Diapositiva 1

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Molécula de ácido nucleico (ADN o ARN) que actúa
como depositaria de la información genética en un
virus, una bacteria, una célula eucariótica o un
orgánulo. Algunos biólogos insisten en reservar
el término cromosoma para referirse
exclusivamente al ordenamiento altamente
estructurado del ADN de las células eucarióticas
en división. El material genético de las células
eucariotas se organiza en cromosomas, cuyo número
diploide depende de la especie a la que
pertenezca el organismo. Además del ADN nuclear,
las células eucarióticas poseen cantidades muy
pequeñas de ADN circular en el interior de las
mitocondrias y, en el caso de las células
fotosintéticas, también en el interior de los
cloroplastos
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Número de cromosomas en diferentes especies
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Número de cromosomas en diferentes especies
En animales sucede algo semejante hay especies
con pocos cromosomas como la hormiga australiana
Myrmecia pilosula, cuyos machos tienen un
cromosoma y las hembras dos
La especie humana tiene bastantes cromosomas
(2n46), pero hay especies con muchos más, como
el lepidóptero Lysandra atlantica (2n434-466).
No existe ninguna relación entre el número de
cromosomas y la complejidad evolutiva, ni entre
el número de cromosomas y la cantidad de ADN. Un
ejemplo claro es el de los ciervos del género
Muntiacus, en el que hay especies muy similares,
una con 2n6 (M. muntjak) y otra con 2n46 (M.
reevesi)
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Comparación del tamaño de los genomas
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Cuántos genes tiene un cromosoma?
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En las células eucarióticas que no están en
división, el material cromosómico se denomina
cromatina. En algunas zonas la cromatina está más
condensada (heterocromatina, H), constituida por
ADN inactivo. La eucromatina (E) es menos
condensada y corresponde al ADN
transcripcionalmente activo (a partir del cual
puede sintetizarse ARN) y representa alrededor
del 10 del genoma
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Algunas regiones heterocromáticas se encuentran
en todas las células como componentes estables
del genoma que nunca se expresan. Este tipo de
heterocromatina se denomina constitutiva. A esta
categoría pertenece la cromatina altamente
condensada localizada en la región del centrómero
(rojo) y de los telómeros de cada cromosoma
(verde), formada por ADN altamente repetitivo
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Se denomina heterocromatina facultativa a la que
se detecta en algunas células del organismo y en
determinados momentos del desarrollo embrionario.
Pertenece a este grupo la cromatina sexual del
cromosoma X (o corpúsculo de Barr) presente en
las células epiteliales de la mujer y que
representa la inactivación de uno de los
cromosomas X del par sexual
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En rojo metacéntricos, en azul acrocéntricos, sin
color submetacéntricos
Durante la división celular la cromatina alcanza
el máximo grado de condensación. En cada
cromosoma, las dos moléculas hermanas resultantes
de la replicación del ADN se organizan en forma
independiente constituyendo las cromátidas
hermanas, las que se mantendrán unidas mediante
el centrómero.
De acuerdo a la posición del centrómero, los
cromosomas se clasifican en metacéntricos (el
centrómero es central y los brazos tienen
longitudes equivalentes), acrocéntricos (el
centrómero se halla cerca de uno de los extremos
del cromosoma, por lo que el brazo corto es muy
pequeño) y submetacéntricos (el centrómero está
alejado del punto central, de modo que las
cromátidas poseen un brazo corto y uno largo
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Compactación de la cromatina en la metafase
El enrrollamiento del ADN alrededor de un
nucleosoma hace que se compacte unas siete veces.
