ciclo celular 2010

8/17/2019 Ciclo Celular 2010

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Ciclo celularMitosis

Meiosis

Apoptosis


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Copyright © 2010 Academic Press Inc.

Figure 5.32

Interfase:

G1-S-G2

Crecimiento celular

Preparación para división celular

Duplicar cromosomas

División celular

Davis P. Clark

Molecular Biology, 2010


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• Mitosis o fase M: fase de división del núcleo y dela célula

• Fase G1 (Gap 1): ocurren procesos de

transcripción traducción y otras actividadescelulares generales

• Síntesis o fase S: cuando se replica el genoma

• Fase G2 (Gap 2): segundo intervalo depreparación y chequeo previo a fase M

Ciclo celular


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Principales

eventos

Molecular Biology of the Gene

Watson et al., 2004

Fifth Edition


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División celular mitótica• Fase S

• Cada duplicado del cromosoma se denominacromátida

• Las cromátidas de un mismo cromosoma sedenominan cromátidas hermanas

• Las cromátidas hermanas se unen mediante unamolécula denominada cohesina


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Watson et al., 2004Fifth Edition


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División celular mitótica• Fase M

• Cada par de cromátidas hermanas se une a unaestructura denominada huso mitótico

• Esta estructura está compuesta por fibrasproteicas largas denominadas microtúbulos, loscuales, se adhieren a uno de los dos centrosorganizadores de microtúbulos

• Centrosomas en células animales

• Cuerpos polares del huso levaduras y fungis


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División celular mitótica• Fase M

• La adhesión de las cromátidas a los microtúbuloses mediado por el cinetocoro, ensamblado en cadacentrómero

• Se disuelve la cohesión entre ambas cromátidas• Luego, se separan las cromátidas hermanas


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División celular en organismossuperiores

• La fase M para que ocurra debe:

• Replicarse el ADN

• En células animales: replicación de loscentrosomas, centro organizador de los

microtúbulos• Compuesto por dos centriolos• Matriz del centrosoma o material

pericentriolar


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Fase S y M del ciclo de división mitóticareplicación y segregación de cromosomas

• En la división de células eucariontes sonnecesarios– Origen de replicación

– Centrómeros– Telómeros


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• Origen de replicación• Lugar donde se ensambla la maquinaria

de replicación del ADN

• Varios sitios ORI en eucariontes

• Un solo sitio ORI en procariontes

• Ubicado en regiones no codificadoras

Fase S y M del ciclo de división mitóticareplicación y segregación de cromosomas


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• Centrómeros

• Implicados en la correcta segregación de loscromosomas

• Dirigen la formación de un complejo proteicodenominado cinetocoro

• Separa los cromosomas y los ubica en lascélulas hijas

• Existe solo un centrómero por cromosoma

• Tamaño variable y presencia de secuencias de

ADN repetitivas

Fase S y M del ciclo de división mitóticaDuplicación y segregación de cromosomas


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Molecular Biology of the GeneWatson et al., 2004

Fifth Edition


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• Telómeros

• Ubicados en los extremos de los cromosomaslineales

• Unidos a varios proteínas

• Permiten reconocer los extremos naturalesde los cromosomas (protege de ADNrecombinación y ADN degradación)

• Sitio ORI especial, permite replicar losextremos de los cromosomas (telomerasa)

Fase S y M del ciclo de división mitóticaDuplicación y segregación de cromosomas


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• Intervalo G1 y G2 :– Checkpoints del ciclo celular

• Le otorgan un tiempo de preparación ala célula para la etapa siguiente delciclo

• Chequear que la fase previa del ciclose realizó de manera apropiada

Ciclo celular


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– Arresto del ciclo celular

–Mutación de genes importantes en la

regulación del ciclo celular

–Daño del ADN

Ciclo celular


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Importante laparticipación en elciclo celular de:Kinasasdependientes de

ciclina: CdKsCiclina

Ciclo celular

puede ser reguladomediantemecanismo queregulen estasproteínas (protactivadoras,inhibidoras, CKIs)

Importante participación de complejos proteicos SCF y APC


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División de la célula eucarionteen dos células hijas con dos sets

de cromosomas idénticosMitosis


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• Mitosis:– Desemsamblaje de la membrana nuclear de lacélula madre

– División de los cromosomas– Separación de los cromosomas– Reensamblaje de la membrana nuclear

alrededor de los dos sets de cromosomas– División final de la célula madre o citocinecis ocitoquinesis


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• Mitosis:• Profase• Prometafase

• Metafase• Anafase• Telofase

• Citocinecis o citoquinecis


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Etapas fase M(Mitosis)

