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MEDICINA GENOMICA
M en C Karol Carrillo Sánchez
INMEGEN
[email protected]
18 agosto 2009
Ciclo Celular
Teoría Celular: Todas las células se forman a partir de células
preexistentes
Crecimiento y desarrollo de los organismos
Ciclo Celular
Teoría Celular: Todas las células se forman a partir de células
preexistentes
Crecimiento y desarrollo de los organismos
Crecimiento y multiplicación celular
Ciclo Celular
División
•Replicar DNA de manera precisa
•Las copias se transmiten a las células hijas
•Procariotas: Proceso sencillo
•Eucariotas: Proceso complejo
Ciclo Celular
Fisión Binaria en Procariotas
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Organismos genéticamente iguales
Ciclo Celular
Puntos en común entre células eucariotas y procariotas
•Crecimiento
•Duplicación del DNA
•Separación del DNA “Original” de su “Réplica”
•Separación de las 2 células hijas
Ciclo Celular
Definición de Ciclo Celular
Secuencia cíclica de procesos en la vida de una célula eucariota
que conserva la capacidad de dividirse
Consiste en
1. Interfase
2. Mitosis
3. Citocinesis
Ciclo Celular
Tiempo de regeneración
Lapso de tiempo requerido para completar un ciclo celular
En general todas las células pasan por dos periodos en el curso de su
ciclo celular
•
•
Interfase
División o Fase M
Ciclo Celular
INTERFASE:
Periodo durante el cual la célula crece, replica su DNA y se
prepara para la siguiente división
DIVISION O FASE M:
•Mitosis o división del núcleo: Se separan los cromosomas hijos
replicados anteriomente.
•Citocinesis: División del citoplasma en dos células hijas
Ciclo Celular
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Repaso Cromatina
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Repaso Cromatina
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Repaso Cromatina
Replicación y Transcripción
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Cromosomas
23 pares
Homologos
Diploides
Continuidad del número cromosómico
Mitosis
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Mitosis
Reproducción
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Crecimiento y desarrollo
Ciclo Celular
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Interfase
G1: (Gap, Intervalo)
•Funciones necesarias para vivir
•Secreción
•Obtención de Energía
•Endocitosis
Citocinesis anterior
•Acumulación ATP
ATP y pequeña
•Incremento tamaño
•Tiempo variado
•Dias, meses o años
•Células nerviosas
Ya no se dividen
•Músculo esquelético Salen del ciclo celular
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G0
Interfase
S: Síntesis o Replicación del DNA
Inicia
Tamaño necesario
ATP Suficiente
Replicación: Doble hebra se separa y produce 2 hebras “hijas”
Una cadena hija queda unida a una molde
Semiconservativa
Unidas por el centrómero
Síntesis de histonas y duplicación de centriolos
Interfase
G2
Tiempo que transcurre entre la duplicación del DNA y la mitosis
Durante fase S hay consumo importante de ATP
Crecimiento y adquisición de ATP
Mitosis
Punto de Restricción
Factores que afectan la división celular
∆Temperatura
∆ pH
Nutrientes
Disminución de la velocidad de
la división celular
Células se detienen
•Fase tardia de G1
Punto de restricción
Ciclo Celular
INTERFASE:
Periodo durante el cual la célula crece, replica su DNA y se
prepara para la siguiente división
DIVISION O FASE M:
•Mitosis o división del núcleo: Se separan los cromosomas hijos
replicados anteriomente.
