabditis elegans.
Pez: pez cebra (Danio rerio).
Mamíferos: ratones (Mus musculus).
Método Se utiliza un microscopio, el más sencillo es el óptico pero muchas estructuras no se ven, por lo que se utilizan tintes que cambian sus propiedades y mueren.
Para ver células vivas se utiliza el microscopio invertido, que cambia la dirección de la luz.
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El microscopio de fluorescencia consiste en añadir un anticuerpo con una molécula fluorescente y poner en el microscopio una longitud de onda que excite el fenómeno.
El microscopio con focal es similar al de fluorescencia pero escanea por capas y así se ve capa a capa en vez del conjunto.
El microscopio electrónico utiliza en vez de luz un haz de electrones. Hay dos tipos: barrido y trasmisión. Tenemos que fijar nuestra muestra y poner una capa de une metal (generalmente oro). En el de transmisión mandas los electrones que son captados o rebotan. En el de barrido se hace un barrido de la muestra.
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Tema 2. Origen y evolución celular
Origen y evolución de las células Las células vienen de una célula ancestral que a partir de una serie de mutaciones tuvo una diferenciación que dio lugar a las bacterias, las archeas y las eucariotas. Las archeas se comportan como las eucariotas pero son procariotas, por ello se suele colocar entre bacterias y eucariotas.
Para la clasificación se toma como base el genoma teniendo en cuenta la similitud.
Se clasifica Dominio > Reino > Filo/División > Clase > Familia > Género > Especie.
Mutaciones Las mutaciones pueden ser de diferentes tipos: cambio de base, translocación, duplicación...
El ADN polimerasa corrige mutaciones, pero en el último que ha colocado cuando realiza la duplicación del ADN, no puede corregir mutaciones anteriores. Para esas hay unos mecanismos de corrección.
Las mutaciones, dependiendo del entorno se pueden considerar neutras, positivas y negativas.
• Positiva: hace que se adapte mejor al medio ambiente en el que está (la aparición del pulgar). • Negativa: hace que el organismo se adapte peor al medio ambiente. • Neutra: no influye en la adaptación al entorno (color de pelo).
Dominios
Procariotas:
No tienen membranas internas, por lo que no tienen orgánulos.
No tienen núcleo por lo que el ADN está esparcido por el citoplasma.
Tienen pared celular y algunos también una cápsula.
Son más pequeños. Se reproducen por bipartición y asexualmente. Hacen un intercambio de material genético (los plásmidos, fragmentos de ADN circular, se replican
de forma independiente del ADN y se transmiten de bacteria a bacteria). Tienen distintas formas: cocos, diplococos, bacilos, vibrios… Las bacterias viven en ambientes comunes y las archea en extremos.
Eucariotas:
Tienen un núcleo que contiene el ADN, que normalmente se encuentra en cromosomas. Dispone de un sistema de endomembranas que forman orgánulos. Son más grandes y complejas. Tienen diferentes ribosomas a los de las bacterias.
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Disponen de mitocondrias, aparato de Golgi, peroxisomas (que realiza la digestión inter y extracelular oxidativa), lisosomas, cloroplastos, vacuolas, RER y REL (síntesis de proteínas, lípidos y modificación de proteínas), vesículas (transporte y almacenamiento).
Virus y priones Los virus son organismos o formas de vida acelulares que necesitan invadir un organismo para poder hacer la replicación, transcripción y traducción. Disponen de un material genético (que puede ser ADN o ARN, cadena doble o sencilla), una cápside (que varía según el tipo de virus) y proteínas.
Los priones son proteínas priónicas que tienen 3 hélices α. Una de ellas se convierte en una lámina plegada y se agrupan formando agregados. Estos precipitan y se convierten en insolubles matando las células de del cerebro. Las proteínas priónicas bien formadas convirtiéndolas en malas y haciendo que precipiten también.
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Tema 3. Membrana plasmática
La membrana se encarga del reconocimiento, de separar, dar forma, controlar el paso de moléculas e inicio de captadas de señalización. Hay hormonas y señales que pueden pasar la membrana. Las hormonas hidosolubles necesitan un receptor externo y por ello son el 2º mensajero. No todas las membranas van a tener la misma composición, depende del tipo de membrana y su función
La membrana está formada por fosfolípidos, glucolípidos, proteínas y colesterol.
Lípidos
Fosfolípidos ¿Por qué lípidos? Porque son hidrófobos, por eso son tan importantes. ¿Por qué fosfolípidos? Porque tienen una parte polar y una apolar.
El glicerol tiene tres grupos alcohólicos pero se cambia uno por un grupo fosfato. Cabeza polar: fosfato más glicerol. Cadenas apolares: ácidos grasos. Como la zona apolar no puede estar en contacto con el agua, es una bicapa.
Tipos: Glicerofosfolípidos: hechos con glicerol, ácidos grasos y fosfatos.
Derivados de la esfingosina (un alcohol): se une a un ácido graso. Esfingomielina
Efecto de los fosfolípidos en la membrana: Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados. En los insaturados no se forman enlaces entre ellos por sus dobles enlaces y se forman codos, por ello, por su menor empaquetamiento, es mejor para pasar entre proteínas y aumentan su fluidez.
Glucolípidos Son los que se forman con la esfingosina, ácido graso e hidrato de carbono.
El sistema AB0 es un glucolípido (esfingosina, ácido graso y azúcares). Los que tienen AB tienen de los tipo, de A y de B, pero no juntos en un mismo glucolípido.
Colesterol Es una molécula anfipática, tiene una cabeza polar y una cola apolar, por lo que se puede insertar en la membrana aportándola rigidez. Se encuentra solo en células animales. El colesterol no se elimina, aunque se puede transformar un poco en vitamina D o se pierde un poco con la escamación de la piel y también con las sales biliares.
Organización de la membrana Se tienen una bicapa para que sea polar, apolar, polar. La célula, para no estar en contacto con el agua, se cierra.
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Movimientos permitidos en la membrana Difusión lateral, flexión y rotación.
Movimientos que pueden realizar los lípidos:
• De rotación. Supone el giro de la molécula lipídica en torno a su eje mayor. Es muy frecuente, y es el responsable, en gran medida, de los otros dos movimientos.
• De difusión lateral. Las moléculas lipídicas pueden difundirse libremente de manera lateral dentro de la bicapa. Es el movimiento más frecuente.
• Flip-flop. Es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser desfavorable enérgicamente.
*Balsas lipídicas: son zonas donde hay mucho colesterol, por lo que tienen mucha rigidez. Por ello, son zonas de endocitosis, tienen receptores y hacen la vesícula hacia dentro
Asimetría de la membrana. Quiere decir que la composición de los fosfolípidos de la capa interna y externa es distinta. En la cara externa podemos encontrar glucolípidos, en la interna no. En la cara interna hay fosfolípidos con carga negativa, que es lo que detecta el macrófago cuando la célula está rota.
*Los moratones son: rojos por la hemoglobina, que cuando se degrada da otra sustancia verde y luego otra, la bilirrubina, amarilla, que se rompe cuando le da el sol por lo rayos ultravioletas.
Los hidratos de carbono que sobresalen de la membrana sirven para el reconocimiento y formar el glucocálix.
Proteínas Podemos tenerlas por dentro o por fuera de la membrana. Son integrales transmembrana, unidas covalentemente a lípidos de membrana y periféricas (unidas a proteínas que están en la membrana).
Proteínas de la membrana: receptores, canales, enzimas…
Las proteínas se unen por enlace amida entre ácido graso y nitrógeno de la proteína (en el extremo N-terminal o en grupos funcionales de la cadena lateral). Otro tipo de enlace es el tioéster, que es un enlace éster con un azufre (cisteína). Por último está el enlace tioéter.
Movimiento Se mueven por difusión. Comprobación: se coge una célula ratón y una humana dando una célula heterocarionte. Las células se marcaron con un flu orosforo de distinto color y se unieron a la membrana, viendo cómo se difundían con el tiempo.
Para que no se muevan las proteínas hay varias formas: formar agregados, unir a una proteína de fuera o con una de dentro (como el filamento e actina) o interaccionar con las proteínas de la célula de al lado.
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Modelo del mosaico fluido Se dice que la membrana permite el paso de las proteínas de manera que se puedan difundir de manera lateral. Se considera la membrana un fluido que las proteínas puedan difundir de manera lateral.
Glucocálix Son los hidratos de carbono con lípidos y proteínas, formando glucolípidos y glucoproteínas. Sus funciones son de reconocimiento, protección y como tamiz molecular (no deja pasar moléculas muy grandes y restringe el paso de moléculas hidrófóbicas).
Funciones ampliadas:
• Protege la superficie de las células de posibles lesiones.
• Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular.
• Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como por ejemplo las sanguíneas.
• Presenta propiedades inmunitarias, dado que los glúcidos constituyentes del glucocálix de los eritrocitos representan los antígenos características de los grupos sanguíneos.
• Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular, particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.
Experimentos con proteínas transmembrana.
Experimento para sacar la proteína.
Hay que romper la membrana y añadir un detergente para quitar la estructura de la bicapa lipídica. Detergentes: SDS (iónico, irritante de las vías respiratorias, por lo que hay que añadirlo poco a poco.), Tritón x100 y β-octoglucósido. Se usan para formar micelas por emulsión.
Experimento para estudiar la proteína.
Se purifica la proteína y se le añaden fosfolípidos con detergente formándose micelas y los fosfolípidos forman bicapas formando vesículas (liposomas) que contienen las proteínas.
FRAG (fluorescence recovery after photobleaching)
Estudiar si proteína se mueve. Se le da fluorescencia. Photoblanqueado: se le mete mucha energía y se carga el fluoróforo y se le llama zona blanqueada. Si la proteína se mueve se va de la zona recuperando la zona la fluorescencia al mezclarse.
FLIP (fluorescence loss after photobleaching)
Se marca todas las proteínas de la membrana. Hay un área donde siempre se está blanqueando por lo que si se mueven, todas se blanquean y todas pierden la fluorescencia.
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Tema 4. Transporte a través de la membrana
Propiedades de la membrana con respecto al transporte La membrana es anfipática, por lo que la pueden atravesar partículas sin carga, dependiendo del tamaño. (CO2, moléculas de hormonas esteroideas, N2).También pueden pasar algunas moléculas polares sin carga muy pequeñas (H2O, urea, glicerol). Las moléculas más grandes polares no cargadas, debido a su tamaño, no entran, al igual que los iones, dado que son moléculas con carga.
Función de la membrana La función de la membrana es selectiva y además es de separación del medio interno y del externo. Las moléculas que atraviesan la membrana lo hacen más rápido cuanta mayor concentración haya hasta que los transportadores están llenos y no aumenta más la velocidad.
Funciones:
• Intercambio de sustancias, lo que implica un transporte iónico y molecular, y un transporte macromolecular que se realiza mediante los siguientes mecanismos: fagocitosis, endocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada y exocitosis.
• Reconocimiento de la información de origen extracelular y transmisión del medio intracelular.
• Reconocimiento y adhesión celular.
Tipos de transporte Hay dos tipos de difusión:
• Simple: sin ayuda. • Facilitada: con ayuda de un transportador.
Ambas son a favor de gradiente. Según este se diferencia:
• Pasivo: a favor del gradiente, no usa energía y puede ser por difusión simple o facilitada. • Activo: en contra del gradiente, si necesita energía y es siempre por difusión facilitada.
o Primario: el propio transportador es el que rompe la energía. o Secundario: una proteína antes ha roto la energía y entonces el secundario la utiliza
(ejemplo: transporte de energía en el intestino).
