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UNACARUniversidad Autónoma del Carmen
Facultad de Ciencias de la SaludLicenciatura en Medicina
Estructura y función a nivel celular
Meiosis y Muerte Celular
Catedrático:Dr. David Abraham Alam Escamilla.
Investigación en Toxicología, Mutagénesis y Carcinogénesis Ambiental.
Miembros de equipo: Ara Ara Margarita Guadalupe
Lehmann Hernández Erick AlbertoMorales García Jacqueline
Pérez Hernández OlgaZarate Rodríguez Karen
Meiosis
¿Qué es la Meiosis?La Meiosis es un término acuñado en 1905 a partir de la palabra griega que significa “reducción”.La meiosis es un tipo especial de división celular, exclusiva de los organismos que se reproducen sexualmente. En muchos protozoo, algas y hongos, la reproducción es asexual, es decir, por división celular simple o mitosis.
La meiosis como un tipo especial de división celular.En ella se producen:
1) La reducción del número de
cromosomas a la mitad.
2) La recombinación
genética, es decir, el intercambio de
segmentos cromosómicos
3) La segregación al azar de los cromosomas homólogos paternos y maternos.
Antes de la mitosis y la meiosis las células diploides en G2 contienen pares de cromosomas homólogos, cada
cromosoma formado por dos cromátides.
Durante la meiosis las cuatro cromatides de un par de cromosomas homólogos replicados se distribuyen en cuatro núcleos hijos.
En la meiosis esto se logra mediante dos divisiones en secuencia sin una ronda intermedia de duplicación de DNA.
Meiosis
LAS ETAPAS DE LA MEIOSIS
Primera y segunda división meióticas.
• La profase de la primera división meiótica es más larga y compleja que la que acabamos de referir de la mitosis consta de cinco sucesivas etapas:
1.Leptoteno: en la cual los cromosomas aparecen como finos o delgados filamentos.
2.Cigoteno: en esta etapa los cromosomas homólogos se aparean en toda su longitud, formando los llamados bivalentes.
3.Paquiteno: los cromosomas se han ido acortando y cada uno aparece claramente formado por dos cromátides, por lo cual el bivalente presenta cuatro filamentos en intima asociación.
4.Diploteno: comienza la separación de los bivalentes, quedando unidos en determinados puntos, llamados quiasmas.
5.Diacinesis: los cromosomas se han contraído aun mas y los quiasmas se han dezplazado completamente hacia sus extremos.
• La metafase de la primera división meiótica, los cromosomas bivalentes se colocan en el plano ecuatorial de la célula, orientando sus centrómeros hacia cada uno de los polos.
•La anafase los dos cromosomas de cada par se separan, dirigiéndose cada uno de ellos al polo celular correspondiente.
•La telofase, se completa la primera división de meiosis, la cual es seguida, después de un breve periodo interinatico, por la meiosis ll.
Meiosis ll
En la metafase ll, los cromosomas se colocan en el plano
ecuatorial de la célula.
En el anafase ll, ocurre en la
división longitudinal del
centrómero.
En la telofase ll, ocurre la migración
hacia los polos.
CONSECUENCIAS GENÉTICAS DE LA MEIOSIS
Reducción del número de cromosomas a la mitad
Esta reducción a la mitad es la que permite que el fenómeno siguiente de la fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie.
Aneuploidía Es un individuo cuyo número de cromosomas difiere del tipo silvestre o euploide en parte de su dotación cromosómica, debido a un cromosoma extra o ausente, que siempre se asocia con una deficiencia en el desarrollo físico, mental o ambos.Una de las aneuploidía más común es el síndrome de Down que es una trisomía del cromosoma 21.
COMPARACIÓN DE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS
La Mitosis mantiene el nivel de ploidía mientras que la meiosis lo reduce.
La Meiosis puede considerarse como una fase de reducción del número de cromosomas seguida de una mitosis ligeramente diferente.
La Meiosis solo ocurre en relativamente pocas células de un organismo multicelular, mientras que la mitosis es mas común.
Muerte celular
Es el punto al cual la célula no se puede recuperar de las lesiones. Es el fallo de todas las funciones.
