Biología Celular 1 er Curso

Transcripción

1 Grado Medicina Biología Celular 1 er Curso TEMA 11 CICLO CELULAR Ciclo celular eucariota. (grupo de clase) 11.2 Reguladores de la progresión del ciclo celular Acontecimientos de la fase M Meiosis y fecundación CICLO CELULAR EUCARIOTA 1

2 La división de todas las células ha de ser finamente regulada y coordinada con el crecimiento celular y con la replicación del ADN, para asegurar la formación de una progenie de células que contengan sus genomas completos. En las células eucariotas, la progresión a lo largo del ciclo celular la controla una serie de proteína quinasas quesehanconservadodesdelas levaduras hasta los mamíferos. En los eucariotas superiores, esta maquinaria del ciclo celular a su vez está regulada por los factores de crecimiento que controlan la proliferación celular, lo que permite coordinar la división de las células individuales con las necesidades del organismo como un todo. En la mayoría de las células, la división celular consiste en cuatro procesos coordinados: Crecimiento celular Replicación del ADN Distribución de los cromosomas duplicados a las células hijas División celular 8 h EUCARIOTAS 4h 11 h Un caso especial son los ciclos de las células embrionarias 1 h 2

3 Regulación del ciclo celular La progresión de las células a través del ciclo de división celular se regula por señales extracelulares del medio (factores de crecimiento), así como por señales internas que supervisan y coordinan los diversos procesos que tienen lugar durante las diferentes fases del ciclo celular. Puntos de control del ciclo celular Los sucesos que ocurren durante las diferentes etapas del ciclo celular han de coordinarse entre sí de tal manera que ocurran en el orden adecuado. Un sistema puntos de control previene la entrada en la siguiente fase del ciclo celular hasta que los eventos de la fase precedente hayan sido completados. 3

4 El ciclo celular eucariota: (a) La fase M (mitótica; proceso de división celular) es la más fácilmente reconocible desde un punto de vista morfológico. Está formada por dos procesos solapados mitosis y citocinesis. (b) entre las divisiones, la célula se encuentra en interfase, que está compuesta por la fase S (duplicación del ADN) y dos fases intercaladas, G1 y G REGULADORES DE LA PROGRESIÓN DEL CICLO CELULAR 4

5 La progresión de las células eucariotas a través del ciclo de división celular está controlada por mecanismos moleculares. Estudios en oocitos de rana, en levaduras y en embriones tempranos de erizo de mar convergieron en la descripción del MPF, Factor Promotor de la Maduración. MPF es un dímero constituido por la proteína quinasa Cdk1 y la ciclina B. Las ciclinas se identificaron como proteínas que se acumulaban durante la interfase y se degradaban rápidamente hacia el final de la mitosis. La ciclina B es una subunidad reguladora que se requiere para la actividad catalítica de la proteína quinasa Cdk1. El MPF está regulado mediante la fosforilación y desfosforilación de Cdk1. En células de mamífero: G 2 :síntesisdeciclina B y formación de complejos con Cdk1 Cdk1 es fosforilada en dos posiciones reguladoras críticas: Treonina-161, necesaria para la actividad de Cdk1 Tirosina-15 (y Wee1), que inhibe la actividad de Cdk1 acumulándose complejos Cdk1/ciclina inactivos durante G 2 G2 M: desfosforilación de treonina-14 y tirosina-15 por la fosfatasa Cdc25C activando el complejo Cdk1/ciclina B Cdk1 fosforila varias proteínas diana que inician la fase M, y también provoca la degradación de la ciclina B. Esta degradación inactiva a Cdk1, por lo que la célula sale de la mitosis, sufre citocinesis y vuelve a interfase 5

6 Regulación del MPF Puntos de control de lesiones en el ADN La proliferación celular se regula por una diversidad de señales que actúan para inhibir la progresión del ciclo celular (aparte de los factores de crecimiento). Los puntos de control de lesiones en el ADN juegan un papel crítico en el mantenimiento de la integridad del genoma, deteniendo la progresión del ciclo celular en respuesta al ADN dañado o incompletamente replicado. Estos puntos de control son operativos en las fases G 1, S y G 2,demanera que al detener el ciclo celular dan tiempo suficiente para que se repare el daño antes de reanudar la replicación del ADN o la división celular. La detención se inicia por las proteína quinasas ATM y ATR (Reconocen ADN dañado o sin replicar). Una vez activadas, fosforilan y activan las quinasas de los puntos de control CHK2 y CHK1, produciendo la detención del ciclo celular en G 1 y S oeng 2, respectivamente. 6

7 Detención del ciclo celular enlospuntosdecontrolde lesiones del ADN 11.3 ACONTECIMIENTOS DE LA FASE M 7

8 Fases de la mitosis en una célula animal: Las micrografías muestran las mitosis en células de un embrión de pez, vistas con el microscopio óptico. 8

9 Fases de la mitosis en una célula vegetal: Las micrografías en células de raíz de cebolla, vistas con el microscopio óptico. muestran las mitosis 9

10 Unión de los cromosomas al huso mitótico:.(a) Modelo esquemático que resume la relación entre el centrómero, los cinetócoros y los microtúbulos del cinetócoro. (b) micrografía electrónica del huso mitótico de una célula de gallo en metafase. Cariotipo de cromosomas mitóticos humanos, de células detenidas en la metafase 10

11 El ciclo de la Cdk mitótica Cdk1/ciclina B (MPF) no sólo actúa como un regulador principal del pasoalafasemfosforilando y activando otras proteina quinasas posteriores, sino que también interviene directamente fosforilando algunas proteínas estructurales involucradas en esta reorganización celular. El ciclo de la Cdk mitótica 11

12 Citocinesis en una célula animal Comienza en la anafase tardía y se desencadena por la inactivación de Cdk1. La citocinesis se produce por un anillo contráctil de filamentos de actina y miosina II que se forma debajo de la membrana plasmática 12

13 Citocinesis en una célula animal 11.4 MEIOSIS Y FECUNDACIÓN 13

14 Meiosis en una célula animal 14

15 Apariencia de los cromoso- mas durante las diferentes etapas de la meiosis Profase I meiótica 15

16 Complejo sinaptonémico Meiosis y mitosis comparadas 16

17 Formación de gametos 17