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CURSO BIOLOGIA MENCION
MATERIAL N° 9
PROF. KATHERINE GALLEGUILLOS ADAROS
PREUNIVERSITARIO TONGOY
La distribución de la información genética
Las células eucarióticas pasan a través de una secuencia regular de
crecimiento y división llamada ciclo celular. El ciclo celular se divide en tres
fases principales: Interfase, mitosis, y citocinesis. Para completarse, puede
requerir desde pocas horas hasta varios días, dependiendo del tipo de célula y
de factores externos como la temperatura o los nutrimentos disponibles
La división celular permite la reproducción de los organismos unicelulares
y pluricelulares. En estos últimos posibilita, además, el desarrollo de un
individuo a partir de una única célula (crecimiento) y la reparación de los
tejidos dañados (renovación). En los organismos unicelulares, por este
mecanismo aumenta el número de individuos en la población.
En las plantas y animales multicelulares, la división celular es el procedimiento
por el cual el organismo crece, partiendo de una sola célula, y los tejidos
dañados son reemplazados y reparados. Una célula individual crece asimilando
sustancias de su ambiente y transformándolas en nuevas moléculas
estructurales y funcionales. Cuando una célula alcanza cierto tamaño crítico y
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cierto estado metabólico, se divide. Las dos células hijas comienzan entonces a
crecer
El número de veces que una célula se ha dividido anteriormente también
influye en la división celular. Cuanto mayor edad tiene el organismo de donde
se toman las células, menor será el número de veces que las células se dividan
en cultivo. A este fenómeno se lo denomina senescencia o envejecimiento
celular. Esta restricción en el número de divisiones se correlaciona con el
acortamiento progresivo de los extremos de los cromosoas -los telómeros- a lo
largo de los sucesivos ciclos celulares. Esto no ocurre en ciertos tipos celulares,
como en las células germinales o en algunas células de la sangre. En estas
células, se encuentra activa una enzima llamada telomerasa, que agrega
continuamente DNA a los extremos de los cromosomas, evitando su
acortamiento. Esta enzima también se encuentra activa en células cancerosas
El ciclo celular
El ciclo celular es la sucesión de fases de crecimiento y división que ocurren en
la vida de una célula. En él se pueden reconocer tres fases:
 Interfase
 Mitosis
 citocinesis
Interfase.
La interfase abarca tres etapas:
G1, S y G2.
Durante G1, la célula crece y se
duplican las organelas; en las
células animales, los centríolos
empiezan a duplicarse. Valor 2c
En la etapa S se duplican el DNA se forman dos copias idénticas del DNA. Se
inicia duplicación de centríolos.
En G2 Reparación del DNA dañado y comienza la síntesis de proteínas
necesarias para la conformación de la cromatina que inicia lentamente su
enrollamiento y compactación. Esto provocará la aparición de los cromosomas
(46 en los humanos), que va a permitir la separación del material genético de
las células en la mitosis y en la meiosis. Además en las células animales se
completa la duplicación del par de centríolos. También se inicia el ensamblaje
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de la estructura del huso mitótico sobre el cual se organizarán los
cromosomas. Valor 4c.
Mitosis
división celular
a) Profase: Los centríolos empiezan a
moverse en dirección a los polos
opuestos de la célula, los cromosomas
condensados son ya visibles, la
envoltura
nuclear
se
rompe
y
comienza la formación del huso
mitótico.
b) Metafase: Los pares de cromátides
se alinean en el ecuador de la célula
Las fibras polares y cinetocóricas del
huso tiran de cada par
de cromátides hacia un lado y otro.
c) Anafase. Las cromátides se separan.
Las dos dotaciones de cromosomas
recién formados son empujadas hacia
polos opuestos de la célula.
f) Telofase. La envoltura nuclear se
forma alrededor de cada dotación
cromosómica y los cromosomas se
descondensan
y
adquieren,
nuevamente, un aspecto difuso. Los
nucléolos
reaparecen.
El
huso
mitótico
se
desorganiza y
la
membrana plasmática se invagina
en un proceso que hace separar las
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dos células hijas.
Citocinesis
La citocinesis es la división del citoplasma y difiere significativamente en las
células vegetales y en las animales.
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Regulación del ciclo celular
El ciclo celular está regulado por estímulos externos e internos. La falta de
nutrientes, los cambios de temperatura y de pH, y la presencia de células
contiguas pueden detener la división celular, mientras que ciertas hormonas y
factores de crecimiento la estimulan. La regulación interna es realizada
mediante la fosforilación y la degradación de complejos proteicos llamados
Cdk-ciclinas, formados por una subunidad reguladora (la ciclina) y otra
catalítica (la cinasa). La actividad de estos complejos determina si el ciclo
celular avanza o se detiene.
En la regulación del ciclo celular participa una gran cantidad de proteínas formadas
a partir de genes específicos:
• Los protooncogenes codifican proteínas que regulan positivamente el ciclo
celular, es decir, activan la proliferación celular. Las principales son: proteínas
ciclinas y proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), fundamentales
en la promoción de las etapas de G1 a S y de G2 a mitosis.
• Los genes supresores de tumores, en cambio, codifican proteínas que
regulan negativamente el ciclo celular y se encargan de que la mitosis no
continúe debido a que la replicación del ADN ha ocurrido en forma incorrecta.
Si el daño en el ADN es severo, una proteína codificada (p53) induce a una
muerte celular programada (apoptosis). Cuando una célula no es necesaria o
es una posible amenaza, esta puede morir por apoptosis, en un proceso
ordenado y sin dañar a sus células vecinas
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El proceso de muerte celular: apoptosis versus necrosis
Apoptosis
En la formación de un individuo, la muerte celular o apoptosis es tan
importante como la división celular. La mayoría de las células fabrican las
proteínas que forman parte de una maquinaria para su propia destrucción.