APOPTOSIs
Desarrollo embrionario Vida adulta
apoptosis
La muerte celular programada
Proceso de autodestrucción
Apoptosis
Depende
Maquina
consiste en una familia de proteasas que contienen una cisteína en su sitio activo y que rompen sus proteínas dianas sobre residuos específicos de ácido aspártico
proteasas
Caspasa Sintetiza procaspasa
RupturaDivide
grande
pequeña
Se unen y forman un
heterodimero
Dos de estos forman un tetrámero activo
Vía extrínseca
son proteínas transmembrana que contiene un dominio de unión al ligando, transmembrana y de muerte intracelular
Son homotrimerospertenecen a la familia de receptores del factor de necrosis tumoral
TNF contiene un segmento de unos 70
aminoácidos
La unión del TNF al receptor trimétrico produce un cambio que recluta varias
proteínas, las últimas proteínas son dos
moléculas de procaspasa 8
1
2
3
4
5
VÍA INTRÍNSECA
1
2
3
Depende de la liberación de proteínas mitocondriales
Una proteína crucial que se libera en la mitocondria es el citocromo c que
posteriormente será liberada al citosol
Se une a una proteína adaptadora, activadora de procaspasa ( Apaf1) provocando la oligomerizacion en un apoptosoma ambas reclutan las
proteínas de procaspasa activándose y a su vez activando otra
sucesivamente originando la apotosis.
La proteína BcL2 regula la vía extrínseca
BcL2
regulan
Liberación Citocromo C
antiapoptoticas proapoptoticas
El equilibrio de ambos determinan si una célula
muere o vive .
BcL2 y BcL-Xl , comparten cuatro dominios de homología BcL2
las proteínas BH123 y las BH3
Bh123 activan Se agregan
Formando oligomeros en la
membrana mitocondrial
Induciendo
Liberación del citocromo c
Bak Bax
Unido a la membrana
mitocondrial externa
se localiza en el citosol y solo se trasloca en una señal de apoptosis.
Bh3 Activa Activa
Respuesta Estimulo apoptotico
induciendo
Liberación del Ca para la apoptosis
Antiopoptoticas inhiben Uniéndose
Proapoptoticas Inhibiendo la liberación de citocromo c
NECROSIS
La necrosis
Proceso patológico de muerte celular pasivo
Ocurre en respuesta a factores tóxicos externos, como es la inflamación , isquemia o daño toxico , que no se presentan bajo condiciones fisiológicas.
Caracterizada por:• hinchamiento de la mitocondria • ruptura temprana de la membrana plasmática • dispersión de cromatina • rápida destrucción de la estructura celular.
AGENTES CAUSALESHipoxia por isquemiaEstrés celular causado por la disminución transitoria o permanente del riego sanguíneo
y consecuente disminución del aporte de oxígeno (hipoxia)
Factores tóxicos como las radiaciones
PROCESOS NUCLEARES DE LA NECROSIS
Picnosis
Condensación del material del núcleo celular en forma de una masa sólida teñida de color oscuro en una célula agonizante.
Cariolisis:
Disolución del núcleo
celular.
Se produce de forma
normal, tanto en forma de
necrobiosis como durante
la generación de nuevas
células durante la mitosis
y la meiosis.
Micrografía mostrando la cariolisis y bandas necróticas en un individuo que tuvo un infarto al miocardio
Cariorrexis Fragmentación de la cromatina y su distribución por el citoplasma, como resultado
de la desintegración nuclear
Tipos de necrosis
Necrosis coagulativa
Necrosis licuefactiva
Necrosis caseosa
Necrosis grasa
Necrosis gangrenosa
• Se produce una coagulación de las proteínas estructurales de la célula, para lo cual se inactivarán las enzimas proteolíticas por estabilización de las membranas lisosomales e, incluso, por coagulación de las propias enzimas
NECROSIS COAGULATIVA
Necrosis de coagulación en corazón
a) Miocardio normal b) miocardio con necrosis
¿En que situaciones aparece la necrosis coagulativa?
• La necrosis por coagulación aparece en situaciones de isquemia o infarto de órganos sólidos como corazón, riñón y bazo, en los tumores de crecimiento rápido y en las necrosis por quemaduras y ácidos o bases fuertes.
NECROSIS LICUEFACTIVA
• Es característica de las infecciones bacterianas focales y ocasionalmente de las infecciones por hongos.
• Digiere de forma completa las células muertas. • El resultado final es la transformación del tejido en
una masa liquida viscosa. • Si el proceso es por inflamación aguda el material
suele ser amarillento de aspecto cremoso (pus)
NECROSIS CASEOSA• Es una forma especifica de necrosis coagulativa
que se encuentra con mayor frecuencia en focos de infeccion tuberculosa.
El término gaseoso deriva de su aspecto macroscópico ( blanca parecida al queso)
El foco necrótico aparece como restos granulares amorfos que parecen estar compuestos por células coaguladas, fragmentadas dentro de un borde inflamatorio.