•Citocinesis: División del citoplasma en dos células hijas
Ciclo Celular
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Mitosis
Proceso de formación de dos células idénticas (generalmente)
Por replicación y división de los cromosomas de la célula original
Generalidades
Los cromosomas replicados se posicionan en la mitad de la célula
Segregan, cada célula recibe una copia de cada cromosoma original
Microtúbulos
Centriolos:
Aster: Corona de microtúbulos
Mitosis
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Mitosis
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Mitosis
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Mitosis
Fases de la mitosis
1. Profase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase
Citocinesis
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Mitosis: Profase
•Condensación de cromatina
•Dos cromátidas unidas
•Membrana nuclear desaparece
•Nucleolo se dispersa
•Centriolos se dividen
Migran a los polos
•Formación del huso mitótico
•Centrómeros claramente visibles
Cinetócoros asociados
•RE y AG se fragmentan en vesículas
•Desorganización del citoesqueleto: pierde forma original (esférica)
Mitosis: Profase
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Mitosis: Profase
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Mitosis: Metafase
•Máximo grado de condensación de cromosomas
•Cromosomas migran al centro de la célula
•Se adhiere el huso mitótico al cinetócoro
Mitosis: Anafase
•Separación de los centrómeros
•Arrastre de cromátidas a los polos opuestos
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Mitosis: Telofase
•Los cromosomas llegan a sus respectivos polos
•La membrana nuclear se reconstituye
•Aprecian 2 células
•Misma información genética y número de cromosomas
•Cromatina se vuelve difusa
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Citocinesis
•Separación de células formadas
•Relocalización de plástidos, AG, citoplasma
•Reestablece el citoesqueleto
Regulación del Ciclo Celular
•Algunas células se dividen rápidamente
•Sólo una vez (células nerviosas)
•Conservan la capacidad de dividirse (células hepáticas)
Existe un reloj molecular?????
•Ciclinas: Alternan periodos de síntesis con periodos de degradación
•CDK: Cinasas, Fosforilan productos
Regulación del Ciclo Celular
Tipos de Ciclinas
•E
•D
•A
•B
•G
Tipos de Cinasas
•cdk
•cdc
La interacción entre estas dos clases de moléculas
promueve que el ciclo celular continué o se detenga
Ciclinas y Cdk
G0
G1
S
G2/M
Rb SW1
E2F HDAC
X
Rb SW1
E2F HDAC
X
G0
G1
Cdk 4
mitógenos
S
G2/M
Cic D
Rb
E2F SW1
Cic E
Rb
E2F HDAC
G0
G1
X
Rb
Cdk 4
mitógenos
Cic D
E2F
Cic E
Rb
Cdk 2
Cic E
S
G2/M
E2F
Cic A
Rb
E2F HDAC
G0
G1
X
Rb
Cdk 4
mitógenos
E2F
Cic D
X
Cic E
Rb
Cdk 2
Cic E
E2F
Cic A
Rb
S
Cdk 2
Cic A
G2/M
E2F
Cic B
Rb
E2F HDAC
G0
G1
X
Cdk 4
mitógenos
X
Rb
E2F
Cic D
Cic E
Rb
Cdk 2
Cic E
X
E2F
Cic A
Rb
S
Cdk 2
E2F
Cic A
X
Cic B
Rb
G2/M
Cdk 1
Cic B
E2F
Respuesta a factores externos
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Respuesta a factores externos
Secreción parácrina
•FGF
•PDGF
•EGF
Secreción endócrina
•Somatomedina (H, Cartilago en CO)
•Eritropoyetina (riñones: GR en MO)
Otros niveles de regulación
G1:
•Verifica errores previos a la fase S
•P53
Responde a DNA dañado, mutado en cáncer
G2:
•Verifica que el DNA este replicado
•Daño en el DNA
Mitosis:
•Alineación correcta de cromosomas
•Cantidad correcta de cromosomas
Otros niveles de regulación
Frenos del Ciclo Celular
DNA dañado
p53
Apoptosis
Telómeros: Cada ciclo celular se acortan (50-200nt)
Senescencia
Telomerasa: RNA-proteínas, evitan acortamiento de telómeros
Frenos del Ciclo Celular
DNA dañado
p53
Apoptosis
Telómeros: Cada ciclo celular se acortan (50-200nt)
Senescencia
Telomerasa: RNA-proteínas, evitan acortamiento de telómeros
Tejidos fetales:
Telomerasa
Tejidos adultos:
Telomerasa
Mitosis y Meiosis
División celular
Mitosis:
•Células hijas idénticas a la madre en número de cromosomas
•Diploides (2n)
•Somáticas
Meiosis:
•Células hijas presentan la mitad del material genético
•Hapliodes (1n)
•Gametos
Mitosis y Meiosis
La mayor parte de las celulas del cuerpo se dividen por mitosis
Celulas somaticas
Las gonadas se dividen mediante meiosis
Gametos
Mitosis y Meiosis
La mayor parte de las células del cuerpo se dividen por mitosis
Células somáticas
Las gónadas se dividen mediante meiosis
Gametos
Célula reproductora haploide que cuando su núcleo se fusiona con otro
gameto del sexo opuesto origina un cigoto diploide
Meiosis
Reproducción
sexual
Reproducción
asexual
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Crecimiento y desarrollo
Meiosis
Procesos esenciales de la meiosis
•Reducción del número de cromosomas
•Segregación al azar de los cromosomas
•Recombinación genética por intercambio de segmentos cromosómicos
•Se presenta en gametos
•Tipo especial de división nuclear que segrega una copia de cada cromosoma
homólogo en un nuevo gameto
Meiosis
Fases
Ocurren 2 divisiones celulares sucesivas
Meiosis I Reducción: 2n
n
Meiosis II División: Divide el juego de cromosomas
Meiosis
Fases
Ocurren 2 divisiones celulares sucesivas
Meiosis I Reducción: Profase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Meiosis II División:
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
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Meiosis
Consecuencias genéticas de la Meiosis
Reducción del número de cromosomas: Diploide
Haploide
Permite que el fenómeno siguiente de la fecundación mantenga el
número de cromosomas de la especie
Recombinación de información genética heredada del padre y
de la madre: El crossing over permite intercambio de la información.