Esta maquinaria letal está compuesta por enzimas capaces de degradar
proteínas (proteasas) cuya activación produce, directa o indirectamente,
cambios celulares característicos. Las células que entran en apoptosis se
encogen y se separan de sus vecinas; luego las membranas celulares se
ondulan y se forman burbujas en su superficie; la cromatina se condensa y los
cromosomas se fragmentan; finalmente, las células se dividen en numerosas
vesículas, los cuerpos apoptósicos, que serán engullidas por células vecinas.
La apoptosis es un proceso de muerte celular programada genéticamente. En
los vertebrados, controla el número de neuronas durante el desarrollo del
sistema nervioso, elimina células defectuosas y da forma a los órganos en
desarrollo. Junto con la mitosis, modela las formas de los organismos.
Las
caspasas son enzimas que degradan las proteínas de la lámina nuclear y del
citoesqueleto, y provocan la apoptosis. Su actividad está controlada por otras
proteínas que, a su vez, responden a factores extracelulares.
La necrosis
La necrosis es un tipo de muerte celular no controlada. Suele producir la
hinchazón y el estallido de las células.
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Senescencia: el envejecimiento de una célula
El número de divisiones de las células eucariontes en cultivo disminuye con el
tiempo y está correlacionado con el acortamiento progresivo de los telómeros.
Finalmente, las células entran en un estado de senescencia, que se caracteriza
por la ausencia de división celular.
Ploidia
Las células somáticas de la mayoría de las plantas y animales son diploides
(tienen una dotación doble de cromosomas), mientras que sus gametos son
haploides (tienen una dotación simple). Las células poliploides tienen más de
dos dotaciones cromosómicas. El número haploide de cromosomas se designa
n y el número diploide, 2n. En toda célula diploide, cada cromosoma tiene su
par homólogo. Uno de los cromosomas homólogos proviene del gameto de uno
de los progenitores y su par, del gameto del otro progenitor. En toda célula
diploide, cada cromosoma tiene su pareja. Estos pares de cromosomas se
conocen como pares homólogos. Los dos se asemejan en tamaño y forma y
también en el tipo de información hereditaria que contienen. Uno de los
cromosomas homólogos proviene del gameto de uno de los progenitores y su
pareja, del gameto del otro progenitor. Después de la fecundación, ambos
homólogos se encuentran presentes en el cigoto.
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Cariotipos
El cariotipo es como un ‘‘mapa’’ en el que se presentan los cromosomas
organizados en pares homólogos según tamaño, número y forma. Es una
representación que permite ordenarlos; sin embargo, es importante destacar
que en el núcleo los cromosomas se encuentran ubicados azarosamente. El
estudio del cariotipo es de gran interés científico, ya que diversas
enfermedades y síndromes se explican por anomalías en la cantidad y calidad
de los cromosomas.
Cariotipo masculino normal
Modelo explicativo del cáncer: paso a paso
A partir del estudio de cánceres inducidos por virus, se descubrió que dichos
organismos introducían genes en la secuencia normal de ADN, denominados
oncogenes, y que estos eran los principales responsables del desarrollo de la
enfermedad, ya que actuaban estimulando la división celular. Posteriormente
se descubrió que algunos protooncogenes, genes normales reguladores del
ciclo celular, se podían transformar en oncogenes al activarse en células que
no debían dividirse o al aumentar la frecuencia de división de células con
actividad mitótica. La activación de los protooncogenes se debe a daños en el
ADN que se pueden dar espontáneamente o a partir de ciertas sustancias
denominadas carcinógenas, tales como el alquitrán de los cigarrillos, los
aditivos de los alimentos, la luz ultravioleta, entre otras. A pesar de existir
mecanismos especializados en el reconocimiento y la reparación de errores en
el material genético, en el ser humano el ADN presenta constantes alteraciones
(mutaciones). Resultaba extraño, entonces, que no hubiese una relación
proporcional entre la tasa de mutaciones en el material genético y la cantidad
de tumores cancerígenos. En la década de los setenta, el científico
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norteamericano Alfred Knudson utilizó estas observaciones para predecir que
para que se desarrollara un tumor, debían también inactivarse genes
supresores de tumores, los que codifican proteínas que permiten mantener a
las células en G1. Estos genes vienen a completar un modelo explicativo sobre
el cáncer que permite esclarecer la aparición de tumores en distintas
condiciones de predisposición genética y de contacto con sustancias
cancerígenas. La principal limitación de los modelos científicos aplicados a este
tipo de enfermedades es que no explican por completo la patología de la cual
están dando cuenta, ya que se van modificando a partir del avance tecnológico
disponible. Por ello, los modelos están en constante cambio, son dinámicos y
no siempre son aplicables en todas las situaciones. A pesar de lo anterior, los
modelos son fundamentales para comprender los fenómenos que ocurren a
nuestro alrededor, para predecir los sucesos asociados a estos y, en caso de
ser atingente, poder aplicarlos.
Células Madres
Las células madre son células cuyo destino todavía no se ha "decidido". Se
pueden transformar en varios tipos de células diferentes, a través de un
proceso denominado "diferenciación". Las células madre embrionarias o
totipotenciales derivan de la masa celular interna del embrión de hasta 16
células y son capaces de generar TODOS los diferentes tipos celulares del
cuerpo. En cambio las células madre órgano-específicas o pluripotenciales
derivan, tras muchas divisiones celulares, de las células madre embrionarias y
son capaces de originar las células de un órgano concreto en el embrión, y
también, en el adulto. El ejemplo más claro de células madre órganoespecíficas, es el de las células madre hematopoyética, que son capaces de
generar todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune.
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Clonación
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