NECROSIS CÉREANecrosis aislada de los elementos fibrilares contráctiles de una fibra muscular aislada ( conservándose sin embargo la célula en su conjunto ).
Fiebre tifoidea, aparecen necrosis céreas aisladas en la musculatura estriada por efecto del bacilo tifodico, apreciándose en el paciente astenia y pérdida de fuerza importante.
NECROSIS GRASA
Generalmente es debido a liberación de enzimas pancreáticas que actúan sobre las membranas de la células grasas de la cavidad abdominal.
Los ácidos grasos se combina con calcio para formar áreas blancas de aspecto de gis (saponifacion de la grasa).
CONCEPTO:
Combinación de necrosis coagulativa y colicuativaEs similar a la necrosis caseosa pero con mayor consistencia. Típica de la sífilis.
NECROSIS GOMOSA
Extremidades inferiores, por un proceso de isquemia debido a trombosis o arteriopatias del tipo de arteriosclerosis, arteriopatia diabética o tromboangitis obliterante.
La isquemia, deshidratación y coagulación de las proteínas estructurales producen desecación de la extremidad.
NECROSIS CANGRENOSA
CANGRENA GASEOSA
Es una gangrena húmeda en la que la infección la provocan gérmenes anaerobios que liberan toxinas, las cuales condicionan una proteolisis de los tejidos.
Ésta facilita la rápida progresión de la necrosis, que se hace patente en el edema, la crepitación de los tejidos por acumulación de bullas de gas y en la fermentación de los azúcares por las toxinas bacterianas.
NECROSIS ENZIMATICA La provocan ácidos o álcalis fuertes.
Las proteasas, en especial la tripsina,
producen una digestión de los tejidos
incluyendo la pared de los vasos con la
consiguiente hemorragia.
Las lipasas pancreáticas hidrolizan los
triglicéridos de la grasa peripancreática, e
incluso epiploica y del meso. Así se liberan
ácidos grasos y glicerol.
Los ácidos grasos reaccionan con sales de calcio precipitadas de la
sangre y forman jabones cálcicos,
mientras que el glicerol es reabsorbido por la
sangre y precipita.
Pancreatitis aguda por salida a la cavidad abdominal de los fermentos excretados por el páncreas exocrino.
AUTOFAGIA
¿QUÉ ES?
El término autofagia hace referencia a la digestión lisosómica de los propios componentes celulares y contrasta con la heterofagia, en la que una célula (por lo general un macrófago) ingiere sustancias del medio exterior para su destrucción intracelular.
¿QUÉ ES?
La privación de nutrientes activa una respuesta celular adaptativa, llamada autofagia, que puede culminar también con la muerte celular.
La autofagia es un proceso mediante el cual la célula se come su propio contenido.
¿QUÉ ES?
El interés por la autofagia se ha fomentado porque está regulada por un conjunto definido de genes de la autofagia (llamados Atgs) en los organismos unicelulares y las células de los mamíferos.
En este proceso, las organélos intracelulares y las porciones de citosol son secuestradas, primero, a partir del citoplasma, en una vacuola autofágica formada de regiones libres de ribosomas del RE rugoso (RER).
La vacuola se funde con los lisosomas para formar un autofagolisosoma, y los componentes celulares son digeridos por las enzimas lisosómicas.
Varias proteínas que detectan la carencia de nutrientes dan comienzo a la autofagia.
Las enzimas de los lisosomas pueden degradar la mayoría de las proteínas e hidratos de carbono, aunque algunos lípidos permanecen sin digerir.
Los gránulos del pigmento lipofuscina representan material indigerible resultante de la peroxidación de lípidos mediada por radicales libres. Ciertos pigmentos indigeribles, como las partículas de carbono inhaladas de la atmósfera o el pigmento inoculado en tatuajes, pueden persistir en los fagolisosomas de los macrófagos durante décadas.
La disfunción mitocondrial desempeña una función importante en la lesión celular aguda y en la muerte celular. No obstante, en algunas afecciones patológicas no letales puede haber alteraciones en el número, tamaño, forma y, presumiblemente, también en la función de las mitocondrias.
Por ejemplo, en la hipertrofia celular hay un aumento en el número de mitocondrias en las células; a la inversa, las mitocondrias disminuyen en número durante la atrofia celular (probablemente por autofagia).
TIPOS
Macroautofagia. Proceso mediante el cual se engloban elementos citoplasmáticos en un compartimento delimitado por una doble membrana.
