Ciclo Celular y Mitosis
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Fases del ciclo celular
Existen 4 fases del ciclo celular: G1, S, G2 y M.
Fases del ciclo celular
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
- The nuclear membrane is present and the chromosomes are relaxed
Interphase
Fases del ciclo celular
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
- The nuclear membrane is present and relaxed chromosomes
Interphase
Representa ~90% del ciclo celular
Síntesis de DNA, se produce RNA y proteínas.
Puntos de control que regulan dicho ciclo celular, lo que permite o prohibe la división celular.
Necesarios para evitar la proliferación celular con cromosomas faltantes o dañados.
Si llega a haber una desregulación, puede llevar a cáncer.
Fases del ciclo celular: Interfase
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Ocurre entre el fin de la fase M y el inicio de la síntesis de DNA.
Crecimiento celular y expresión de genes para síntesis de proteínas requeridas para la división celular y el fenotipo.
Ocurre en ~10 horas.
Fases del ciclo celular: Interfase
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Fase G1
La célula no se divide, se encuentra estable y de tamaño constante.
Puede permanecer por un tiempo prolongado o incluso indefinido.
Fases del ciclo celular: Interfase
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
“Fase G0“
G0
Fases del ciclo celular: Interfase
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Fase SSe sintetiza el DNA y se duplican los cromosomas.
Antes de la fase S, cada cromosoma está compuesto por una cromátide, y después de la fase S está compuesto por dos cromátides.
Dura ~9 h.
Si se bloquea la síntesis (fármacos o mutación), la célula no pasará a mitosis.
Contínua con la síntesis de proteínas y ARN.
Al final de esta fase la cromatina comienza a condensarse.
Tiene una duración entre 3 y 4 horas.
Si el DNA se encuentra dañado, puede desencadenar una cascada de señalización para que la célula no ingrese a la mitosis
Fases del ciclo celular: Interfase
Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Fase G2
Desencadena mecanismo de mitosis
Completa mitosis y lleva hacia la citocinesis
Ingreso en M Salida de M
Ingreso en S
Desencadena mecanismo de replicación de DNA
Ensamblado del huso mitótico
División celular completa
Replicación del DNA
Sistema de Control del ciclo celular: principales procesos.
Los procesos llevan una secuencia específica.
Si la replicación del DNA se retrasa, también lo hará la fase M.
Si el DNA sufre algún daño, el ciclo se interrumpe en G2 para que la célula repare la lesión.
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¿Se replicó todo el DNA?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
PUNTO DE CONTROL DE G2
Ingreso en M
Ingreso en S
PUNTO DE CONTROL DE G1
¿El medio es favorable?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
Puntos de control.
La proliferación depende de nutrientes y moléculas de señalización. Si las condiciones no son favorables la célula puede retardar el progreso en G1 o incluso entrar en una fase G0.
1) Punto de control de G1
Metafase a Anafase
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¿Se replicó todo el DNA?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
PUNTO DE CONTROL DE G2
Ingreso en M
Ingreso en S
PUNTO DE CONTROL DE G1
¿El medio es favorable?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
Puntos de control.
G2 asegura que no inicie la fase M si el DNA se encuentra dañado ó aún no ha finalizado la replicación.Asegura que los cromosomas se alineen en el huso mitótico.
2) Punto de control de G2/M
Metafase a Anafase
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¿Se replicó todo el DNA?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
PUNTO DE CONTROL DE G2
Ingreso en M
Ingreso en S
PUNTO DE CONTROL DE G1
¿El medio es favorable?
¿Se encuentra íntegro el DNA?
Puntos de control.
Metafase a Anafase
Estimula la separación de cromátides hermanas, llevando a la finalización de la mitosis y citocinesis.
3) Transición de metafase a anafase
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Sistema de Control del ciclo celular: proteincinasas de activación cíclica
Las proteincinasas son las responsables de controlar el ciclo celular.
Presentes durante todo el ciclo celular, aunque sólo se activan en determinados momentos.
La activación y desactivación de las proteincinasas depende de las ciclinas.
El complejo ciclina-Cdk interviene en el inicio de la fase S o en M.
Las cinasas se conocen como Proteincinasas dependientes de ciclinas (Cdk)
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Sistema de Control del ciclo celular: proteincinasas de activación cíclica
El sitio activo de las Cdk, en ausencia de cilinas, se encuentra parcialmente bloqueado por una región de la proteína (asa T).
Al unirse la ciclina, el asa T libera el sitio activo.
Por último, una CAK fosforila un residuo de treonina del asa T.
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Complejos Cilina-Cdk
Complejo Ciclina-CdK
FUNCIÓN
G1-Cdk Actúa en un estadio temprano de G1 , desencadena el inicio del ciclo celular.
G1/S-Cdk Implicada en el inicio de la fase S. Sus niveles disminuyen en la fase S.
S-Cdk Promueve la duplicación del DNA. Disminuye en fase M, aunque también está implicada en el inicio de la fase M
M-CdK Estimula el inicio de la mitosis en el punto de control G2
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Regulación de la concentración de ciclinas
La ciclina M forma el complejo M-Cdk, regula el inicio de la fase M.
La síntesis de la ciclina comienza después de la mitosis, es decir, la concentración aumenta de manera gradual durante la interfase hasta inicio de la mitosis.
La rápida eliminación de la ciclina ayuda a terminar la fase M.
Actividad de M-Cdk
Concentración de ciclina M
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Regulación de la actividad de las Cdk
La disminución de la ciclina M está mediada por el complejo promotor de la anafase (APC).
El APC inactivo se une a Cdc20 y con esto promueve la ubiquitinación y con ello la degradación de ciclina M.