Si solo se transporta una moléculas se llama uniporte y si son dos, biporte. Dentro del biporte, las dos moléculas se mueven en igual dirección, se denomina biporte sinparte y si lo hacen en diferente dirección, biporte antiparte.
Ósmosis (difusión simple) La ósmosis es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable desde una disolución más diluida a otra más concentrada.
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El agua es la molécula más abundante en el interior de todos los seres vivos, y es capaz de atravesar las membranas celulares que son semipermeables para penetrar en el interior celular y salir de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas.
Los medios acuosos separados por membranas semipermeables pueden tener diferentes concentraciones, y se denominan:
• Hipertónicos, los que tienen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior.
• Hipotónicos, los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la tienen superior.
Las moléculas de agua se difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos, provocando un aumento de presión sobre la cara de la membrana del comportamiento hipotónico, esta presión se denomina osmótica. Como consecuencia del proceso osmótico se puede alcanzar el equilibrio, igualándose las concentraciones; entonces, los medios serán isotónicos. Cuando es un coloide (dispersión de partículas o macromoléculas en un medio continuo) se denomina presión oncótica.
Ejemplo: edema (salida de agua de los vasos sanguíneos).
Canales iónicos (transporte pasivo) Se realiza favor de gradiente. Tiene aminoácidos hidrofílicos, que forman el canal, y aminoácidos hidrofóbicos, en contacto con la membrana. Los canales iónicos tienen que estar reguladas discriminando por carga y por tamaño.
El transporte es rápido y no necesita energía y se regulan abriéndose y cerrándose por voltaje. La membrana tiene un potencial que cuando cambia, afecta al canal. Cada tipo de canal es distinto. También hay una regulación por ligando, donde cuando llega una molécula al canal iónico y lo indica el cambio de estado. Pueden ser ligandos extracelulares o intracelulares. Los canales iónicos además se regulan mecánicamente o por estrés.
Proteínas transportadoras (difusión facilitada) Dejan pasar el soluto por un cambio conformacional. Hay algunas tan específicas que solo dejan pasar una molécula, pero otros que transportan glucosa y también dejan fructosa u otros similares. Estos transportadores tienen una afinidad que se mira con la cinética de Michaelli.
Cuanto mayor es la Km, menor afinidad hay y cuanto menor sea mayor es la afinidad.
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En el páncreas y en el hígado se encuentra la GLUI2 cuyo Km es alto y por tanto su afinidad es menor. Si esta fuese mayor, el páncreas cogería siempre glucosa porque siempre pensaría que hay mucha. En el músculo en cambio está la GLUT4 con un Km bajo y muy afín dado que necesita mucha energía para trabajar. Hay diferentes Km para un mismo transportador dado que está en diferentes tejidos que tienen diferentes funciones.
Transportador ABC Eucariota (transportador activo) Tienen tres dominios: A (ATPasa), B (Binding, unión) y C (Change, de movimiento). Usan la energía del ATP para pasar algunos sustratos a través de la membrana. Es en contra de gradiente.
Bombas • Obtiene energía al romper ATP. Dentro hay dos tipos:
o Tipo P, con dominio de fosforilación. o Tipo S, que hacen un movimiento de giro.
• Obtiene energía de la luz (en bacterias.)
La bomba Sodio-Potasio La bomba de sodio-potasio es uno de los mecanismos más importantes de este tipo de transporte. La mayor parte de las células animales tienen en su medio interno una elevada concentración de iones K+, mientras que la de Na+ es superior en el medio extracelular.
Las diferencias de concentración se deben a la actividad de la bomba de Na+/K+, que bombea de manera simultánea tres iones Na+ hacia el exterior y dos iones K+ hacia el interior, en contra del gradiente de concentración; para ello, se necesita consumir la energía liberada en la hidrólisis del ATP. La bomba de Na+/K+ también tiene actividad enzimática ATPasa.
Desde el punto de vista estructural, la bomba de Na+/K+ está constituida por un tetrámero que consta de dos subunidades: una subunidad grande, llamada α, que se encarga del transporte, y una subunidad más pequeña, ß, que mantiene la bomba unida a la membrana. Esta segunda es una glucoproteína.
La bomba es responsable del mantenimiento del potencial de membrana, que es la diferencia de carga eléctrica entre los lados de la membrana, es decir, entre la matriz extracelular y el citoplasma. El exterior de la membrana es positivo, frente al interior, que es negativo. También regula el volumen celular e interviene en otros sistemas de transporte, debido a que en algunas células es capaz de trasportar glucosa y aminoácidos desde el exterior al interior.
Potencial de membrana Nuestras membranas tienen un potencial negativo. En una situación ideal, el potencial sería neutro, 0, con una distribución de cargas a los dos lados de la membrana. En un canal iónico hay un movimiento de cargas, por lo que el potencial cambia.
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Tema 5. El núcleo
En el núcleo se encuentran el ADN, proteínas (histonas, las nucleasas, las ligasas, polimerasas…), una membrana nuclear y ARN. El núcleo ocupa un 10% del volumen celular.
Membrana nuclear Tiene poros, una permeabilidad selectiva, una lámina nuclear que le da resistencia…
Está compuesta por dos capas (bicapa). La de afuera está unida al RER y la de dentro a dicha lámina nuclear.
La lámina nuclear da consistencia y además da puntos de apoyo para la cromatina. Está formada por unos microfilamentos formados por unas proteínas (lamininas). Hay tres tipos: lamininas A, B y C. Estas tienen una estructura típica de los microfilamentos: están formados por monómeros que dan dímeros (en igual dirección) que a su vez forman tetrámeros (diferentes direcciones) que se juntan en octámeros hasta llegar a filamentos y dan esa consistencia a la membrana.
El control de la membrana nuclear se hace por fosforilación y desfosforilación. La adición de fosfatos (P-)
hace que los octámeros se repelan y la lámina nuclear se rompa. Cuando dichos fosfatos se quitan, se vuelven a agrupar los tetrámeros y octámeros.
Poros nucleares Son complejos de proteínas de forma octogonal. Existen entre 3000 y 4000 poros en la membrana. Tienen 8 subunidades. Unas sobresalen de la membrana y tienen forma de anillo de las que salen unas fibrillas hacia el citosol (fibrilla citosólica) y otras hacia el núcleo (fibrilla nuclear) que se juntan para dar una canasta. En el centro hay una subunidad en columna y dentro una anular, aparte de otra luminal que ancla los poros a la membrana.
Pueden pasar agua, sales, glucosa, iones, lípidos… Pero no moléculas más grandes como los polisacáridos. Solo pasan las proteínas necesarias en el núcleo. La dirección es por los dos sentidos.
Las proteínas que van al núcleo tienen una secuencia de localización nuclear (NLS) y son recogidas por unos receptores de importación nuclear que las lleva al interior. Las fibrillas, formadas por repeticiones de los aminoácidos fenilalanina y glicina (FG Repeats) indican el camino.
El receptor al llegar se separa y vuelve con un gasto de energía de GTP que usa la enzima GTPasa que rompe el GTP en el Ran.
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Ciclo de Ran El ciclo sigue el siguiente esquema:
En el núcleo está la Ran-GTP que sale por el poro nuclear donde se encuentra con el Ran GAP que activa la a actividad GTPasa del Ran rompiendo el GTP y se queda en Ran GDP y entra al núcleo de nuevo donde se encuentra con la Ran-GEF que hace que cambie el GDP por un GTP volviendo a tener Ran-GTP.
*La Ran-GEF se encuentra en el núcleo y se encuentra unida a la cromatina.
Importación de la proteína al núcleo La proteína se une a su receptor que entra por el poro nuclear. Cuando llega a la canasta, hace un cambio de la proteína por el Ran GTP. El receptor sale con el Ran-GTP pero cuando llega al citosol el GDP y deja el receptor libre.
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Exportación nuclear de la proteína Se necesita un receptor también. Hay proteínas, un receptor y Ran GTP. Sale por el poro se encuentra Ran GAP y RanGTP pasa a Ran GDP y el receptor se queda fuera y vuelve al núcleo.
Organización interna del núcleo Dentro del núcleo hay cromatina y nucléolo. Hay eucromatina y heterocromatina. Esta última es la más densa por lo que el empaquetamiento por lo que se transcribe es la eucromatina. Hay dos tipos de heterocromatina: la constitutiva es la zona que nunca se transcribe (telómeros, centrómeros) y la facultativa que depende de la actividad de la célula en ese momento.
El nucléolo Es el sitio de la síntesis y ensamblaje del ARNr. Hay ARN polimerasas, proteínas, subunidades ribosómicas, ARNr, genes de ADN de los ARNr, proteínas modificadoras…
El crepúsculo de Barr solo se encuentra en las mujeres dado que activa la X.
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Tema 6. Estructura, replicación, transcripción del material genético.
La estructura La estructura consiste en una hebra de ADN formada por desoxinucleótidos. Se condensan con unas proteínas, las histonas. El núcleo está formado por cuatro tipos de histonas H2A, H2B, H3, H4. El ADN da dos vueltas y media a las histonas formando así nucleosomas. En cada nucleosoma hay un ADN espaciador o linker. Una hebra finita se enrolla dando lugar a otra más ancha pasando así del collar de perlas a la fibra de 30nm. Que sigue enrollándose para dar lugar al cromosoma en la mitosis. Se enrolla por interacción electrostática y proteínas.
La cromatina está formada por ADN y proteínas. Dichas proteínas son las histonas (la cantidad de histonas es similar a la cantidad de ADN) y las proteínas no histónicas que pueden ser básicas (protamina) y ácidas (high mobility group, HMG).
La formación de la histona consiste en la unión de dos histonas, una H3 y otra H4, que forman un dímero que se junta con otro igual dando lugar a un tetrámero. Por otro lado se forman dos dímeros de H2A y H2B que se unen al tetrámero formando así un octámero (no se forma ningún tetrámero entre H2A y H2B). Los cuatro tipos de histonas tienen unas cadenas que sobresalen del nucleosoma y se unen al ADN por interacciones electrostáticas. Los nucleótidos no son lisos, el ADN se adapta por surcos
menores donde A y T (que tienen solo 2 puentes de hidrógeno) se unen con este. Dichas colas de las histonas sirven para interactuar. Un promotor, para deshacer la unión modifica las colas de las histonas metiendo una carga negativa. Los nucleosomas son dinámicos por un grupo de enzimas (complejo remodelador de cromatina) que tira del ADN para desenrollar y así dejar visible una secuencia o también puede cambiar la histona y así ese complejo también se mueve. Estos complejos son dependientes de ATP.
La compactación tiene diversas teorías. La primera se empaqueta en zig-zag y la segunda que en solenoide. Posiblemente sea una mezcla de las dos.
La histona H1 ayuda al giro del ADN cuando sale del nucleosoma.
Los cromosomas en la mitosis es el nivel más alto de compactación. Hay varios tipos según la localización del centrosoma: metacéntricos (en el centro), submetacéntricos (desplazado) y acrocéntricos (casi en el extremo). En este último, cuando sale un poco aún en el extremo el brazo, se le llama ADN satélite.
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Los cromosomas fueron llamados según su tamaño, sin embargo, debido a un error, el 21 es menor que el 22. En la imagen se ve gracias por la tinción (Giemsa) donde se ven zonas oscuras que otras por la densidad de la composición.
*Quinacrina.
Las bandas G y Q son zonas ricas en A y T y altamente condensadas. El bandeo R consiste en calentar antes de teñir con giemsa y se tiñen así la bandas contrarias (G y C).
La replicación. Primero se abre la hebra con las helicasas, topoisomerasas y proteínas de unión a cadena sencilla (SNP).
