Genética: las bases celulares y químicas de la herencia

Genética: las bases celulares y químicas de la herencia.

La distribución de la información genética.

Por medio del proceso celular crecen a partir de una única célula, los ejidos dañados se reparan y los organismos unicelulares se multiplican.

La división celular en los procariotas

La distribución de la información hereditaria es simple en las células procariotas, la mayor parte del material genético constituye una sola molécula circular de DNA. Que  constituye el cromosoma bacteriano, necesariamente se duplica antes de la división celular

La división celular en los eucariontes

C. Eucariontes, la distribución del material genético es más compleja que procariontes.  Una célula eucarionte típica contiene cerca de mil veces más DNA que una célula procarionte y a que su DNA, que es lineal,  rep en varios cromosomas.

La distribución del material genético entre las dos células (mitosis) se forma una estructura de microtúbulos -el huso mitótico-a la que se unen cada uno de los cromosomas.  Célula somática humana tiene 46 cromosomas. Por mitosis, cada célula hija recibe una y sólo una copia completa de cada uno de los 46 cromosomas.  Organelas de las células eucariontes también se reparten entre las células hijas.  La mitosis seguida de la citocinesis (división del citoplasma, que separa a la célula progenitora en dos nuevas células) Cada célula hija tendrá en su núcleo una dotación de cromosomas completa, además de alrededor de la mitad del citoplasma de la célula materna con sus organelas y macromoléculas,

La vida de una célula: el ciclo celular

Ciclo celular tres fases principales: la Interfase, la mitosis y la citocinesis.

Interfase: se duplica el DNA, se sintetizan histonas y otras proteínas asociadas y una reserva de organelas para las dos células hijas. Tres etapas:

• Fase G0: puede ser muy larga, activo metabolismo pero ciclo celular detenido.
• La fase G1, es un periodo de crecimiento general y duplicación de las organelas citoplasmáticas.
• Fase S (de síntesis): ocurre el proceso clave y se sintetizan muchas histonas y otras proteínas asociadas con el DNA.
• Fase G2, comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Los cromosomas comienzan a enrollarse y a condensarse en forma compacta. Permite los movimientos complejos y la separación del material genético que ocurrirán en la mitosis. La duplicación del par de centríolos se completa y los dos pares de centríolos maduros, ubicados justo por fuera de la envoltura nuclear, se disponen uno perpendicular al otro.

Los glóbulos rojos de la sangre se originan a partir de las células madre o troncales (stem cells) de la médula ósea y tienen una vida muy corta. La mayoría de las células nerviosas, pierden su capacidad para replicarse una vez maduras. Células que nunca pierde la capacidad para dividirse, hepáticas humanas.

Regulación del ciclo celular

Las élulas que se dividen lo hacen en forra regulada. No ocurre, un grupo particular de células de crecimiento excesivo puede invadir otros tejidos y así interrumpir la organización y las funciones normales del organismo (cáncer) La falta de nutrientes, los cambios de temperatura o de pH, y la presencia de células contiguas, pueden detener el crecimiento y la división pero hormonas y factores de crecimiento estimular la mitosis. Los factores de crecimiento se unen a proteínas receptoras de las células. La célula cuenta con exquisitos mecanismos de regulación interma.  Así la célula "decide si va a dividirse o no. El ciclo está regulado por la fosforilación y la degradación de proteínas que forman complejos. Estos complejos dos subunidades: una reguladora y otra catalítica (función de enzima- CICLINA) La subunidad catalitica (CINASA enzima que cataliza la transferencia de un grupo fosfato, del ATP a otra molécula) Esta cinasa se denomina cinasa dependiente de ciclinas (Cdk), solo actúa cuando está asociada con una ciclina. La fosforilación, activa ciertas proteínas que, a su vez, desencadenan procesos clave del ciclo celular. Células humanas hay seis complejos Cak-ciclina que intervienen en la regulación del ciclo celular.  Cuatro grupos:

• Calk-ciclina G: se expresan y se ensamblan cuando las células se van a replicar. Promueven el pasaje de G, a S y en la progresión de la fase S. Intervienen en la síntesis de las ciclinas para su posterior uso.

• Cdk-ciclina G /S: preparan a la célula para la fase S al estimular la síntesis de enzimas que participan en la duplicación del DNA. En las células humanas, la Cdk2 y la ciclina E.

• Cak-ciclina S. Los complejos de la fase S estimulan el ingreso en esta fase de síntesis activa, fosforilando de forma selectiva, y así activando, a las proteínas que participan en la replicación del DNA. Células humanas, la Cdk2 y la ciclina A

• Cdk-ciclina M o factor promotor de la mitosis: forman durante la fase S y C2 pero inactivos hasta que se completa la síntesis de DNA. Una vez activados, inducen la condensación cromosómica, la desintegración de la envoltura nuclear, el armado de huso mitótico y el alineamiento de los cromosomas en la placa ecuatorial durante la metatase. Permiten inicio de la anafase y la migración de los cromosomas hacia los polos del huso. Células humanas, la Cak1 y la ciclina B.

En la transición G1-S,G2-M y en la metafase mitótica existen puntós de control (checkpoint) proceso del ciclo celular puede "frenarse* o continuar. Aca están involucrados los complejos Cak-ciclina. El primero es el punto de control G,-S (punto de restricción), control de la replicación del DNA, el apareamiento de los cromosomas, el tamaño celular y con la presencia de nutrientes en el medio. Un factor  deficiente el ciclo se detiene (mientras la célula pone en marcha mecanismos para restablecer la condición normal y a continuar el ciclo. Si no se puede = muerte programada o apoptosis) Las mutaciones en los genes responsables de estos puntos de control conducen a la inestabilidad genética o cromosómica característica de las células cancerosas. La proteína p53 puede detener el ciclo celular en los puntos de control G-S y G2 en células con el DNA dañado. El daño al DNA es irreversible, p53 apoptosis.

La división del núcleo y del citoplasma: mitosis y citocinesis

La condensación de los cromosomas y el ensamblado del huso mitótico

Al comienzo de la mitosis se pueden observar las cromátidas hermanas que se unen al huso mitótico por centrómero. El huso mitótico, está compuesta por microtúbulos que forman dos tipos de fibras fibras polares, que se extienden desde cada polo del huso hasta una región central, y fibras cinetocóricas, que se extienden desde cada polo hasta insertarse en ciertos complejos proteicos -los cinetocoros- de los cromosomas duplicados. Estos dos grupos de libras separan las cromátidas hermanas durante la mitosis. En cada polo del huso también se encuentra un centro celular o centrosoma que, según el tipo de célula, puede contener no un par de centriolos recién duplicados. Desde cada centrosoma sale un tercer grupo de fibras más cortas conocidas como aster.

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