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Regulación de la actividad de las Cdk
Cdk inactiva
Cdk inactiva
M-Cdk
S-Cdk
DESENCADENA LA REPLICACIÓN DE DNA
Ciclina S
DESENCADENA EL MECANISMO DE MITOSIS
Ciclina M
Cdk mitótica
Cdk de fase S
Cdk inactiva
Cdk inactiva
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Regulación de Cdk por fosforilación y desfosforilación
El complejo M-Cdk inactivo es fosforilado por la quinasa activadora CAK y por la quinasa inhibidora Wee1.
La fosfatasa Cdc25 toma el fosfato inhibidor y con esto activa al complejo M-Cdk
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Control de la duplicación cromosómica
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Interrupción del ciclo celular: Fase G1
La acumulación de p53 activada estimula la transcripción del gen que codifica la proteína inhibidora de Cdk, la p21.
Activación de proteincinasas que fosforilan p53
Degradación de p53 en proteosomas
p53 activo estable
p53 activa se une a la región reguladora del gen p21
TRANSCRIPCIÓN
TRADUCCIÓN
mRNA p21
p21 (Proteína inhibidora de Cdk)
ACTIVA INACTIVA
G1/S-Cdk y S-Cdk
G1/S-Cdk y S-Cdk forman complejos
con p21
gen p21
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Visión general del sistema de control del ciclo celular
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MITOSIS
Principales cambios morfológicos que ocurren en la célula
- Condensación de cromosomas.
- Rompimiento de envoltura nuclear
- Reorganización de RE y Ap. de Golgi
- Pérdida de adherencia a ME y otras células.
- Reorganización de citoesqueleto
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Proteínas encargadas de “configurar los cromosomas”
Al duplicarse los cromosomas en fase S, permanecen unidos entre sí como cromátidas hermanas por medio de las cohesinas.
Ocurre una condensación de los cromosomas al inicio de la fase M por medio de las condensinas.
Al encontrarse condensados, son segregados con mayor facilidad.
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Citoesqueleto: Auxiliar en mitosis y citocinesis
El huso mitótico se forma con el fin de separar los cromosomas replicados.
El anillo contráctil se forma alrededor del ecuador de la célula con el fin de dividir la célula en dos.
huso mitótico
Microtúbulos del
anillo contráctil
Filamentos de actina y miosina del
PROGRESIÓN A TRAVES DE LA FASE M
Cromosomas
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Centrosomas y el huso mitótico
S/G2
Fase M
Cromosomas replicados
Áster
Centrosoma
Centriolos
Principal centro organizador de microtúbulos, contribuye en la formación de los dos polos del huso mitótico.
Se forman anillos de γ tubulina que sirven como sitios de nucleación para el crecimiento de microtúbulos que irradian hacia fuera del centrosoma.
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Separación de las cromátidas hermanas
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Cromátidas hermanas Cromosomas hijos
Ásteres
Polo del husoHuso mitótico
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Inestabilidad de microtúbulos y formación de huso en profase
Existen microtúbulos +, que se proyectan hacia afuera, mientras que los microtubulos – se proyectan hacia el centrosoma, esto mediante la polimerización y despolimerización de tubulina.
Centrosoma
Microtúbulos
Microtúbulos del áster
Microtúbulos interpolares
Polo del huso
La interacción de los microtúbulos del centrosoma dan lugar a la formación del huso mitótico.
Ahora, dichos microtubulos se llaman interpolares e interactúan por medio de MAPs
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Prometafase: Unión de cromosomas al huso mitótico
La fase inicia con el rompimiento de la envoltura nuclear, y con esto los microtúbulos del huso tienen acceso a los cromosomas.
Los microtúbulos + se unen al complejo proteínico denominado cinetócoro, formado en profase tardía.
La captura de los cromosomas por parte de los microtúbulos ocurre al azar.
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Prometafase: Unión de cromosomas al huso mitótico
La captura de los cromosomas por parte de los microtúbulos ocurre al azar.
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Formas alternativas de unión
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Metafase: alineamiento de cromosomas en ecuador.
Los cromosomas se trasladan al ecuador por medio de los microtúbulos y las MAP, esto contribuye a la formación de la placa metafásica
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Anafase: segregación de los cromosomas hijos.
Comienza con la ruptura de la unión de la cohesina, con ello cada cromátida hermana se dirige al polo del huso.
La separación de las cromátidas es ocasionada por APC.
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Anafase: separación de cromátidas y destrucción de cohesinas
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ANAFASE A y ANAFASE B
1) Elongación y deslizamiento de los microtúbulos interpolares en el huso central provoca la separación de los dos polos.
2) Proteínas motoras unidas a membrana cerca de cada polo del huso, actúan sobre microtúbulos astrale separando los polos hacia la superficie
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FISIÓN DEVESICULAS DE LA ENVOLTURA
NUCLEAR
Envoltura nuclear
lamininas
DNA Membrana interna
Poro nuclear
Membrana externa
DESFOSFORILACIÓN DE LAS LAMININAS
FOSFORILACIÓN DE LAS LAMININAS
NÚCLEO EN INTERFASE
PROMETAFASETELOFASE
cromátidas
cromosomas
Vesículas de envoltura nuclear
Lamininas fosforiladas
Telofase: Reconstrucción de la envoltura nuclear
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Citocinesis.
Formación del anillo contráctil, el cual dividirá a la célula entre los dos grupos de cromosomas segregados.
Célula 1 Célula 2
Restos de microtúbulos interpolares
Anillo contráctil de filamentos de actina y miosina
Su
rco d
e segm
entació
n
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Fases del ciclo celular
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- The nuclear membrane is present and relaxed chromosomes
Interphase