La síntesis de una de las nuevas hebras se realiza sin interrupciones en sentido 5’ -> 3’ gracias al ADN polimerasa y se requiere un solo cebador. Esta sintetizada de manera continua es la conductora o líder.
El mecanismo de síntesis de la otra hebra, llamada retardada porque su síntesis se retrasa ligeramente en relación con la de la conductora, fue descubierto en 1973 por R. Okazaki. Consiste en una síntesis discontinua de pequeños fragmentos de ADN de unos 1000 o 2000 nucleótidos (fragmentos de Okazaki). Cada fragmento tiene un cebador que hay que sustituir después gracias a la nucleasa (que lo quita) y al ADN primasa (que lo pone) y el ADN tiene una actividad correctora.
Transcripción. Paso del ADN al ARN. El ADN es más estable que el ARN por lo que siempre tienes la misma información, sin embargo, el ARN es inestable y se adapta mejor.
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Los factores de transcripción buscan el promotor (TATA box) del gen que queremos transcribir y la ARN polimerasa se une desde ese punto de inicio y transcribe hasta el punto de parada. Una forma de parar es que la estructura del ADN hace un bucle y la ARN polimerasa tiene que parar.
En la maduración se quitan los intrones y se unen los exones mediante el splicing alternativo. Dependiendo del tejido los cortes y empalmes pueden ser distintos.
Se añade al final una cola poli A y una caperuza además se le añaden después una proteína a la caperuza y la cola de poli A y pueden salir. El ARNm sale por los poros que ayuda de las proteínas de exportación uniéndose a los sitios claves. Ya fuera se traduce haciendo un cambio de la proteína que estaba en la caperuza por una de traducción.
Mutaciones. El único momento en el que sabes cuál es la hebra nueva y la vieja es en el momento en el que le faltan huecos por rellenar, antes de que se pongan los nucleótidos. Para reparar se corta el trozo en el que está la mutación con las proteínas de la maquinaria de replicación dejando un hueco que llena la ARN polimerasa. Existen modificaciones químicas de las bases, pudiendo quedar un azúcar sin base o que haya uracilo en el ADN.
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El nucléolo El nucléolo es una zona especial donde se van a ensamblar los ribosomas (formados por ARNr y proteínas). En el nucléolo se va a sintetizar los ARNr; por lo que se va a necesitar ADN, ARN polimerasa y factores de transcripción. Estos ARNr hay que modificarlos, para ello están las sno RNA (pequeños ARN del nucleolo) y las sno RNP (pequeñas ribonucleoploteinas nucleolares). Las proteínas del nucléolo tienen que tener un proceso de importación.
Los genes de los ARNr se encuentran en los ADN satélites. Cuando tienes el ADN descondensado, todos estos genes se agrupan en el nucléolo.
Primero sacar los genes del ADN y modificar el ARN conseguido. Se importan las proteínas ribosómicas (incluidas las snos) y se exporta cuando ya está completo, por un lado la subunidad pequeña y por otro la subunidad grande.
¿Cuántos ARNr hacen faltan para formar el ribosoma? Hay una subunidad grande de 60s y una pequeña de 40s (coeficiente de sedimentación). La grande está compuesta por 3 ARNr unos 5s otro 28s y 5,8s; la pequeña está compuesta por uno 18s. Los ARNr se forman a partir de un precursor de 45s. Este precursor se tiene que modificar. Las modificaciones son: metilaciones e isomerizaciones de uridina cambiándolo y formando pseudouridina. Después se va a romper en trozos: 18s, 5’8s y 28s. El ARN 5s se sintetiza en otra parte.
La unión de las sno RNP va a producir la metilación y el sno RNA se empareja con zonas del precursor que le da especificidad y así la proteína hace el cambio
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Tema 7. El citosol
El citosol es el líquido que contiene los orgánulos. Está delimitado por la membrana plasmática y la membrana nuclear. Está compuesto por agua, iones, proteínas, glucosa, lípidos, etc. Ocupa el 50% del volumen de la célula.
En el citoplasma ocurren reacciones metabólicas: glucólisis, fermentación, etc.
• La glucólisis empieza con glucosa que se transforma en Piruvato que da AcCoA (acetil coenzima A) y se realiza el ciclo de Krebs. En el ciclo de Krebs se da energía y CO2 y aparte, también da aminoácidos.
• La biosíntesis de ácidos grasos. • La síntesis de proteínas.
Síntesis de proteínas. En el núcleo el ADN se replica y se transcribe a ARNm que pasa al citosol y por la traducción se sintetizan proteínas. Para ello se necesitan ribosomas, por lo que se necesita también ARNr y, a parte, ARNt.
Componentes
ARNm. Sus bases son A, G, C, U. Tiene una sola hebra en la que hay varias regiones. En el extremo 5’ hay una estructura llamada CAP o caperuza que es una 7-metilguanosina 3P. Después hay una región que no codifica seguida por la que codifica y otra más que no codifica. Al final, en el extremo 3’ hay una cola de poli A.
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ARNt. Se encarga de unirse con el aminoácido y llevarlo hasta el ribosoma. La estructura se pliega en 3 bucles y tiene bases diferentes a las normales (inosina, pseudouridina, metilguanosina, dimetil guanosina, dihidrovirina). Uno de los bucles es el anticodon y el ARNt tiene en el extremo abierto el aminoácido.
Primero el aminoácido forma el aminoacil-AMP con un gasto de ATP a 2P. El aminoacil-AMP y el ARNt dando ARNt-aminoácido y AMP. Las Aminoacil ARNt sintetasas se encargan de asegurarse de que está bien y que el aminoácido corresponde con el ARNt.
Código genético.
4x4x4 = 64
Código redundante: Un mismo aminoácido puede ser codificado por varios tripletes.
Hipótesis del tambaleo o balanceo: Las dos primeras bases del codón se reconocen siguiendo las reglas habituales pero la tercera permite una variación. Esto es porque la primera base del anticodon puede tener la inosina que es capaz de reconocer más de un triplete.
La unión entre el aminoácido al ARNt es por el grupo ácido por lo que queda el amino libre.
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Los ribosomas. Los de procariota y eucariotas se diferencian sobre todo en el tamaño (40S y 60S). La mayor tiene 5,8S, 5S y 28S; la pequeña 18S y proteínas. La pequeña une el ARNt con el ARNm la grande se encarga de catalizar el enlace peptídico. La A viene aminoácil, la P de peptidil y la E de Exist. El aminoácil se une con el anterior formando un aminoacil y luego sale. El primer ARNt se mete primero en P porque es donde está el centro de reconocimiento.
Fases.
Iniciación Factores de iniciación eucarióticos (eIF)
Por una parte está la subunidad pequeña del ribosoma que se une con el eIF1, eIF2, y eIF3. Luego está el ARNt que lleva la metionina (que es el iniciador) que se une con el GTP, eIF2 y todo ello al eIF5. El ARNm se une con el eIF4E, eIF4A, Elf4G y PABP (proteína). Esto se une con la primera parte, la del ribosoma, mediante una ayuda, el eIF3.
Aprenderse los que están en negrita, los otros son simplemente factores de iniciación.
Proceso:
Está el ARNm se une al ARNt con la metionina que se va desplazando por la cadena sin sintetizar nada hasta encontrar un AUG yendo de 5’ a 3’. Cuando se lo encuentra es cuando viene la subunidad mayor y se une. Pasado todo esto, se liberan todos los factores de iniciación incluida el GTP.
Elongación. Viene el aminoácido que corresponde y se coloca en A. Este viene guiado por el eEF1α que se libera al colocarse el ARNt en su sitio. Lo siguiente es unirse el aminoácido a la metionina por un enlace peptídico quedándose el 2º con dos aminoácidos. La enzima que cataliza ese enlace es la Peptidil transferasa. Cuando todo esto está hecho se transloca por la translocación de 3 bases quedando en P el peptidil y el anterior ARNt se marcha.
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Terminación. Cuando ya se ha traducido todo se llega aun triplete de terminación (UAG). Sólo hay un factor de terminación en eucariotas: eRF1. Éste corta la cadena de aminoácidos que están unidos al último ARNt y se separa la proteína por un lado y las partes del ribosoma por otro.
En la proteína se unen los aminos y los carboxilos, es un enlace amida.
Puede pasar que sobre una cadena haya varios ribosomas (polisoma o polirribosoma). Los ribosomas que hacen esto pueden ser los que están libres en el citoplasma o los que se encuentran en el RER.
Regulación la síntesis de proteínas. Hay varios tipos de factores.
• Proteínas represoras. Se unen a la parte del ARNm no codificante y a factores inhibiendo así la secuencia y evita que se forme la proteína. Ejemplo: en la ferritina, que almacena hierro, su síntesis depende de la cantidad de hierro. El ARNm que la sintetiza tienen una zona llamada IRE (iron response elements) donde se unen las proteínas represoras.
• ARN no codificantes (ARNmi y ARNsi) (microARN y ARN de transferencia pequeño) Ambos regulan en cierta medida que el ARNm se traduzca. Formación de ARNmi (en el citosol): ADN ARN precurser (Drosha) pre ARNmi (dicor) Dupley ARNmi (1 hebra) RISC (complejo de estacionamiento inducido) Juntos al ARNm diana Escisión del trozo si lo resultante es perfecto / Degradación si lo resultante no es perfecto.
• Modulación eIF2 y eIF4E. Estos factores cuando se emplean se juntan
con otras moléculas y se tienen que regenerar. Esta regeneración sirve de regulación del ARNm dado que puede ser más lento o más rápido.
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Plegamiento de las proteínas. Hay proteínas que conviene que mantengan su estructura llamadas chaperonas (un tipo de heat shock proteínes HSP). Dentro de este grupo hay muchas proteínas.
• 70 Transporte de la cadena no plegada hasta donde tenga que ir manteniendo su estructura. • 60 Ayuda al plegamiento. No se une al plegamiento, solo ayuda sirviendo como estructura.
Hay proteínas que se pliegan mal y que hay que destruirlas porque pueden conducirnos a enfermedades como el alzehimer y la fibrosis quística. La fibrosis quística tiene la CFTR y cuando pierde la Fenilalanina hace que no funcione bien. La primera hay un proceso largo hasta llegar a unirse y el resto ya van unidas.
Formas de degradación. • Ubiquitina-Proteasoma. Proteína utilizada para marcar y dependiendo de su número y localización
marca diferentes cosas. Las que nos interesan solo son la de degradación y reparación de ADN donde hay una poliubicación. También puede ser una multiubicación y monoubicación. El proceso de unión de la ubiquitina y la proteína hace que haya un gasto de energía. La ubiquitina se localiza en los restos de lisina. La glicina es una proteína que tienen las semillas de una planta que es muy venenosa. Proteasas: es un cilindro proteico, la parte activa está en el centro y consiste en un conjunto de proteasas. La proteína entra hasta el centro activo donde es degradada.
• Proteolisis lisosómica: autofagio. Hay autofagosomas con mitocondrias (por ejemplo) que se unen a lisosomas con enzimas y dan autolisosomas que degradan las mitocondrias.
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Tema 8. El retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático rugoso. Rugoso y liso: uno tiene los ribosomas pegados y el otro no
El RER es una continuación de la membrana nuclear. El retículo sirve para la síntesis de proteínas y de lípidos. Por el retículo pasan todas las proteínas menos las que van al citosol, las que van a las mitocondrias, a los cloroplastos y al núcleo. Todas las demás van hasta el Golgi y de ahí a su destino. Además ocurre la glucosilación de las proteínas y se almacena calcio. El 50% de la membrana celular es retículo.