El grado de compactación final en el cromosoma es
de aproximadamente 10.000 veces. Si consideramos
que toda la cromatina presente en una única
célula humana formaría un filamento de
aproximadamente 2 metros de largo, se hace
imprescindible que se compacte a niveles
importantes, ya que de lo contrario la
segregación del material genético durante la
división celular podría estar sujeta a muchos
errores que no permitirían un reparto exactamente
equitativo entre las células hijas
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Centrómeros
Cada cromosoma tiene un sólo centrómero, que fija
el cromosoma a los microtúbulos del huso
mitótico, unión que resulta esencial para que se
produzca la segregación ordenada de los
cromosomas a las células hijas durante la
división celular. En eucariotas superiores se
suele encontrar ADN satélite en la región
centromérica, que consiste en miles de copias en
tándem (adyacentes y en la misma orientación) de
unas pocas secuencias cortas, de 5 a 10 pares de
bases
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Cuando se produce la replicación del ADN, una de
las hebras nuevas se sintetiza en forma continua
y la otra (rezagada) lo hace a través de los
fragmentos de Okazaki. En este último caso, al
llegar al final de la hebra molde no hay
posibilidad de sintetizar un cebador que permita
fabricar el último fragmento de Okazaki, con lo
que no puede finalizar la síntesis de la hebra
rezagada. Esto se resuelve a través de una enzima
especial, la telomerasa, que contiene un trozo de
ARN con una secuencia repetida del hexanucleótido
que se aparea a la hebra molde. Como la enzima
tiene una actividad similar a la transcriptasa
inversa, alarga la hebra molde de ADN a expensas
del ARN que trae consigo. Cuando se ha alargado
lo suficiente la hebra molde, ya se dispone de
lugar para formar un cebador y la ADN polimerasa
puede actuar en forma normal y completar la
replicación.
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(No Transcript)
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Las gametas de los vertebrados manifiestan
actividad telomerásica, pero no las células
somáticas, por lo que existe alguna relación
entre la edad de un individuo y la longitud de
los telómeros de los cromosomas en las células
somáticas. La enzima se encuentra reprimida en
células somáticas, ocasionando el acortamiento
del telómero en las células en división. Los
pacientes aquejados de progeria (síndrome de
envejecimiento prematuro) presentan un
acortamiento significativo de los telómeros. Este
hallazgo ha llevado a la hipótesis de que el
tamaño del telómero sirve como un reloj biológico
que regula el tiempo de vida de las células
normales. Por el contrario, las células
tumorales, que pueden crecer indefinidamente,
expresan telomerasa, por lo que sus telómeros no
se encogen progresivamente. Se ha detectado
actividad telomerásica en tejidos tumorales, pero
no en tejidos adyacentes normales o en neoplasias
benignas. La presencia de telomerasa en diversos
tipos de cáncer humanos y su ausencia en muchas
células normales significa que la enzima puede
ser un buen blanco de drogas antineoplásicas, que
podrían matar las células tumorales (haciendo que
los telómeros desaparezcan) sin alterar el
funcionamiento de muchas células normales.
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División celular en procariotas
En los procariotas el único cromosoma está en
forma de única molécula circular de ADN, que se
duplica antes de la división celular. Cada una de
los cromosomas se ancla (mesosomas) a la
membrana en polos opuestos. La célula se alarga,
separando los cromosomas. Cuando la célula
alcanza el doble de su tamaño original y los
cromosomas están separados, la membrana
plasmática se invagina y se forma una nueva
pared, que al estrangularse separa a las dos
células hijas.
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Ciclo Celular
Las células eucarióticas que se dividen pasan a
través de una secuencia regular y repetitiva de
crecimiento y división denominada ciclo celular,
que tiene dos etapas interfase y división
celular. A su vez esta última está constituida
por la mitosis (o fase M) y la citocinesis. Antes
de que una célula pueda comenzar la mitosis, la
célula debe preparase. Estos procesos
preparatorios ocurren durante la interfase, en la
cual se distinguen tres etapas las fases G1, S y
G2.
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Fases del Ciclo Celular
Fase G1 período de alta actividad bioquímica.
Cuando las condiciones son adecuadas comienza a
replicar el ADN (fase S) y completar el ciclo. Si
las condiciones para la replicación del ADN no
están dadas se mantiene en descanso (punto G0).