Microautofagia. En este caso la membrana del lisosoma forma pequeñas invaginaciones que se desprenden de la membrana y quedan en el interior del lisosoma, donde son degradadas.
TIPOS
Autofagia mediada por chaperonas. Mediante este proceso se incorporan proteínas citosólicas al lisosoma gracias a un transportador localizado en la membrana del lisosoma.
Crinofagia. Este proceso supone la fusión de vesículas destinadas a la exocitosis con el lisosoma.
Inducción y proceso
La autofagia se estimula en una variedad de situaciones de estrés como la falta de alimento, la falta de factores de crecimiento, infecciones, estrés oxidativo o hipoxia.
El mecanismo mejor conocido es el de la macroautofagia. Comienza con la formación de una cisterna membranosa que crece en longitud denominada fagóforo o membrana de aislamiento.
Las membranas del fagóforo crecerá en extensión y terminará por unir sus extremos para formar un compartimento cerrado denominado autofagosoma.
Al compartimento resultante se le denomina anfisoma.
FuncionesLa autofagia en condiciones normales favorece el mantenimiento u homeostasis celular, mientras que en situaciones de estrés es una respuesta para la supervivencia celular en esas condiciones adversas.
Papel en homeostasisSe sabe que en ausencia de cualquier tipo de estrés celular existe un proceso basal de autofagia.
Mientras que la ruta ubiquitina-proteosma se especializa en degradar moléculas jóvenes, la autofagia se ha especializado en degradar moléculas que tienen una vida larga.
Algunas células a las cuales se les inhibe la autofagia se atrofian y mueren.
Determinadas funciones tisulares, como la producción de surfactantes en pneumocitos II, neuromelanina en células dopaminérgicas, o la maduración de los eritrocitos dependen de la actividad autofágica.
Papel en estrésEl papel de la autofagia durante el estrés es favorecer la supervivencia de la célula, al menos a corto plazo.
Lo que hace es degradar contenido intracelular de forma masiva con dos propósitos: disminuir el número de elementos que consumen energía y producir aminoácidos y otras moléculas para su uso en procesos esenciales.
Las situaciones de estrés por las que se dispara la autofagia son diversos:
Falta de alimentos. En los ratones todos los tejidos experimentan un aumento de la autofagia tras periodos de inanición, excepto el tejido nervioso.
Hipoxia cardiaca. Durante una hipoxia cardiaca hay primero un corte en la circulación que conlleva un periodo de falta de suministro de oxígeno y nutrientes, seguido por un proceso de recirculación donde la sangre vuelve a fluir.
Infecciones. La macroautofagia es uno de los sistema de defensa celular más antiguos y es la primera línea de defensa frente a infecciones por protozoos, bacterias y virus.
Autofagia en la supervivencia y la muerte celular
La autofagia aumenta la supervivencia celular en estados de deprivación de nutrientes o de factores de crecimiento, de stress del retículo endoplásmico, de desarrollo, de infección microbiana y de enfermedad por acumulación de agregados de proteínas.
Las interrelaciones entre la autofagia, que funciona primariamente como mecanismo de supervivencia celular y la apoptosis, que es una ruta que conduce inevitablemente a la muerte celular, son complejas. Las interrelaciones entre la autofagia, que funciona primariamente como mecanismo de supervivencia celular y la apoptosis, que es una ruta que conduce inevitablemente a la muerte celular, son complejas.
Los dos mecanismos son regulados por factores comunes, comparten componentes y se influyen uno a otro.
TRASTORNOS ASOCIADOS A DEFECTOS EN LAS ENZIMAS
• Enfermedades por depósito lisosómico
Los lisosomas son componentes claves del aparato digestivo intracelular. Contienen una batería de enzimas hidrolíticas con dos propiedades especiales.
TRASTORNOS ASOCIADOS A DEFECTOS EN LAS ENZIMAS
• Enfermedades por depósito lisosómico
En primer lugar, funcionan en el entorno ácido del lisosoma. En segundo lugar, estas enzimas son una categoría especial de proteínas secretoras destinadas no para los líquidos extracelulares, sino para los orgánulos intracelulares.
TRASTORNOS ASOCIADOS A DEFECTOS EN LAS ENZIMAS
• Enfermedades por depósito lisosómico
Igual que todas las proteínas secretoras, las enzimas lisosómicas (o hidrolasas ácidas, como se las llama a veces) se sintetizan en el retículo endoplásmico y se transportan al aparato de Golgi.