Síntesis de las proteínas en el retículo. Para sacar una proteína que tiene que ir al núcleo la secuencia de los primeros aminoácidos dice a donde tiene que ir. Hay una partícula que se llama SRP (proteína de reconocimiento de señal) que reconoce esta señal y prepara la traducción. La SRP coge todo el conjunto ribosoma, el ARNm y la proteína naciente y lo trae al retículo donde hay un poro receptor de ese SRP. El ribosoma con el SRP se engancha en el poro y el SRP se va y la proteína se introduce por el poro continuando su traducción hasta el punto final.
Podemos tener proteínas solubles en el lumen o proteínas ancladas en la membrana.
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El poro. El poro es una combinación de proteínas y éste complejo tiene como un taponcillo. Este taponcillo cuando llega la señal se abre y deja pasar el resto de la cadena. Está formado por un complejo llamado Sec61 y cada uno está formado por tres subunidades. En el poro está el lugar de unión con los ribosomas y por donde entra la cadena. Además puede haber proteínas accesorias que ayuden a la función del poro.
En las proteínas solubles, la secuencia señal se queda pegada al poro y el resto va entrando. Cuando ha entrado llega una enzima (peptidasa señal) y quita la secuencia inicial dejando el resto de la proteína libre.
El péptido que ha quedado se queda anclado en la membrana y ahí se degrada.
En las proteínas transmembrana ocurre lo mismo pero hay una segunda secuencia que dice que tiene que parar la entrada de la proteína. Se vuelve a cortar el péptido señal y se mueve el poro quedando un trozo de proteína dentro y otro fuera. Queda el N-terminal siempre hacia dentro y el C-terminal hacia fuera
Si la señal inicial está intermedia, va a estar dentro una parte de la cadena y el otro fuera pudiendo estar el N-terminal o el C-terminal. Si hay que meter proteínas con varias hélices, va a más señales de entrada y de parada.
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Si la proteína estuviese ya hecha lo que hay que hacer es desplegarla mediante el mecanismo postraduccional. La estructura de una proteína es la que tiene poca energía. Para quitarle esta conformación estable es mediante la aportación de calor. Para el mecanismo postraduccional se va a necesitar la ayuda de los complejos Sec62, 63, 71 y 72. Hay distintos tipos de chaperonas y las proteínas de hsp (proteínas de choque térmico).
Glicosilación de las proteínas. El proceso comienza con la transferencia de un oligosacárido común compuesto por 14 residuos de monosacárido (dos Nacetilglucosaminas, nueve mañosas, y tres glucosas) a un residuo de asparagina de la cadena polipeptídica en crecimiento. El oligosacárido se localiza en la membrana del retículo endoplásmico unido a un lípido transportador (dolicol fosfato). Este oligosacárido es transferido como una unidad completa a un residuo de asparagina (Asn) aceptora, que forma parte de la secuencia Asn-X-Ser o Asn-X-Thr (donde X puede ser cualquier aminoácido distinto de prolina).
Este oligosacárido inicial, una vez unido a la proteína, sufrirá modificaciones posteriores. Tres residuos de glucosa y uno de mañosa son eliminados mientras la proteína se encuentra en el retículo endoplásmático
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Formación del oligosacárido precursor
Recorrido total
Posible papel de la glicosilación.
Algunas proteínas necesitan ser glicosiladas para ser plegadas apropiadamente. Las chaperonas reconocen los oligosacáridos N-glicosilados y pliegan las proteínas solo después de que dos de las tres glucosas en el
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oligasacárido precursor se hayan eliminado en el RE. Quitan la tercera glucosa y así la proteína puede dejar el RE. Una enzima determina si está bien plegada o no y si no lo está, esta enzima transfiere una nueva glucosa al oligosacárido. La proteína vuelve a pasar por las chaperonas (calnexinas) y así continúa el ciclo con las chaperonas hasta estar apropiadamente plegada.
Respuesta a las proteínas mal plegadas. Hay unos receptores en la membrana del retículo hacia el lumen y si hay mucha proteína se manda una señal al citosol (la parte señalizadora está en la parte del citosol) y de ahí al núcleo. Si hay proteínas mal plegadas también se manda esta señal. Cuando se mandan estas señales se reducen las proteínas que entran al retículo, se controla la traducción y se forman más chaperonas.
La señal se hace por: ARNm con intrón, la proteína señalizadora le quita el intrón y es un ARNm maduro y así va a la traducción y se hace una proteína y como es un factor de transcripción y así se hace un ARNm con la secuencia que hace más chaperonas regulando de esta forma las proteínas que hay en el retículo.
Retículo Liso y síntesis de lípidos
Los lípidos se forman en la parte citosólica de la membrana del retículo. Un lípido tiene ácidos grasos, glicerol o esfingosina y fosfato. El ácido graso llega a la membrana y se activa uniendo coenzima A. Se forma el glicerol fosfato.
Como se forman lípidos en solo una capa de la membrana, se quedaría todos ahí, por eso, con la escramblasa se mandan a la otra capa para que estén bien distribuidos.
*La flipasa regula la membrana para que esté bien distribuida en la membrana plasmática.
Respuesta proteínas mal plegadas
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Tema 9. Aparato de Golgi.
Es un orgánulo que está formado por sacos aplanados llamados cisternas. Está en el citosol, muy cerca del retículo. Tiene una cara cis, por donde entran, y una trans, por donde salen las proteínas. En medio hay una zona de apilamiento también llamados, cis cisterna, medial cisterna y trans cisterna. A parte hay unas vesículas que van circulando por un sentido u otro. Siempre salen proteínas en las vesículas, si son solubles van dentro y si no van fuera, adosadas. La mayor parte de las reacciones ocurren en la membrana.
Cosas que ocurren en Golgi:
Se continúa la glucosilación de las proteínas. La proteína viene y del resto de la asparagina cuelgan los lípidos, como la N-acetilglucosamina que tiene 4 manosas más los fosfatos (ha perdido por el camino). Esto es una N-glucosilación. Dependiendo de la estructura pasan diferentes cosas. Si está muy plegada y no puede interaccionar con las enzimas de Golgi, no se añaden azúcares nuevos y aunque se pierden algunas manosas, se llama oligosacáridos ricos en manosa. Si no es así, si hay interacción y se añaden azúcares nuevos, serán oligosacáridos complejos.
Las proteínas serina y treonina que tienen son susceptibles de ser o-glusociladas. La o-glicosilación consistiría en nuevas proteínas con un resto de serina con su OH libre. Primero se tiene que poner una N-acetilgalactosamina y a continuación se pueden colocar los azúcares. Parece que las proteínas glucosiladas son más resistentes a la acción enzimática.
Hay o-glicosilaciónes muy pesadas para la formación de mucinas y también nos forman lo que es el polen proteínico de los proteoglicanos
A parte de la O-glucosilación también se pueden dar sulfataciones. Esto se hace con restos de tirosin.
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Metabolismo de lípidos y polisacáridos. Metabolismo de lípidos (síntesis de esfingomielina y glicolípidos) y polisacáridos (síntesis de hemicelulosas y pectinas (en la pared celular de las células vegetales))
La esfingomielina y los glicolípidos se sintetizan a partir de la ceramida en el aparato de Golgi. La esfingomielina (el único fosfolípido no glicérico en las membranas celulares) es sintetizada por la transferencia de un grupo fosforilcolina desde la fosfatidilcolina a la ceramida. Alternativamente, la adición de carbohidratos a la ceramida puede dar lugar a diferentes glicolípidos.
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Tema 10. Tráfico vesicular.
Vesículas cubiertas Vesícula cubierta y no cubierta (por una proteína, la clatrina) según si hay agregados fuera de la membrana. La cubierta se ensambla mientras se forma la vesícula. Para formación de vesículas cubiertas:
• Proteínas de cubierta.
• Proteínas de unión. a GTP.
• Proteínas adaptadoras.
• Receptor.
• Carga (lo que transporta la vesícula).
Proteínas de cubierta: Se conocen tres familias de proteínas de cubierta de las vesículas: clatrina, COPI y COPII (COP indica proteína de la cubierta).
Clatrina. Las vesículas cubiertas de clatrina se encargan del transporte bidireccional entre la red trans del Golgi, los endosomas, los lisosomas y la membrana plasmática.
COPI (Transporte retrógado). Las vesículas cubiertas de COPI se encargan de transportar proteínas secretoras desde Golgi al retículo y el transporte interno de Golgi.
COPII (inversa a copi). Las vesículas cubiertas de COPII se encargan de transportar proteínas secretoras desde el RE al aparato de Golgi.
Transporta las sustancias y luego se une a la membrana.
Proteínas reguladoras: El transporte implica de otras proteínas pequeñas que se unen a GTP:
ARF1: interviene en la formación de vesículas recubiertas de COPI y clatrina
Sar1: interviene en la formación de vesículas recubiertas de COPII.
Proteína adaptadoras Adaptinas: hacen de ensamblador para unir proteína de cubierta con el receptor.
Interacción con la carga a través de los receptores.
Interaccionan directamente con la proteína de cubierta.
Cada adaptina es específica al receptor de la molécula cargo
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Receptores y cargo. Receptores: proteínas transmembrana que interaccionan con la molécula cargo y las proteínas adaptadoras. Son específicos de la molécula cargo. Si la molécula cargo es una proteína transmembrana ella misma actúa como receptor.
Formación de clatrina: Proteína citosólica y espera para formar una vesícula. Está compuesta por 3 cadenas pesadas y 3 ligeras. Las pesadas son las que dan la base estructural de la cubierta de la vesícula. Las ligeras dan forma a la vesícula y también de romperla. Estas cadenas se disponen de una forma que se llama trisquelión.
Cuando se forman, se forman varias unidades para hacer la cubierta y rodear la vesícula. En las vesículas de clatrina se distingue dos grandes grupos de proteínas adaptadoras: adaptina 1y 2.
1. Desde Golgi a lisosomas por los endosomas 2. Desde membrana plasmática a endosomas
Tenemos una carga a la que se unen a unos receptores. La adaptina une el receptor con la clatrinas. Se separa la vesícula de la membrana con otras proteínas, en este caso la dinamina.
Al final, la vesícula se separa de la clatrina con la adaptina y la vesícula se va y se fusiona con otras cosas.
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Rutas de transporte. Hay diferentes rutas de transporte:
Endocítico: va del exterior celular al endosoma temprano y llega hasta el tardío. Además de éste último pasa también al lisosoma.
Retrógrado: lleva desde el endosoma tardío, el temprano y las vesículas secretoras, hasta el aparato de Golgi, y de ahí hasta el retículo. A parte va también del endosoma temprano al exterior celular.
Vía secretora: va del retículo a Golgi y de ahí al endosoma tardío (que va hasta el lisosoma), el endosoma temprano, el exterior celular y a las vesículas secretoras (y acaba también en el exterior).
Fusión de vesículas: Se necesita:
• Pares específicos de proteína transmembrana: SNARE
o Snare-v: en la vesículas
o Snare-t: en la membrana diana.
• Proteínas unidas a GTP (Rab): reclutan proteínas efectoras. • Proteínas efectores: se unen a los complejos y ayudan a que la vesícula en la zona de la membrana
y a que las Snare se reconozcan. • Complejo NSF/SNAP: complejo que libera Snare para su reutilización (las recicla). Necesita ATP, por
lo que consume energía.
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Transportes Del RE al Aparato de Golgi. Se hace por una vesícula COPII.