Como consecuencia ningún hijo heredará un cromosoma íntegro de sus
abuelos
Segregación al azar de cromosomas paternos y maternos: La seParación de los cromosomas paternos y maternos recombinados es
al azar
Contribuyen al aumento de la diversidad genética
Diferencias entre mitosis y meiosis
•La mitosis mantiene el nivel de ploidia y la meiosis la reduce
•Meiosis se puede considerar como una fase de reducción del número
•de los cromosomas seguida por una mitosis ligeramente modificada
•Meiosis ocurre en pocas células y la mitosis en la mayoría
Gametogénesis
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200,000,000
al día
1 óvulo
mensual
Meiosis
Profase I:
Apareamieto de los cromosomas homólogos
Leptonema: griego leptos: delgado y nema: filamentos
• Tamaño del núcleo
•Cromosomas visualizan, mas delgados que en mitosis
Zygonema: griego zygon: pareja
•Cromosomas homólogos replicados se alinean
tétrada
Meiosis
Profase I
Paquinema: griego pachys: grueso
Cromosomas se acortan
Se completa el apareamiento de los cromosomas homólogos
Entrecruzameinto o Crossing over
Variabilidad
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Meiosis
Profase I
Diplonema: Griego diplos: doble
•Cromosomas homólogos se separan
Diacinesis:
•Mayor condensación de cromosomas
•Disuelve el nucleolo
•Desaparece membrana nuclear
•Formación de huso mitótico
Meiosis
Profase I
Apareamieto de los cromosomas homólogos
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Meiosis
Metafase I
•Tétradas se alinean al ecuador de las células
•Huso se adhiere a los centrómeros de cada par homólogo
Anafase I
•Tétradas se separan
•Cromosomas son arrastrados hacia los polos opuestos
•Centrómeros aparecen intactos
Meiosis
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Meiosis
Telofase I:
•Se puede formar la membrana nuclear
•Cada célula posee un par de cromosomas
•Cromátidas ya no son genéticamente idénticas
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Meiosis
Profase II
•Membrana se disuelve
•Aparecen fibras del huso mitótico
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Meiosis
Metafase II
•Cromosomas en plano ecuatorial
•Fibras del huso se adhieren al cinetocoro
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Anafase II
•Se divide el centrómero
•Cromátides se separan hacia polos opuestos de la célula
Meiosis
Telofase II
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Inhibición del Ciclo Celular
Vegetales
•Colchicina
•Colcemida
•Podofilina
•Vincristina
•Sulfato de Vinblastina
Inhibición del Ciclo Celular
Vegetales
•Colchicina
•Colcemida
•Podofilina
•Vincristina
•Sulfato de Vinblastina
Formacion del
Huso mitotico
Inhibición del Ciclo Celular
Agentes alquilantes
•Cisplatino
•Ciclofosfamida
•Mecloretamina
Nitrosoureas
•Carmustina
•Lomustina
Sintesis del DNA
Afectan la reparacion
del DNA