La fase G2 sigue al período S y provee una
brecha de seguridad, asegurando que la
replicación del ADN haya sido completa antes de
comenzar la mitosis. Además la cromatina recién
duplicada comienza a condensarse. También durante
este período comienza el ensamblaje del huso
mitótico, necesario para separación de los
cromosomas durante la mitosis
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Sistema de control del ciclo celular
Es un dispositivo bioquímico que opera
cíclicamente, constituido por proteínas que
interactúan entre sí. Existen frenos que detienen
el ciclo en puntos específicos de control, que
operan al finalizar G1 (antes que se inicie la
fase S) o al finalizar G2 (antes que se inicie la
mitosis). En la mayoría de las células eucariotas
el punto de control más importante se halla al
finalizar G1, y se conoce como punto R o de
restricción
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Los controladores químicos principales del ciclo
celular son un pequeño número de proteín-quinasas
heterodiméricas (enzimas que producen
fosforilaciones) que contienen una subunidad
regulatoria (ciclina) y una subunidad catalítica
(quinasa dependiente de ciclina, abreviada Cdk).
Estas quinasas regulan las actividades de
múltiples proteínas mediante la fosforilación de
sitios reguladores específicos, activando algunos
e inhibiendo otros para así coordinar sus
actividades.
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Ritmo del ciclo celular
Un factor que influye sobre el ciclo celular es
el número de veces que una célula se ha dividido
anteriormente. Las células de un tejido
embrionario en cultivo se dividen alrededor de 50
veces. Luego entran en G0, fase de la cual nunca
salen. Cuanto mayor edad tiene el organismo del
cual se toman las células, menor será el número
de veces que las células se dividirán en cultivo.
A este fenómeno se lo conoce como senescencia o
envejecimiento. Esta restricción en el número de
divisiones se correlaciona con el acortamiento de
los telómeros a lo largo de los sucesivos ciclos
celulares. Esto no ocurre en algunas células como
las células germinales, algunas células
sanguíneas y en las células cancerosas, ya que en
ellas se expresa la enzima telomerasa.
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MITOSIS el Mecanismo de la División Celular
Se inicia a través de una cascada de
fosforilaciones de proteínas desencadenada por la
Cdk-Mitótica los cromosomas se condensan, la
envoltura celular se desorganiza, el retículo
endoplásmico y el aparato de Golgi se fragmentan,
la célula pierde su adhesión a otras células y a
la matriz extracelular y el citoesqueleto es
transformado para realizar el conjunto de
movimientos altamente organizados que conducen a
la segregación de los cromosomas y la partición
de la célula. La primera manifestación visible de
una mitosis inminente es la condensación
cromosómica por fosforilación de las moléculas de
histona H1 (hasta seis moléculas de fosfato por
molécula de proteína). La condensación
cromosómica es el preludio de dos distintos
procesos la mitosis (segregación de los
cromosomas y la formación de dos núcleos en lugar
de uno) y la citocinesis (la partición de una
célula en dos). En cada uno de estos procesos
intervienen dos componentes del citoesqueleto
los microtúbulos constituyen el huso mitótico que
ordenará la segregación de los cromosomas y los
filamentos de actina formarán (con la miosina II)
el anillo contráctil que determinará la
separación de las dos células hijas.
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Etapas de la Mitosis
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Etapas de la Mitosis Profase
Cada cromosoma se ha duplicado y está formado por
dos cromátidas hermanas (o sea, poseen dos
moléculas de ADN), conectadas por sus
centrómeros, que llevan dos dos placas proteicas
(cinetocoros), a ambos lados. Hacia el final de
la profase, los microtúbulos citoplasmáticos que
formaban parte del citoesqueleto comienzan a
formar el huso mitótico, que se organiza
inicialmente por fuera del núcleo (encerrándolo
en una especie de jaula de microtúbulos), a
partir de los dos centrosomas que provienen de la
división del centrosoma original. Durante la
profase, los pares de centríolos se separan.
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Etapas de la Mitosis Prometafase
Se inicia con la rápida fosforilación de la
lámina nuclear, que provoca la desorganización de
la envoltura nuclear en vesículas membranosas. El
huso mitótico puede ahora ocupar la región
central de la célula. Los microtúbulos
cinetocóricos se conectan a los cromosomas
uniéndose a los cinetocoros. Los microtúbulos que
no se asocien a los cromosomas son los
microtúbulos polares y los que quedan fuera del
huso son los microtúbulos astrales.