Salida por los sitios de salida del RER (zonas donde no hay ribosomas). Casos:
• Si se transporta una proteína transmembrana hace ella de proteína receptora. Necesita señal de salida
• Si es proteína soluble, necesita señal de salida y de receptor. • Si son proteínas secretoras en alta concentración: sin señal, se cuelan en otras vesículas. • Las proteínas que no salen son las que están mal plegadas.
Desde Golgi al RE (se hace con COPI) Las proteínas transmembrana, en el extremo C terminal, tienen la señal KKXX (2Lys y 2 aminoácidos). Como no se quiere que la vesícula vuelva a Golgi, necesita un cambio en el aparato de afinidad.
Las proteínas solubles disponen de la secuencia de Kedel (KDEL) y el receptor de Kedel.
Al pasar al retículo deben cambiar condiciones de pH que hace que el receptor no encaje esa señal y vuelva al golgi.
En el aparato de Golgi El aparato de Golgi es dinámico y va cambiando.
Hay un “modelo de transporte vesicular” en el que hay unas cisternas y bases y todo el movimiento es según esas cisternas.
Otro modelo de “maduración de cisternas”. La unión de vesículas forman las primeras cisternas. La red cis madura y se va moviendo hacia delante y mientras tanto otras vesículas llegan y forman cisternas por atrás. Las que llegan al final maduran del todo se separan haciendo vesículas.
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Los transportes dentro de Golgi son COPI.
Exocitosis Fusión de una vesícula con la membrana plasmática. Sus contenidos pueden ir al exterior o quedarse en la membrana plasmática.
Hay dos procesos:
• Secreción constitutiva. En todas las células. Lo hacen de forma regulada y continuada. Es la forma que tiene la membrana celular de crecer. Las proteínas que van en las vesículas carecen de señal. Como es un proceso continuo se llama camino por defecto.
• Secreción regular. No lo tienen todas las células. Solo las especializadas en secreción. Es un proceso regulado. Hay una vesícula que se forma y sale en la cara trans pero no se fusionan con la membrana hasta que reciben una señal. Necesitan una señal externa (normalmente química) para salir de la membrana a través de un receptor localizado en la membrana plasmática y contacta con el receptor generando una señal interna (muchas veces un aumento de calcio libre Ca2+). Así se fusiona con la membrana y libere su carga. La formación de estas vesículas se hace por partes a partir de la red trans del Golgi formándose primero una inmadura hasta terminar en una madura más concentrada.
Endosomas. Es un compartimento con una membrana al rededor. Se forma una vesícula en la membrana plasmática y lo incorpora dentro de la célula. El primer endosoma que se forma se llama endosoma temprano dado que los endosomas maduran. Cuando se forma al principio tiene clatrina, pero luego esta se va. Una vez formado el endosoma temprano, por polivaginación de membrana, se forma un cuerpo vesicular al que se le añade H+ gracias a las ATPasas hasta tener un pH de 6 y formarse así un endosoma tardío. Este puede fusionarse con un lisosoma o conseguir más encimas y formarse un lisosoma.
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Lisosomas. Tienen un conjunto hidrolasas ácidas (a un pH de 5). Son orgánulos heterogéneos dado que no todas son iguales. Vienen de Golgi y, para ir a su sitio, tienen que tener su señal. En Golgi hay una exposición a la señal M6P y en el endosoma temprano hay un receptor M6P, en las vesículas recubiertas de clatrina que emergen por gemación
Endocitosis
La fagocitosis Células especializadas, partículas grandes, bacterias, células envejecidas, formación de fagosomas, fines alimenticios, fines defensivos, limpieza. Se forman grandes vesículas revestidas (de diámetro mayor de 250 nm) o fagosomas que ingieren microorganismos y restos celulares.
Pinocitosis Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina (de diámetro inferior a 150 nm).
Endocitosis mediada por receptor. Con vesículas de clatrina:
• Implica unión de la molécula con receptores específicos.
• Se introducen las moléculas en vesículas de clatrina
• Las vesículas se fusionan con endosomas tempranos y luego con lisosomas.
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• El receptor se recicla en un endosoma de reciclaje.
• Ejemplo Low Density Lipoproteins.
Endocitosis independiente de clatrina: caveolas (sin clatrina)
• Caveolas: proteínas incluidas en las invaginaciones. Pueden actuar como receptores. No se reciclan, o se quedan o se degradan.
• Se separan con dinamina.
• Se pueden fusionar con un endosoma (caveosoma).
• Pueden fusionarse en el lado opuesto de la membrana (transcitosis)
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Tema 11. Mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas.
Mitocondrias. Hay dos membranas con un espacio entre ellas y la segunda, la interna, tiene crestas. Tiene su propio ADN y ribosomas. Participa en procesos energéticos.
Membrana externa:
• Presencia de proteínas porinas
• Permeable a moléculas menores de 1000 daltons
Membrana interna:
• 70% de proteínas
• Impermeable a la mayoría de los iones y moléculas pequeñas
En su interior:
• Síntesis de AcCoA (piruvato o ácidos grasos)
• Ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico
Internalización de proteínas. • Se incorporan proteínas del citosol.
◦ Para replicación, transcripción o traducción del ADN
◦ Proteínas implicadas en la fosforilación oxidativa
• Son dirigidas por señales directoras
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Las proteínas se puede incorporar en la membrana interna, externa, espacio intermembrana o en la matriz.
Tipos de señales Secuencias amino-terminales.
• 20-25 aminoácidos
• Cargados positivamente
• Proteínas a matriz y membrana internas
• Eliminadas tras ejecutar función
• Presentes en casi todas las proteínas, sobre todo las que se incorporan en la matriz y en la membrana internas
Señales internas:
• Proteínas destinadas a membranas y espacio intermembrana
• No se eliminan, sino que se quedan en la proteína.
En una proteína se pueden tener las dos secuencias.
Complejos proteicos • TOM: translocasa membrana externa • TIM: translocasa membrana interna. Hay TIM 23 y TIM 22
Además hay otros dos complejos que ayudan:
• Complejo SAM: para paso e inserción de proteínas en la membrana externa • Complejo OXA: para inserción de proteínas de la membrana interna del citosol o mitocondriales
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Proteínas dirigidas a la matriz mitocondrial La proteína se une con los receptores de comportación y se junta con el los receptores del complejo de Tom. Pasa primero por TOM y luego va por TIM 23 y finalmente la peptidasa corta la proteína
Viene desplegada gracias a las chaperonas pero hay que deshacerse de la chaperona y se gasta energía. La proteína atraviesa con el TIM 23 la membrana interna ayudándose del gradiente diferencial de la membrana dado que la secuencia señal está cargada de forma positiva y la membrana negativamente. También ayuda el complejo motor que tiene una chaperona asociada que hace un cambio de forma y gasta de nuevo ATP. Una vez dentro de la matriz se tiene que plegar con otras chaperonas.
Proteínas dirigidas a la membrana internas Llega la proteína, pasa por TOM, llega a TIM 23 y reconoce la secuencia de paro de translocación, saca la proteína y la pone en la membrana interna en un poro que tiene.
También puede haber otro proceso:
Llega la proteína que tiene dos señales a TOM, pasa por TIM y entra entera a la matriz, la peptidasa corta la secuencia terminal y deja la interna que es reconocida por el complejo de OXA que lo inserta en la membrana. Dependiendo de la proteína, se colocará en un lado u otro de la membrana.
OXA también puede coger una proteína de la propia mitocondria que se tenga que insertar en la membrana.
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Las proteínas transmembrana que llevan una secuencia interna, pasan por TOM, buscan a TIM22 y mientras encuentran chaperonas a las que se unen. Este complejo lo pliega formando la proteína transmembrana.
Insertar proteínas en la membrana externa Hay proteínas que tienen que pasar varias veces por la membrana y son beta de tipo barrido. TOM no puede hacer eso así que pasan al espacio intermembranoso hasta que encuentran a SAM que las coge, las inserta en membrana externa y las ensambla.
En el espacio intermembrana Pasa el espacio intermembrana por TOM y se queda ahí. Si vienen de dentro pasa por OXA. Necesita chaperonas para plegarse.
Cloroplastos En su interior se realiza la fotosíntesis (Fase lumínica en los tilacoides y la oscura en el estroma) y la síntesis de aminoácidos, ácidos grasos y lípidos de su membrana.
Internalización de proteínas Aquí están TIC y TOC.
En la membrana externa está TOC y en la interna TIC.
La entrada provoca un gasto energético y ocurre todo igual que en el otro pero con TIC y TOC. Cuando la proteína está en el estroma, hay 4 vías de entrada en el tilacoide.
• Una es la inserción espontánea al tilacoide, solo necesita ser reconocida por la membrana.
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• Otra es la ruta Sec que tiene un complejo proteico en donde hay una señal con una proteína y pasa por el complejo. Requiere gasto de ATP y el gradiente electroquímico.
• Luego está la similar a SRP (Signal Recognition Particle) que implica que haya una partícula en el estroma que reconozca la proteína y la lleve. También consume ATP y requiere del gradiente electroquímico.
• Por último está la ruta TAT (Twin Argining Translocation, tiene dos argeninas). Es un complejo proteico y requiere del gradiente de H+.
Hipótesis endosimbionte. Carl Woese denominó progenote o protobionte al antepasado común de todos los organismos y representante de la unidad viviente más primitiva, dotada ya con mecanismos de transcripción y traducción genética. De este tronco común surgirían en la evolución las células procarióticas, que comprenderían las arqueobacterias y las eubacterias, ya dotadas de núcleo. Lynn Margulis, en su teoría endosimbionte, propone que las células eucarióticas se originaron a partir de una primitiva célula urcariota, que en un momento englobaría a otras células u organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.
Origen de las células eucariotas Las células procarióticas serían las precursoras de los peroxisomas (con capacidad de eliminar sustancias tóxicas), de las mitocondrias (que procederían de bacterias aerobias) y de los cloroplastos (que serían antiguas bacterias fosfosintéticas o cianobacterias). De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares a las bacterias en tamaño y, como ellas, se reproducen por división. Pero lo más importante es que tanto mitocondrias como cloroplastos tienen su propio ADN, que codifica la síntesis de algunos de sus componentes. Los ribosomas de mitocondrias y cloroplastos son también semejantes a los procarióticos.
La adquisición de estos dos tipos particulares de bacterias –precursoras de las mitocondrias y los cloroplastos– tuvo una significación fundamental, ya que la célula eucariótica adquirió la capacidad de una respiración aerobia coincidente con la capacidad fosfosintética. Asimismo, la célula primitiva le proporcionará a las procarióticas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia. Según esta teoría, parte de los genes del ADN mitocondrial y de los cloroplastos pasarían a incorporarse a los genes del ADN de la célula huésped. Se trataría, pues, de una simbionte altamente ventajosa para los organismos implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, y, en consecuencia, sería seleccionada en el transcurso de la evolución. Los cilios, flagelos o centriolos, las mitocondrias, los plastos y los peroxisomas tienen un origen endosimbionte y controlan su duplicación de forma independiente pero coordinada a la mitosis. La membrana nuclear, el retículo endoplasmático (liso y rugoso), el aparato de Golgi, los lisosomas y las vacuolas se originan por invaginación de la membrana.
Peroxisomas. Son orgánulos que tienen enzimas hidrolíticas, como las catalasas. Rompe el peróxido de hidrógeno y evita la oxidación. Tiene una membrana pero no tienen ADN y tampoco ribosomas. Sin embargo, se pueden dividir dentro de la célula. La célula puede generar sus propios peroxisomas.
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Se forma a partir del retículo. Primero se forma una vesícula que tiene varias enzimas (primero de la membrana) a esta vesícula se le incorporan proteínas del retículo o del citosol y va adquiriendo más y más y se forman un peroxisomas. También puede pasar que la vesícula se fusione a un peroxisoma ya existente.