Interfase G1-S-G2


Watson et al., 2004

Fifth Edition

Prometafase

DivisióncitoplasmáticaDivisión

nuclear


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• Profase• Condensación de los cromosomas• En el citoplasma se ensambla el huso mitótico

entre los dos centrosomas• Final de la profase se desintegra la membrananuclear (descrito también en una etapa previa ala metafase denominada prometafase)


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• Prometafase• Comienza abruptamente con la desintegraciónde la membrana nuclear

• Adhesión de los cromosomas al huso mitótico através del cinetocoro• Movimiento activo de los cromosomsa


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Características:•Doble membrana•Espacio perinuclear•Lámina nuclear:filamentos intermedios•Formada porproteína: laminina

•Poros nucleares


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División celular en organismos

superiores

• Metafase• Formación de huso mitótico• Adhesión del cinetocoro de las cromátidas

hermanas a los microtúbulos• Adhesión bivalente• Formación del plato metafásico


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Watson et al., 2004

Fifth Edition


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superiores

• Anafase• Destrucción proteolítica de las moléculas decohesina, por lo tanto pérdida de la cohesión delas cromátidas hermanas

• Acortamiento de los cinetocoros• Movimiento de huso en los polos

• Separación de las cromátidas hacia polosopuestos


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Watson et al., 2004

Fifth Edition


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superiores

• Telofase• Pérdida de la condensación de los cromosomas• Formación de la membrana nuclear alrededor

de los dos sets de cromosomas segregados• Comienzo de la división del citoplasma


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Watson et al., 2004

Fifth Edition


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superiores• Citocinecis

• Citoplasma dividido en dos por medio de anillocontráctil de filamentos de actina y miosina

• Formación completa de la envoltura nuclear

• Excepción:

• Embrion de Drosophila, y algunas células demamíferos (osteoclastos, trofoblastos, algunascélulas hepáticas y cardiacas) no ocurre lacitocinesis al final de la mitosis


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Anillo contractilRegión media

Superposición de

microtubulos

Citocinesis


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superiores• Función Centrosomas

• Organización de la cromatina

• Síntesis y degradación de la membrana nuclear durantela división celular


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Microtubulos del

huso mitótico en

células animales

Microtubulos

que se

superponen

Microtubulos

del cinetocoroMicrotubulos

astrales


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superiores• Citocinesis en plantas

• Debido a la presencia de la pared celular, elcitoplasma de la célula vegetal se divide desdeel interior mediante la formación de la placacelular entre los dos núcleos

• Importante la participación de microtúbulos,aparato de Golgi y fragmoplasto


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• Si no es controlado el ciclo celular, puedederivar en alteraciones serias como cáncer• Además de duplicar el material genético,

tambien deben duplicarse los organelos ymacromoléculas

• Células pueden permancer en G0 por largosperíodos, hasta que se produzca un estímulonecesario que induzca a la célula a ingresar alciclo celular

• Diferencias con levaduras• No se desintegra la membrana nuclear


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• Ciclo regulado, proceso de senescencia celular,detención de la división• Líneas celulares inmortales, división continua

• Incorporación de compuestos que indique si lacélula se encuentra en fase S:

• Timidina titriada (3H-Timidina)• Bromo desoxiuridina (BrdU)


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Figure 17-40. Effect of fresh medium on a confluent cellmonolayer. Cells in a confluent monolayer do not divide (indicatedin gray ). The cells resume dividing (indicated in green ) when

exposed directly to fresh medium. Apparently, in the undisturbedconfluent monolayer proliferation has halted because the mediumclose to the cells is depleted of growth factors, for which the cellscompete.


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Figure 17-44. Typicalsignaling pathway for

stimulation of cellproliferation by a growthfactor. This greatlysimplified diagram showssome of the major steps. Itomits many of theintermediate steps in therelay system


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Figure 17-45. The response of Myc to a growth factor. Myc is theproduct of the early-response gene myc. The graph shows the changesin the concentration of Myc protein following a sudden increase ingrowth factor concentration to a new steady value, which causes the

cell to exit G0 and to proliferate. The changes in Myc concentrationreflect changes in myc gene transcription, stimulated by exposure of thecell to the growth factor. Myc protein itself inhibits myc transcription,and this negative feedback is thought to explain why the level of Myc

declines from its initial peak to a lower steady value


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Meiosis


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Meiosis

• Ciclo de división meiotica posee G1, S yuna fase G2 prolongada• Durante la fase S se duplican los

cromosomas y las cromátidas permanecenunidas• Apareamiento de cromosomas homólogos.