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Etapas de la Mitosis Metafase
Los microtúbulos del cinetocoro alinean a los
cromosomas en un plano medio, perpendicular al
huso y a igual distancia de cada uno de los polos
formando la placa metafásica. De este modo los
cinetocoros de cada cromátida se ubican apuntado
uno a cada polo.
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Proteasas específicas permiten la separación de
las cromátidas hermanas permitiendo que cada
cromátida (ahora un cromosoma) sea llevada hacia
cada uno de los polos. La anafase A consiste en
el acortamiento de los microtúbulos del
cinetocoro, que provoca la segregación de cada
uno de los cromosomas. La anafase B es
responsabilidad de los microtúbulos polares, que
al alargarse provocan el alejamiento de ambos
polos. El otro fenómeno que contribuye a la
separación de los polos es que los microtúbulos
astrales serían atraídos hacia la membrana
plasmática. Al finalizar la anafase, los
cromosomas ya se encuentran en los extremos de
las células
Etapas de la Mitosis Anafase
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Etapas de la Mitosis Telofase
Las vesículas generadas durante la
desorganización de la envoltura nuclear se
asocian con la superficie de los cromosomas
individuales y se van fusionando para
reconstituir las membranas nucleares de cada
célula hija, Durante este proceso los poros
nucleares se reensamblan y las laminas
desfosforiladas se asocian para reconstituir la
lámina nuclear de cada nuevo núcleo. La
descondensación de la cromatina obedecería a la
desfosforilación de la histona H1.
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Etapas de la Mitosis Citocinesis
Durante la citocinesis el citoplasma se divide
por un proceso de estrangulamiento de la célula,
usualmente en el plano medio, en el lugar que
había ocupado la placa metafásica. El
estrangulamiento que inicia la citocinesis es
llevado a cabo por la contracción de un anillo
formado principalmente de una asociación de
filamentos de actina y de miosina-II, que
constituyen el anillo contráctil
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Mitosis (microscopía de contraste de fase)
Mitosis en epitelio pulmonar. (a) Profase, (b)
Inicio de prometafase, (c) Prometafase, (d)
Metafase, (e) Anafase, (f) Telofase.
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Mitosis (microscopía de fluorescencia)
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Mitosis en vegetales
Las células vegetales poseen una pared celular
rígida de naturaleza predominantemente
celulósica. En lugar de producirse el
estrangulamiento de la célula por formación de un
anillo contráctil a nivel de la superficie
celular, el citoplasma de las células vegetales
es particionado por la construcción de una nueva
pared celular en el interior de la célula. La
nueva pared que divide los citoplasmas de las
células hijas se denomina placa celular y
comienza con la organización de los microtúbulos
polares en el centro del plano medio, formando
una estructura denominada fragmoplasto.
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Placa Celular
Las vesículas derivadas del desorganizado aparato
de Golgi, ricas en polisacáridos, comienzan a
acercase al fragmoplasto por transporte a lo
largo de los microtúbulos polares, hasta que
llegan a la zona del fragmoplasto, donde
comienzan a coalescer para formar la placa
celular temprana. Los polisacáridos contenidos en
dichas vesículas (pectinas y hemicelulosas)
forman el material de la pared primaria de ambas
células. La placa comienza entonces a extenderse
en todos sus puntos hacia la periferia (de igual
modo que las ondas que se producen cuando se
arroja una piedra a un estanque) hasta que se
alcanza la conexión con la vieja pared celular
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APOPTOSIS
La muerte celular programada o apoptosis es tan
importante como la división celular. Las células
sintetizan las proteínas que integran la
maquinaria apoptótica, fundamentalmente
proteasas, que normalmente permanecen inactivas
en la célula, respondiendo a estrictos mecanismos
de control. Respondiendo a señales internas o
externas, las células que entran en apoptosis se
achican, las membranas se ondulan y se forman
vesículas en su superficie la cromatina se
condensa y se fragmenta luego las células se
dividen en numerosas vesículas, los cuerpos
apoptóticos, los que serán devorados por
fagocitos. A diferencia de la necrosis (muerte
por daño o envenenamiento con inflamación), la
apoptosis es un tipo de muerte activa o
programada, que requiere un gasto de energía y es
un proceso ordenado en el que no se desarrolla un
proceso inflamatorio.