Funciones de los peroxisomas:
• Intervienen en reacciones oxidativas que producen peróxido de hidrógeno (catalasas)
• Oxidación de ácidos grasos.
• Intervienen en la biosíntesis de lípidos.
• En el hígado intervienen en la síntesis de ácidos biliares.
• En plantas: implicados en la fotorrespiración.
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Tema 12. Citoesqueleto
Es un conjunto de fibras más o menos organizadas en la célula. Dan estructura y están implicados en todos los movimientos celulares. Esta red de filamentos es dinámica, no estática, cambia continuamente. La cantidad de movimiento depende del tipo de célula. Mueve la célula tanto en su conjunto como interno (los orgánulos).
Está formado tres grandes tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios. Además tiene proteínas accesorias, que o están implicadas en el movimiento o en la estabilización o despolimerización de estos movimientos.
Microtúbulos Composición y estructura Son varillas rígidas y huecas formadas por unas proteínas denominadas tubulinas. Tienen 25nm de diámetro y son dinámicos (formándose y desensamblándose).
Funciones especiales: en la interfase de la célula, en la mitosis y en las células ciliadas.
Intervienen dos tubulinas, la alfa y la beta. Se relacionan formando un dímero que se van uniendo hasta formar los microtúbulos. Alfa y beta están unidas a GTP y cuando el dímero de alfa y beta se suelda con el microtúbulo, solo beta hidroliza GTP y lo pasa a GDP y la unión se debilita favoreciendo que el dímero se separe del microtúbulo. Los dímeros forman un protofilamentos y 13 forman el microtúbulos. Además hay una tercera tubulina, la gamma tubulina, que citosólica pero que se encuentra principalmente en el centrosoma.
El microtúbulo está polarizado, el lado por el que crece es el extremo positivo y el otro el negativo. El lado negativo se estabiliza porque está unido al centrosoma. Por el positivo se produce inestabilidad por la hidrólisis del GTP.
Además los microtúbulos tienen ciclos de crecimiento y acortamiento (rescate y catástrofe). El casquete de GTP es el que impide que se deshagan lo microtúbulos y vencer la hidrólisis pero si la unión es lenta los microtúbulos se deshacen.
Del tejo: La colchicina se une a la tubulina e impide que se formen los microtúbulos. El taxol estabiliza el microtúbulo y no deja que cambie.
Proteína asociadas a microtúbulos (MAPs) Hay unas asociadas al extremo negativo y ayudan a estabilizar este extremo. Luego hay unas que ayudan a crecer y otras que ayudan a decrecer. Las polimerasas se unen en el positivo y aumentan por diez la velocidad de crecimiento. Las despolimerasas estimulan el acortamiento favoreciendo la hidrólisis del GTP. Las CLAPS suprimen la catástrofe y promueven el rescate.
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Centros organizadores de microtúbulos (MTCS) (centrosomas). Hay un par de centriolos con un conjunto proteico que lo rodea que se llama matriz del centrosoma y entre esas proteínas está la gamma tubulina, que se une a otro conjunto de tubulinas, aproximadamente 8 formando un complejo, el anillo de la gamma tubulina. Este complejo es el encargado de nuclear el microtúbulo.
Estructura de un centriolo en eucariota (en bacterias es diferente) En 9 los pares de microtúbulos periféricos uno está completo y al otro le faltan un par de protofilamentos y los dos del centro están completo. Los pares periféricos se unen con el par interior mediante las espinas radiales. Hay proteínas que unen los pares periféricos con la capa interna, las nexinas. Además hay otra proteína motora, la dineina y que sale de cada uno de los pares periféricos es la responsable del movimiento de cilios y flagelos. La estructura en sí se llama Axonema.
Proteínas motoras Transforma energía química y en mecánica. Hay dos grandes grupos: quinesinas y dineinas
• Quinesinas: proteína con dos cadenas pesadas y dos ligeras. Las pesadas forman dos cabezas globulares que son el motor y se van a extender formando una cola alargada y enrollada. Se mueven hacia el extremo positivo. (Las ligeras no aparecen)
• Dineínas: tienen dos o tres cadenas pesadas (incluido el dominio motor) y un número elevado y variable de cadenas intermedias ligeras. Se desplazan en el sentido negativo. Son muy rápidas.
Las proteínas para moverse necesitan hidrolizar ATP. Se piensa que el transporte es más o menos específico.
Microfilamentos Filamentos de actina La actina es una proteína globular (con forma de una esfera) que contiene 375 aminoácidos.
Cuando se encuentra como monómero, libre se llama actina globular G. Las uniones entre ellas se hacen cabeza y cola y forman polímeros llamados microfilamentos de actina F. Cada monómero está girado 166º (hélice de doble cadena). La polaridad está marcada entre sus dos extremos: protuberante (+) y puntiagudo (-). Está polarizado.
Primero se forma un dímero y luego se van uniendo a los lados.
Primero se unen tres monómeros (trímeros) y por ambos extremos pero por el extremo protuberante crece cinco veces más rápidos que en el extremo puntiagudo. Los monómeros de ATP se polimerizan más fácilmente. Como resultado se añaden monómeros de actina unidas a ATP en el extremo positivo, al mismo tiempo que se disocian actina ADP en el extremo negativo haciendo que la unión se debilite (fenómeno de intercambio).
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Proteínas de Unión a la Actina:
Reguladoras de la formación de filamentos:
• Forminas: se unen en los extremos protuburantes. Se encargan tanto de nuclear como de desplazarse posteriormente por el filamento añadiendo nuevos monómeros en el extremo protuberante.
• Arp2/3: nuclea filamentos ramificados.
Ensamblaje y desensamblaje regulado por las Proteínas de Unión de Actina.
• Proporcionando estabilidad o estabilizando enlaces cruzados • Forman caperuzas en los extremos que evita la disociación • Activan su despolimerización para desensamblarlos • Se unen a los monómeros regulan el intercambio de ATP por ADP. Controlando así el ensamblaje • La DF/cofitina se encarga de aumentar la tasa de disociación y de cortar. • La profilina contrarresta la anterior
Filamentos de miosina. Es una proteína motora relacionada con la actina. Las interacciones actina-miosina son responsables de la contracción muscular, pero también de movimientos celulares no musculares. Existen varios tipos de miosina (20), siendo las más importantes la tipo I y II.
La miosina I:
Contiene un único grupo de cabeza y una cola corta que no forma dímeros ni filamentos. No induce la contracción.
Parece participar en el transporte vesicular y orgánulos a lo largo de filamentos de actina y en el movimiento de la membrana plasmática durante la fagocitosis y la extensión de pseudópodos.
Se mueve en dirección del extremo protuberante.
La miosina II:
Tiene dos cadenas pesadas y dos pares de ligeras. Las cadenas pesadas tienen regiones de cabeza globular y colas largas de alfa hélice. Se encuentra en varios cientos en los filamentos gruesos del músculo.
Las cabezas globulares de miosina se unen a la actina. En las células no musculares los filamentos de actina también están asociados a tropomiosina que facilita su unión a la miosina II.
Sus cabezas se desplazan por los filamentos de actina en dirección al extremo protuberante
Músculo esquelético: Haces de fibras musculares en las células que las componen la mayor parte del citoplasma está constituido por microfibrillas.
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Microfibrillas: son haces cilíndricos de dos tipos de filamentos:
• Filamentos gruesos de miosina (15nm de diámetro) • Filamentos delgados de actina (7nm de diámetro)
Se estructuran en modo de cadena con unidades contráctiles llamadas sarcómeros.
Dentro de cada sarcómero las bandas oscuras (denominadas bandas A, formadas por filamentos gruesos que contienen miosina y actica) alternan con las bandas claras (llamadas bandas I, compuestas de filamentos delgados de actina). Los extremos de cada sarcómero se definen como el disco Z. Los filamentos de actina están unidos en sus extremos positivos al disco Z (mediante proteína de entrecruzamiento de alfa-actina), y sus extremos negativos se extienden hacia la mitad del sarcómero donde se superponen con los filamentos de miosina. Los filamentos de miosina están anclados a la línea M del sarcómero.
Contracción muscular: Troponina y tropomiosina: regulan la actividad de la miosina y actina. Su actividad es dependiente de la concentración de calcio que hay en el citosol. Si bajamos la concentración de calcio las proteínas cambian de forma y baja el número de uniones de miosina y actina. Si sube la concentración, hay más uniones.
Filamentos intermedios. Poseen un diámetro intermedio entre los otros dos tipos de filamentos: 10-12 nm.
No están directamente implicados en el movimiento
Tienen resistencia a la tensión y su función principal consiste en permitir que las células toleren las fuerzas mecánicas asociadas al estiramiento. Están presentes en la mayoría de los animales pluricelulares.
Se forman a partir de dímeros de dos cadenas polipeptídicas enrolladas en una estructura de hélice enrollada. Los dímeros forman tetrámeros que se ensamblan formando protofilamentos. Los protofilamentos enrollados uno sobre otro a modo de cuerda. La zona central es fibrosa y los extremos presentan dos cabezas globulares.
Compuestos por diversas proteínas que se expresan en distintos tipos de células. Se conocen más de 70 proteínas diferentes:
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• Tipo 1: queratinas • Tipo 2: vimentina • Tipo 3: Desmina: encargada de unir filametos de actina con el disco Z, por lo que está en células
musculares • Tipo 4: Proteínas asociadas a neuronas • Tipo 5: grupo de filamentos intermedios que van debajo de la membrana nuclear, la lámina nuclear
Movimiento celular Las células se desplazan generalmente en respuesta a una señal que dirige las variaciones en el citoesqueleto.
Debe preparar su citoesqueleto y tiene que ejecutar una serie de cambios para que se pueda desplazar. Tiene que dirigir el movimiento de los filamentos hacia el punto donde va a extender la membrana donde ha a ver una polimerización de filamentos. Tiene que adherir la membrana a un sustrato por lo que debe generar uniones entre sus membrana. Dependiendo de si es una filopodio o pseudópodo dependerá la extensión que saque y así la cantidad de actina.
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Tema 13. Pared celular.
Tipos de tejidos Las células se organizan en tejidos
• Tejidos: combinaciones complejas de distintos tipos de células • Matriz extracelular: proporciona soporte y ancla el citoesqueleto.
Tipos de tejido:
1. Epitelial 2. Conectivo o conjuntivo 3. Nervioso 4. Muscular
Tejido conjuntivo: Conjunto variado de tejidos cuya función principal es el sostén y la integración sistémica del organismo. Estos tejidos presentan un elevado contenido en matriz extracelular. Algunos tienen fibrosblastos, encargados de crear fibras.
Tejido epitelial: células polarizadas que tienen una zona apical expuesta al aire o a un líquido acuoso y una zona basal expuesta al tejido conectivo que fabrica la lámina basal (matriz extracelular del tejido conjuntivo).
Estructura y composición de la matriz extracelular de las células animales.
Proteínas estructurales de la matriz Colágeno: proteína de hélices triples en la que tres cadenas polipeptídicas. Suele tener una secuencia Gly-X-Y, donde X suele ser Prolina e Y Hidroxiprolina; Gly es el más pequeño y permite la unión de la cadena.
El colágeno tipo 1 forma fibras y es el más común. Los de tipo 2 y 3 no forman fibras y los del 4 forman redes.
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Colágeno Tipo 1.