Único de la meiosis.• Recombinación de cromosomas homologos


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The first meiotic prophase is traditionally

divided into five sequential stagesLeptotene

Zygotene Pachytene

Diplotene and diakinesis

Meiosis


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Figure 20-5. Events through the first cell

division of meiosis. For clarity, only onepair of homologous chromosomes isshown. The pairing of homologouschromosomes (homologues) is unique tomeiosis. Each chromosome has beenduplicated and exists as attached sisterchromatids before the pairing occurs. Asshown by the formation of chromosomesthat are part red and part black , the

chromosome pairing in meiosis involvescrossing-over (genetic recombination)between homologous chromosomes

Figure 20-6.


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gComparison of meiosisand normal cell

division. As in theprevious figure, onlyone pair of homologouschromosomes isshown. In meiosis,following DNA

replication, two nuclear(and cell) divisions arerequired to produce thehaploid gametes. Eachdiploid cell that entersmeiosis therefore

produces four haploidcells, whereas eachdiploid cell that dividesby mitosis producestwo diploid cells.


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Figure 20-7. Two major contributions tothe reassortment of genetic materialthat occurs during meiosis. (A) Theindependent assortment of the maternaland paternal homologues during thefirst meiotic division produces 2n

different haploid gametes for anorganism with n chromosomes.Here n = 3, and there are 8 differentpossible gametes. (B) Crossing-over

during meiotic prophase I exchanges

segments of homologous chromosomesand thereby reassorts genes inindividual chromosomes. Because ofthe many small differences in DNAsequence that always exist between

any two homologues, both mechanismsincrease the genetic variability oforganisms that reproduce sexually.


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Figure 20-8. Paired homologouschromosomes during the transition tometaphase of meiotic division I. A

single crossover event has occurredearlier in prophase to create onechiasma. Note that the four chromatidsare arranged as two distinct pairs of

sister chromatids and that the twochromatids in each pair are tightlyaligned along their entire lengths aswell as joined at their centromeres.

The entire unit of four chromatids isreferred to as a bivalent.


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Figure 20-9. Time course of chromo-some synapsis and desynapsis during meiotic

prophase I. A single bivalent is shown. The pachytene stage is defined as theperiod during which a fully formed synaptonemal complex exists. In gametes of

female animals the subsequent diplotene stage is an enormously prolonged periodof cell growth during which the chromosomes are decondensed and very active intranscription. This ends with diakinesis - the stage of transition to metaphase – inwhich the chromosomes recondense and transcription halts. In male gametesdiplotene and diakinesis are briefer and less distinct.


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Figure 20-11. Comparisonof the mechanisms ofchromosome alignment (at

metaphase) and separation(at anaphase) in meioticdivision I and meioticdivision II. The mechanisms

used in meiotic division IIare the same as those usedin normal mitosis

Figure 20-12. Comparison of times required for each of the stages of meiosis. Approximatetimes for both a male mammal (mouse) and the male tissue of a plant (lily) are shown


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times for both a male mammal (mouse) and the male tissue of a plant (lily) are shown.Times differ for male and female gametes (egg and sperm) of the same species, as well as

for the same gametes of different species. Meiosis in a human male, for example, lasts for24 days, compared with 12 days in the mouse. Meiotic prophase I, however, is always

much longer than all the other meiotic stages combined

Figure 20-16. The stages of oogenesis. Oogoniadevelop from primordial germ cells that migrate into


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p p g gthe developing gonad early in embryogenesis. After

a number of mitotic divisions, oogonia begin meioticdivision I, after which they are called primaryoocytes . In mammals primary oocytes are formedvery early (between 3 and 8 months of gestation in

the human embryo) and remain arrested in

prophase of meiotic division I until the femalebecomes sexually mature. At this point a smallnumber periodically mature under the influence of

hormones, completing meiotic division I to becomesecondary oocytes, which eventually undergo

meiotic division II to become mature eggs (ova ).The stage at which the egg or oocyte is releasedfrom the ovary and is fertilized varies from speciesto species. In most vertebrates oocyte maturation isarrested at metaphase of meiosis II and thesecondary oocyte completes meiosis II only afterfertilization. All of the polar bodies eventuallydegenerate. In most animals the developing oocyte

is surrounded by specialized accessory cells that

help isolate and nourish it (not shown).


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I h l


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In human males

meiosis andspermatogenesis donot begin in the

testes until pubertyand then go oncontinuously in theepithelial lining of

very long, tightlycoiled tubes, calledseminiferoustubules .


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