TEMA 2: CICLO CELULAR.

TEMA 2: CICLO CELULAR.

Índice:

1. DEFINICIÓN CICLO CELULAR

2. ETAPAS DEL CICLO CELULAR

3. CONTROL DEL CICLO CELULAR

        3.1. Puntos de restricción.

        3.2. Control del ciclo celular: CDKs.

4. PUNTO DE CONTROL G2—M.

4.1. Acciones de MPF.

4.2. Mecanismo de regulación del MPF.

4.3. Regulación de la actividad de CDKs.

4.4. Control de actividad del MPF.

4.4.1 Factores que estimulan el MPF.

4.4.1 Factores estimulantes que actúan sobre la ciclina.

4.4.1 Factores estimulantes que actúan sobre la Cdk1.

4.4.1 Factores que inhiben el MPF.[pic 1]

5. PUNTO DE CONTROL : G1—S.

6. EN LA MITOSIS.

[pic 2]

[pic 3][pic 4]

1. DEFINICIÓN CICLO CELULAR.

El ciclo celular o ciclo de la vida de una célula en la mayoría de ellas consiste en cuatro procesos coordinados: crecimiento celular, replicación del ADN, distribución de los cromosomas duplicados a las células hijas y división celular, es decir, comprende todos los acontecimientos que se producen en el periodo entre el comienzo de una división y el inicio de la siguiente.

    La duración del ciclo celular varía dependiendo del tipo de células. Por ejemplo  en las células humanas en cultivo, se dividen cada 24 horas.

      El ciclo celular se divide en dos etapas fundamentales:

             _ Interfase (G1, S, G2)

             _ División celular (mitosis o meiosis)

[pic 5]

         La mitosis (división del núcleo) es la etapa más llamativa del ciclo, que corresponde a la separación de los cromosomas hijos y termina, generalmente, en la división celular (citocinesis). Sin embargo la mitosis y la citocinesis duran cerca de una hora por lo que aproximadamente el 95% del ciclo celular transcurre en la interfase que es el intervalo entre dos mitosis. Durante la interfase los cromosomas se descondensan y se distribuyen por el núcleo, por lo que el núcleo presenta un aspecto uniforme.

2.        ETAPAS DEL CICLO CELULAR.

La célula crece a un ritmo continuado durante la interfase, y la mayoría de las células duplican su tamaño entre una mitosis y la siguiente. En cambio, el ADN sólo se sintetiza durante una parte de la interfase. Así, la duración de la síntesis del ADN divide el ciclo de las células eucariotas en cuatro fases diferenciadas:

• Fase M: esta fase se corresponde con la mitosis, a la que suele seguir la citocinesis.
• Fase G1: Periodo más variable del ciclo celular, inmediatamente después de la fase M o fase de mitosis. Durante la G1 la célula es metabólicamente activa y está creciendo, pero no replica su ADN, en esta fase tiene lugar la presíntesis y síntesis de proteínas.

          Una vez que esta fase finaliza la célula puede tomar dos caminos distintos:

• Por un lado la célula puede entrar en Fase G0 o estado de reposo quiescencia o diferenciación en el cuál la célula no sigue dividiéndose. Esto es el caso de las neuronas.
• Por otro lado la célula puede entrar en la fase S o fase de síntesis, en la cuál se sintetizan las histonas, se sintetiza el ADN y los centríolos (primero la eucromatina rica en G-C y luego la rica en A-T para seguir con la heterocromatina)

[pic 6]

Al terminar la fase S la célula entrará en:

• Fase G2 o fase preparatoria de mitosis: en la que la célula tiene ya el doble de ADN. Además se produce la acumulación progresiva del factor promotor de la mitosis (MPF)

[pic 7]

.

3.        CONTROL DEL CICLO CELULAR.

El sistema de control del ciclo         celular asegura que los procesos se produzcan en el momento adecuado, en el orden correcto y una sola vez cada ciclo celular.

 Este sistema de control reacciona tanto a señales intracelulares como a señales extracelulares.[pic 8]

Un ejemplo de la regulación del ciclo

celular por señales extracelulares lo

proporciona el efecto de los factores [pic 9]

de crecimiento sobre la proliferación

 de las células animales.

Además, diversos procesos celulares[pic 10]

 como el crecimiento celular, la replicación

 del ADN y la mitosis, han de coordinarse

 durante el transcurso del ciclo celular.

Esto se consigue mediante una serie de puntos de control que regulan la progresión a través de las diferentes fases del ciclo celular.

1. PUNTOS DE CONTROL

Este sistema de control en la célula previene la entrada en la siguiente fase del ciclo celular hasta que los eventos de la fase precedente hayan sido completados.

• Uno de los puntos de regulación principales del ciclo celular, se encuentra

 avanzada la fase G1 y controla el paso de G1 a S. A este punto se le denomina punto de restricción. En este punto se detecta el ADN dañado.

• Otro punto de control es el situado entre la fase G2 y la M en este punto  se previene la iniciación de la mitosis hasta que se haya completado la replicación del ADN. Este punto detecta el ADN sin replicar lo que genera una señal que da lugar a la detención del ciclo celular.
• Otro punto de control celular se encuentra situado en la fase M al comienzo de la anafase y previene la alineación incorrecta de los cromosomas en el huso mitótico.

[pic 11]

Una vez conocidos los puntos de control y la importancia que tienen veremos como se regulan.

1. CONTROL DEL CICLO CELULAR. CDKs

Los componentes clave del sistema de control del ciclo celular son los complejos (heterodímeros) formados por:

• Porción funcional: (subunidad menor): las proteinquinasas (cdks) o quinasas dependientes de ciclinas  que son enzimas que regulan el correcto desarrollo del ciclo celular. Tienen la capacidad de fosforilar a otras proteínas transfiriendo grupos fosfato a partir del ATP, en aminoácidos concretos (serina, treonina o tirosina).

Características de las cdks:[pic 12]

• Forman parte de las cdc por ser mutantes del ciclo de división celular.
• Muchas de las cdk tienen una denominación equivalente en las cdc.
• Las cdks y cdcs se les asigna un número para diferenciar los distintos tipos existentes.
• Generalmente una misma proteína se la denomina como cdc o cdk; por ejemplo, la cdc2 es la misma que la cdk1.[pic 13]
• Cdks tienen una concentración constante independientemente de la fase de la célula.

Por tanto la función de las cdks sería la de fosforilar proteínas que causan su activación

[pic 14]

• Porción reguladora (subunidad mayor): ciclinas:

• Constituyen una familia de proteínas que se unen y activan de manera específica a las diferentes cdks.
• Sus concentraciones se elevan y descienden siguiendo un patrón predecible conforme la fase del ciclo celular.
• Cada ciclina tiene un único patrón de expresión durante el ciclo celular.[pic 15]

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[pic 17]

[pic 18][pic 19]

• Clases de ciclinas: Hay varios tipos que se denominan con letras: A, B, C…… Se llaman así porque experimentan un ciclo de síntesis y degradación en cada ciclo celular.

Las ciclinas se unen a las quinasas dependientes de ciclinas (cdks) participando en su activación.[pic 20]

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