El ARNm del colágeno se traduce en los ribosomas del RER, donde también se producen las hidroxilaciones de hidroxiprolina y prolina, a parte de la glucosilación. Luego la cadena va a Golgi donde termina de glucosilarse y forma la triple hélice. Las zonas no enrolladas (en los extremos), hay procolágeno, que es lo que la célula va a echar al exterior. Cuando sale se ensambla el ARNm, no puede con los procolágenos, por lo que la peptidasa corta esos extremos y se enrollan unos con otros y se forman fibras.
Los polisacáridos de la matriz • Glicosaminoglicanos o GAG: ácido hialurónico, dermatán sulfato, condroitín sulfato, queratán
sulfato y heparán sulfato. Están formados por N-acetil-glucosamina o N-acetil-galactosamina unido con el Ac. Glucurónico o el idurónico.
• Proteoglicanos: pueden contener de una a varias cadenas de GAG unidas a restos de serina de una proteína central. Ejemplo: agrecano del cartílago.
Proteínas de adhesión a la matriz Glicoproteínas estructurales de la matriz:
• Fibronectina: Proteína de adhesión en tejidos conjuntivos. Proteína dimérica que forma redes. Tiene sitios de unión al colágeno con la superficie celular y el GAG.
• Lamininas: parte de láminas basales. Se unen a la lámina celular y a proteoglicanos.
Estructura y composición de la pared celular de las células vegetales. • Polisacáridos: celulosa, hemicelulosa y pectinas • Glicoproteínas
La pared celular se encuentra en las plantas y algunos hongos (en los fungi, en los protoctistas no). Es muy variable. Sus componentes son la pectina, la celulosa y la hemicelulosa. Hay una pared celular básica que tienen todas las plantas, luego hay otra secundaria, ligeramente distinta, que no tienen todos.
La hemicelulosa es un polisacárido ramificado al que se unen a la superficie de las microfibrillas. Su origen es el aparato de Golgi.
Las Pectinas también tienen su origen en Golgi y su composición es de ácido galacturónico con carga negativa a la que se pueden unir cationes, normalmente calcio, y moléculas de agua. Se pueden utilizar de espesantes. Se suelen encontrar en la lámina media mayoritariamente (lámina entre dos células vegetales).
La celulosa se sintetiza en la membrana plasmática y sus componentes son iguales pero orden en la estructura cambia (de microfibrillas). Las fibrillas de celulosa tienen 3nm de diámetro. Funciones: pared celular y presión hidrostática.
Para crecer, la célula vegetal (solo ella), se llena de agua la vacuola y tiene unas proteínas asociadas, las extensinas, que aflojan la célula cuando esta está llena.
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Uniones entre células de la matriz y entre células Adhesiones célula matriz Tenemos que tener en la superficie celular alguna proteína para reconocer, concretamente las integrinas. Se encargan de unir la membrana celular con componentes de la matriz extracelular. Además a veces intervienen algunos proteoglicanos.
Tipos de uniones de las integrinas:
• Adhesiones o contactos focales. La célula está unida por un lado con el citoesqueleto y por el otro con filamentos de actinas. Se encuentran en varios tipos celulares, como los fibroblastos.
• Hemidesmosomas. Uniones mediadas por integrina entre la matriz extracelular y filamentos de queratina. En la célula epitelial están en la lámina basal
Son dos tipos de uniones donde las integrinas hacen un puente entre la matriz y el citoesqueleto (la anclan).
Adhesión célula-célula.
Uniones adhesivas
Algunas con carácter transitorio, son estables y permanentes. Son un proceso selectivo, solo unos tipos de células se unen con otros tipos específicos de células. Estos tipos median para que las células de un tejido se unan con otro de ese mismo tejido. La unión está medida por proteínas transmembrana. Hay un montón de proteínas transmembrana con estas funciones: selectinas, integrinas, superfamilia de las inmunoglubulinas, cadherinas. Las selectinas forman uniones temporales poco estables y suelen estar sintetizadas por las membranas de los leucocitos y van a intervenir en las uniones de los leucocitos para empezar a moverse a una zona de inflamación y estas selectinas van a reconocer carbohidratos que hay en la membrana del endotelio formando las uniones y así se van moviendo los leucocitos (a través de uniones). Se van sintetizar luego otras uniones más estables con las integrinas y las inmunoglobulinas que van a aparecer en las paredes del leucocito y del endotelio y van a formar uniones más estables. Las cadherinas forman uniones estables y permanentes y son las encargadas de mantener las células de un tejido y participan también en algunas sinapsis específicas. Unen los citoesqueletos de dos células que están al lado. Hay dos tipos:
• Uniones adherentes entre las uniones de actinas • Desmosomas: uniones a filamentos intermedios. Unen citoesqueletos por filamentos intermedios.
Uniones estrechas
En células epiteliales. Encargadas de formar un sello entras las células que componen la lámina epitelial para que no dejen pasar moléculas entre ellas.
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Uniones tipo gap
Proporcionan conexiones directamente entre los citoplasmas adyacentes. Nuestras membranas forman complejos proteicos formando un círculo y en el centro dejan un poro. Lo que forman estos complejos son las conexinas. Los complejos se disponen enfrentándose uno al otro de forma que el poro de una coincida con el poro de la otra. Además los complejos sobresalen un poco con respecto a la membrana. Según las señales que reciba la célula. Todo el ensamblaje que se monta es el conexón.
Plasmodesmos (en vegetales)
Separación incompleta entre células hijas después de la mitosis. Sin pared celular ni lámina media. Hay un trozo del retículo endoplasmático liso que lo atraviesa de una célula a otra y el trozo que está en los lados, a la salida del hueco, es el desmotúbulo. Se encuentra en todas las células vegetales.
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Tema 14. Señalización celular.
Principios generales de la señalización celular Todas las células reciben señales para saber cómo está el medio ambiente, tanto los organismos unicelulares como pluricelulares. Las señales llegan a su receptor y este manda la señal hacia el interior de la célula.
Tipos de señalización • Señalización por contacto. Una célula interacciona con la que está al lado.
• Señalización Paracrina. Generar moléculas. Si esas moléculas se quedan en el espacio intercelular, van a las células de al lado.
• Señalización endocrina. Si la molécula va a viajar a lugares lejanos. Ejemplo: hormonas tiroideas
• Sináptica. Entre neuronas. Ocurre entre movimiento de calcios la despolarización de las neuronas y se transmite un neurotransmisor.
Tiempos de respuesta Rápida. Se modifican las proteínas que tengo en ese momento para acomodarme al nuevo medio ambiente.
Lenta. Cuando se hacen nuevas proteínas para adaptarme a la nueva situación.
Moléculas señalizadoras y sus receptores.
• Liposolubles. Necesita algo que la lleve, proteínas transportadoras. Cuando llegan a la célula pueden entrar sin esfuerzo y su receptor está dentro de la célula. Dan normalmente una respuesta lenta porque cuando entra y se une como su receptor, esto actúa como factor de transcripción. Sin embargo, también tiene repuestas rápidas, como con la testosterona.
• Hidrosolubles. Puede viajar sola por la sangre pero no puede entrar sola a la célula y su receptor está en la membrana. Necesitan segundos mensajeros, como el AMPcíclico. Tienen tanto respuesta lenta como rápida
Receptores acoplados a membrana. Dentro están receptores acoplados a canales iónicos. Estos cuando llega la molécula señal, se abren o se cierran dependiendo de lo que tengan que hacer.
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Receptores acoplados a proteínas G. Son receptores 7 hebras transmembrana. Las proteínas G son unas proteínas compuestas por 3 subunidades, Galfa Gbeta y Ggamma. Cuando se activa el receptor, interacciona con las proteínas G, que se activas y se separan. Galfa por un lado y beta y gamma por otro lado juntas, amplificando así la señal y continuar la cadena de efectos que produce todo esto.
Receptores acoplados a enzimas, como citosin quinasa. Cuando les va a llegar la señal los monómeros se juntan y se forma la señal. La parte citosólica del receptor se activa y eso actúa como enzima. También puede ser que cuando va a llegar la señal, el receptor activa a una enzima
Transducción de la señal. La hormona liposoluble entra la hormona se une al receptor va al núcleo y actúa como factor de traducción. Las hidrosolubles tienen que participar más elementos, como los segundos mensajeros, que amplifican la señal.
La señalización lenta es cambiar los genes que se transcriben. Para la rápida es por fosforilación y desfosforilación de la proteína que se tiene que hace la función. La otra manera de la rápida es por el intercambio de GTP, GDP.
Receptores asociados a proteínas G o GPCR. Receptor 7 hebras transmembrana interacciona con la proteína G y se separa Galfa y G beta y gamma. La Galfa S activa la adenilato ciclasa. Esta enzima para el ATP a AMPcíclico. El AMPcíclicos activa la proteín quinasa que va a fosforilar proteínas y así modifica su actividad
Las Gbeta y gamma abren canales iónicos y activan la fosfolipasa G. La fosfolipasa rompe lípidos transmembrana y los trozos que salen actúan como señalización también.
Los receptores citosin quinasa o RTPK. El receptor cuando va a llegar la enzima dimeriza (los dos monómeros se juntan) y llega el ligando y se activa la parte citosólica del receptor. Los monómeros se fosforilan mutuamente. Estos sitios fosforilados actúan como sitios de unión de proteínas. Cuando se unen estas proteínas, se activan y así van pasando la señal. Utilidad: Proliferación, migración, supervivencia y ciclo celular. Si hay un fallo en este tipo de receptores habrá un problema de este tipo.
Para parar la señal se hace con el paro de transmisión de señales, quitando el 2º mensajero, también por la degradación de hormonas, quitando el receptor (desensibilzación)
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Tema 15. Ciclo celular. División celular
El ciclo celular
Definición: es la secuencia ordenada de acontecimientos en los que una célula duplica su contenido y, posteriormente, se divide en dos.
Es el tiempo suficiente para que la célula crezca y se divide con el tiempo necesario para cada uno de sus procesos. Puede suceder que la célula se divida antes en vez de desarrollarse.
En organismos unicelulares da lugar a un organismo nuevo, pero en uno pluricelular tienen que haber muchos para dar uno nuevo. Es una secuencia de procesos y ocurren en unas fases que vienen en un mismo orden:
• Fase M (mitosis y citocinesis) • Fase G1 (Gap 1) Crece coge nutrientes, ve que todo está bien para dividirse. • Fase S (replicación de ADN) • Fase G2 (Gap 2: crecimiento y preparación) La célula vuelve a crecer y prepara los elementos
necesarios para la mitosis.
El ciclo es similar en todas las células eucariotas pero dura diferente, incluso en un mismo organismo pluricelular. Una célula tiene un mecanismo que la permita ver que todo va bien y asegurarse de que la fase anterior ha acabado
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Regulación del ciclo celular Se hace con un grupo de proteínas: sistema de control del ciclo celular. Es complejo, son varias proteínas. Hay diversos puntos de regulación que son puntos críticos en los que la célula debe de comprobar ciertos parámetros para poder seguir hacia delante.
• Punto de control en la fase G1: la célula corrobora que el medio es adecuado para la proliferación. o Condiciones desfavorables: retardar el proceso en G1 o incluso pasando al estad G0, estado
de reposo. Un ejemplo de célula que se queda en G0 son las neuronas • Punto de control en G2: garantiza que se haya completado la replicación y reparado del ADN. Justo
antes de la entrada a la mitosis. • Punto de control en la mitosis: garantiza que los cromosomas estén unidos apropiadamente al huso
mitótico, antes de su separación.