TRASTORNOS ASOCIADOS A DEFECTOS EN LAS ENZIMAS
• Enfermedades por depósito lisosómico
Las enzimas lisosómicas se ligan a restos receptores y de este modo se separan de las numerosas proteínas secretoras adicionales existentes en el Golgi. En consecuencia, se produce la separación de pequeñas vesículas de transporte que contienen las enzimas ligadas al receptor del Golgi y se fusionan con los lisosomas.
Por tanto, las enzimas están marcadas para llegar a su destino intracelular y las vesículas se recuperan de nuevo hacia el Golgi
TRASTORNOS ASOCIADOS A DEFECTOS EN LAS ENZIMAS
Cuando existe una deficiencia hereditaria de una enzima lisosómica funcional, el catabolismo de su sustrato es incompleto y se produce la acumulación de un metabolito insoluble parcialmente degradado dentro de los lisosomas.
Estos orgánulos repletos de macromoléculas digeridas de forma incompleta se hacen grandes y aparecen en cantidad suficiente para interferir con las funciones celulares normales, lo que genera los llamados trastornos por depósito lisosómico
Además de por falta de enzimas, las enfermedades por depósito lisosómico se pueden deber a la falta de una proteína esencial para la función normal del lisosoma.
Ejemplos son:• Ausencia de un activador de enzimas o proteína protectora.• Ausencia de una proteína activadora de sustrato. En algunos casos, las proteínas que
reaccionan con el sustrato para facilitar su hidrólisis pueden faltar o ser defectuosas.
El tratamiento de las enfermedades por depósito lisosómico se puede hacer mediante tres abordajes generales.
Enfermedades
Enfermedad de Tay-Sachs (gangliosidosis G M2: deficiencia de la subunidad de la hexosaminidasa)
Las gangliosidosis G M2 son un grupo de tres trastornos por depósito lisosómico causadas por la incapacidad de catabolizar los gangliósidos G M2 .
La degradación de los gangliósidos G M2 necesita tres polipéptidos, codificados en tres genes distintos.
Enfermedad de Niemann-Pick, tipos A y B
La enfermedad de Niemann-Pick de tipos A y B alude a dos trastornos relacionados, que se caracterizan por la acumulación en los lisosomas de esfingomielina por una deficiencia hereditaria de esfingomielinasa.
Enfermedad de Gaucher
Conjunto de trastornos autosómicos recesivos secundarios a mutaciones en los genes que codifican la glucocerebrosidasa.
Otros tipos de muerte celular
LESIÓN MITOCONDRIAL
Las mitocondrias pueden sufrir lesiones cuando aumenta el Ca 2+ citosólico, por las de estas proteínas hacia el citosol y la muerte por apoptosis
ENTRADA DE CALCIO Y PÉRDIDA DE LA HOMEOSTASIS DEL CALCIO
• El agotamiento del calcio protege a las células de las lesiones causadas por diversos estímulos nocivos, y esto indica que los iones calcio son importantes mediadores de las lesiones celulares.
ACUMULACIÓN DE RADICALES LIBRES DERIVADOS DEL OXÍGENO (ESTRÉS OXIDATIVO)
DEFECTOS EN LA PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA
LESIONES DEL ADN Y LAS PROTEÍNAS• Las células disponen de mecanismos para reparar las lesiones del ADN, pero cuando
estas lesiones son demasiado graves para poder corregirlas la célula inicia un programa de suicidio que culmina en la muerte mediante apoptosis.
LESIÓN ISQUÉMICA E HIPÓXICA• La hipoxia, que es una reducción de la disponibilidad de oxígeno, se puede producir
en diversas situaciones clínicas, como se ha descrito antes.
LESIONES DEL ADN Y LAS PROTEÍNAS• Por otro lado, en la isquemia el aporte de oxígeno y nutrientes se reduce sobre todo
porque disminuye el flujo de sangre como consecuencia de la obstrucción mecánica en el sistema arterial. También se puede deber a una reducción del drenaje venoso.
Catástrofe mitótica:• Se produce por fallas en los sistemas de chequeo del ciclo celular (checkpoints), que
fallan en detener la mitosis antes o durante el proceso, permitiendo una segregación aberrante de los cromosomas, lo que determina la activación de una apoptosis defectuosa y muerte celular. Se forman células con múltiples micronúcleos y cromatina no condensada
Envejecimiento celular
![Reproducción Celular, Mitosis y Meiosis [MONTALVO]](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/557e261cd8b42ad0098b4788/reproduccion-celular-mitosis-y-meiosis-montalvo.jpg)