Mecanismos de control del ciclo celular
El sistema de control del ciclo actúa mediante la fosforilación y desfosforilación de moléculas mediante unas proteínas específicas. Las reacciones de fosforilación que controlan el ciclo celular son llevadas a cabo por un conjunto específico de proteinquinasas, enzimas que transfieren un grupo fosfato de una molécula de ATP a una cadena lateral de aminoácidos de la proteína diana. Los efectos de la fosforilación pueden revertirse con rapidez mediante la eliminación del grupo fosfato (desfosforilación), reacción que depende de otro conjunto de enzimas denominadas proteinfosfatasas.
Quinasas: presentes en las células en proliferación durante todo el ciclo celular, pero sólo son activadas en momentos oportunos y luego se desactivan con rapidez. Siempre están en las células.
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La activación y desactivación de las quinasas depende de su unión con las ciclinas. Estas se llaman así porque su concentración va variando a lo largo del ciclo. Los cambios cíclicos contribuyen a la formación y activación cíclica de los complejos ciclina-Cdk. La activación rápida de estos complejos está regulada por procesos de fosforilación y defosforilación. Estas quinasas se conocen, por tanto, como quinasas dependientes de ciclinas (CdK)
Para que una CdK se active debe estar fosforilada en un sitio y desfosforilada en otros dos:
Inicialmente el complejo formado no está activo. La Cdk se fosforila en un sitio para activarlo. La Cdk se fosforila en otros dos sitios, para inhibir su actividad. Finalmente, una fosfatasa elimina los dos grupos fosfato inhibidores.
Diferentes Cdk se asocian con ciclinas distintas para desencadenar los diversos estadios del ciclo celular. Para simplificar, solo se ilustran dos tipos de complejos ciclina-Cdk, uno que desencadena la fase S y otro que desencadena la fase M. En ambos casos, la activación de la Cdk requiere la unión de una ciclina (además de la fosforilación y la desfosforilación y su inactivación depende de la degradación de la ciclina.
• De fase G2 a fase M: ciclina M + Cdk de M. • En fase G1:
o Temprana: ciclinas G1 CdK de G1: pasaje por la fase. o Tardía:
ciclinas G1/S CdK de G1/S. ciclina S Cdk de S.
La combinación de las dos tardías da lugar al paso a fase S
La regulación de las concentraciones de ciclina desempeña un papel importante en la temporización de los acontecimientos del ciclo celular, como el ingreso en la fase M. La ciclina que interviene en el ingreso de las células en la fase M se denomina ciclina M, y el complejo activo que forma con su Cdk se designa con el nombre de M-Cdk. La síntesis de ciclina M comienza inmediatamente después de la división celular y continúa en forma continua durante toda la interfase. La acumulación de ciclina determina que su concentración aumente en forma gradual y contribuye a ajustar el tiempo de iniciación de la mitosis; posteriormente, la rápida eliminación de la ciclina ayuda a salir de la fase de mitosis
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Inactivación de CdK se hace mediante la degradación de las ciclinas por ubiquitinización. Si seguimos con la ciclina M como ejemplo, vemos como su baja concentración al final de la mitosis es consecuencia de su rápida destrucción por el sistema proteolítico dependiente de la ubiquitina. En ese momento, numerosas moléculas de esta proteína se unen mediante enlaces covalentes a las moléculas de ciclina M. Este proceso marca a la ciclina para su degradación en proteosomas. La destrucción de la ciclina inactiva a la Cdk.
Los factores determinan la ubiquitinación (marcar con ubiquitina) de las ciclinas a fin de marcarlas para su eliminación posterior son un complejo proteico denominado complejo promotor de la anafase (APC) (en el caso de la ciclina M) que añade ubiquitina a la ciclina y a otras proteínas que participan en la regulación de la mitosis. Sin embargo, el APC no se encuentra activo en todos los estadios del ciclo celular, sino que su actividad se desencadena en una fase avanzada de la mitosis mediante un proceso que requiere la actividad de M-Cdk. La activación de M-Cdk inicia un proceso que, después de una latencia programada, conduce a la activación del APC, lo cual a su vez determina la ubiquitinación y la degradación de la ciclina M y, en consecuencia, la inactivación de M-Cdk.
Puntos de control: posible pausa en el ciclo
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Ejemplos:
Los mecanismos moleculares responsables de interrumpir la progresión del ciclo celular en los distintos puntos de control no se conocen con precisión. Sin embargo, se sabe que en algunos casos entran en acción proteínas inhibidoras de las Cdk específicas que bloquean el ensamblado o la actividad de uno o más complejos ciclina-Cdk. Uno de los mecanismos más conocidos consiste en la interrupción del ciclo celular en G1 en presencia de un daño del DNA, lo cual asegura que la célula no replique el DNA dañado. La lesión del DNA determina un incremento de la concentración y la actividad de la proteína reguladora de genes, la cual activa la transcripción de un gen que codifica una proteína inhibidora de Cdk. Esta proteína inhibidora se une a G1/S-Cdk y a S-Cdk e impide que promuevan la progresión de la célula a la fase S del ciclo celular. La interrupción del ciclo celular en G1 permite ganar tiempo para reparar el DNA dañado antes de su replicación.
Otro punto de control importante del ciclo celular tiene lugar durante la mitosis. En este punto, la célula se asegura de que todos sus cromosomas estén unidos en forma apropiada al huso mitótico. Si la célula comienza a separar sus cromosomas antes de que todos se encuentren debidamente unidos al huso mitótico, una de las células hijas recibirá un conjunto incompleto de cromosomas y la otra recibirá un número excesivo, lo que es letal. Por lo tanto, la célula en división debe asegurarse de que sus cromosomas se encuentren debidamente unidos. Para ello recurre a una señal negativa: los cromosomas que no están fijados al huso mitótico envían una señal de detención al sistema de control del ciclo celular. Aunque se desconoce su origen, esta señal bloquea el progreso a través de la fase de mitosis mediante la inhibición de la activación del APC. En ausencia de un APC activo, los cromosomas duplicados permanecen unidos entre sí y ninguno de ellos podrá ser separado por tracción hasta que todos se encuentren correctamente ordenados sobre el huso mitótico.
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Muerte celular y apoptosis
Muerte celular programada: apoptosis. Las células mueren de forma limpia, sin dañar las adyacentes: la célula se retrae y se condensa, el citoesqueleto se colapsa, la envoltura nuclear se desensambla y el DNA nuclear se fragmenta. La superficie celular se altera de manera que atrae de inmediato células fagocíticas (generalmente macrófagos). Necesitan una señal para que les diga que es el momento de morir.
En la apoptosis interviene la familia de proteínas caspasas. Éstas se producen en forma inactiva (procaspasas).
Ejemplo de apoptosis: renovación de tejidos, como la piel.
Inducción de la apoptosis Las procaspasas son activadas por escisión proteolítica (lo cortan proteínas). La escisión se produce en respuesta a señales inductoras de apoptosis. Se corta por una parte y por la otra se reorganiza.
Las caspasas escinden (=activan) otras procaspasas. Amplificación de cascada proteolítica.
La iniciadoras solo activan a las siguientes, las ejecutoras, además de activar, rompen proteínas que se encargan del desarrollo de la célula.
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Regulación de la activación Están la familia de proteínas intracelulares Bcl2, que pueden promover la apoptosis (pro-apoptódicas) o inhibirla bloqueando la liberación (anti-apoptódicas). El balance entre los dos tipos determina si las células viven o mueren por apoptosis. Son proteínas adaptadoras que forman la estructura de la imagen (después de assembly).
Funcionamiento de pro-apoptóticas:
La célula recibe un estímulo, las Bax o Bak (pertenecen a la familia de las Bcl2 pro-apoptódicas), que estimulan la salida del citocromo c (está en el espacio intermembrana) y otras proteínas desde la mitocondria al citosol. La Bax se encuentra en la membrana mitocondrial externa mientras que la Bak se encuentra en el citosol pero tras una señal apoptótica que la activa se transloca a la mitocondria formando un poro con la otra que permite la salida del citocromo. Cuando el citrocromo C está en el citosol activa un complejo proteico que activa una caspasa que a su vez activa otras caspasas efectoras provocando así la apoptosis.
Señales extracelulares en el ciclo celular: Una célula animal (pluricelular) sobrevive, crece y se divide al recibir señales químicas de otras células, generalmente vecinas.
Las moléculas de señalización se dividen en tres clases:
1. Factores de supervivencia: promueven la supervivencia suprimiendo la apoptosis. 2. Mitógenos: estimulan la división generalmente al contrarrestar los mecanismos de freno
intracelulares. 3. Factores de crecimiento: estimulan el crecimiento mediante la promoción de la síntesis y la
inhibición de la degradación de proteínas y otras moléculas.
División celular
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Mitosis: Secuencia de procesos que coordina muchos ciclos independientes en los que participan cromosomas, citoesqueleto y centrosomas, produciendo dos hijas genéticamente idénticas. Consta de seis etapas: Profase, prometafase, metafase, anafase, telofase y citocinesis. Las cinco primeras etapas ocurren de forma secuencial, mientras que la citocinesis comienza en la anafase y continúa en la telofase.
Previamente se produce la duplicación del ADN, y la duplicación de los cloroplastos, mitocondrias y centriolos.
Profase:
1. Aparición de cromosomas condensados. 2. Formación del huso mitótico
Prometafase-Metafase
1. Rotura de envoltura nuclear (fosforilado). Los trocitos se guardan en vesículas.
2. Unión de los microtúbulos al cinetocoro de los cromosomas. A partir de eso se crea una tensión, eso indica que está bien unido.
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3. Comprobación de la unión correcta de cromosomas 4. Alineamiento en placa metafásica (por equilibrio de fuerzas).
Punto de control:
APC: complejo promotor de la anafase. Como ya se ha visto antes, el APC se encarga de ubiquitinizar las ciclinas M y así degradarlas para poder terminar la mitosis. Si no se activa, la mitosis quedaría pausada y los cromosomas no irían a los polos. Sin embargo, si los cromosomas no están bien unidos al huso, se une al APC una molécula de securina que inhibe su actividad. Cuando la célula comprueba que todo está bien, la APC marca (ubiquitanizando) la securina para su degradación.
Anafase.
Separación de las cromátidas En la A, los microtúbulos se acortan y en la B, los polos del uso se separan.
Prometafase-Metafase
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A. El desplazamiento de los cromosomas durante la anafase A depende de la combinación de las dos fuerzas principales dirigidas hacia los polos. La primera es la fuerza generada por la despolimerización de los microtúbulos en el cinetocoro, que da lugar a la pérdida de subunidades de tubulina en el extremo más a medida que el cinetocoro se desplaza hacia el polo. La segunda fuerza procede del flujo de microtúbulos, que es el desplazamiento de los microtúbulos hacia el polo del huso, donde se produce la despolimerización del extremo menos. La importancia relativa de estas dos fuerzas durante la anafase depende del tipo celular.
B. La separación de los polos del huso durante la anafase B depende de mecanismos impulsados por proteínas motoras semejantes a los mecanismos que separan a los dos centrosomas al inicio de la mitosis. Los motores de un tipo de quinesinas dirigidos hacia el extremo más, que entrecruzan los extremos solapados más de los microtúbulos interpolares, separan los polos. Además, los motores de dineína que anclan los extremos de los microtúbulos astrales al córtex celular, separan los polos.
Telofase.
Reorganización del núcleo. En vesículas que estaban fosforiladas, se desfosforilan.
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Citocinesis.
Separación de la célula completa.
• Anillo contráctil (animal) (La mitosis controla la posición y regulación del anillo). • Fragmoplasto (vegetal): Compuestos de restos de microtúbulos que quedan de la formación del
uso y vesículas asociadas que vienen de Golgi con hemicelulosas y pectinas, componentes necesarios para la formación de la pared. La separación no es perfecta, quedan huecos llamados plasmodesmos.
