CICLO CELULALR FACMED .pptx

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  CICLO CELULAR
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  CICLO CELULAR: DIVISIÓN YMUERTE Las células se reproducen por medio de un proceso llamado división celular • DNA se reparte en dos células hijas • En organismos unicelulares aumenta las poblaciones • En plantas y animales es por medio de división que los organismos crecen, se reparan los tejidos o se remplazan •
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  • Las célulashijas son idénticas (o cuasi), por que: • Reciben la mitad del contenido del citoplasma. • Reciben la mitad de los organelos u organitos • Su estructura • Su función
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  COMO SE MANTIENELA HOMEOSTASIS Se debe mantener el equilibrio de las poblaciones celulares, Esto mediante un proceso llamado apoptosis. Todos los procesos de vida y muerte de las células son altamente coordinados.
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  QUE DEBEMOS SABER • Elciclo está dividido en tres fases: • Interfase • Mitosis • Citocinésis • Pueden requerirse de varias horas hasta días y esto depende del tipo de célula • Así como de la temperatura o de si hay o no disponibles nutrimentos.
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  • Antes dedividirse, la célula debe: • Duplicar su ADN • Sintetizar histonas • Proteínas asociadas con el ADN de los cromosomas • Producir reservas adecuadas de organelas para las dos células hijas • Ensamblar estructuras necesarias para la mitosis y para la citocinesis • TODOS ESTOS PROCESOS OCURREN EN LA INTERFASE, la cual a su vez tiene tres fases • G1 • S • G2
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  FASE G1 • Lafase G1 (G viene de "gap") es el periodo del ciclo celular que abarca desde que una célula nace hasta que comienza la fase S. • Durante la fase G1 la célula comprueba las condiciones en las que se encuentra la célula, y decide si continuar con el ciclo celular, detenerlo o abandonarlo. • No sólo son importantes las condiciones actuales, sino también las previas, en las que estuvo la célula madre de la que deriva. • En un organismo multicelular el avance del ciclo celular está enormemente condicionado por las señales externas a la célula, como por ejemplo el estado de adhesión de la célula a otras células o la matriz extracelular, o aquellas señales que emiten otras células del propio organismo, como, por ejemplo, los factores tróficos, factores de supervivencia, nutrientes, etcétera. • También por señales internas a la propia célula, que son moléculas que informan del estado de salud celular, de si hay una correcta dotación de elementos celulares tras la división, de si hubo una segregación correcta de los cromosomas, etcétera. • Si ambos tipos de señales son propicios la proliferación va a continuar, es decir, la célula crecerá en tamaño y se preparará para entrar en la fase S, y finalmente entrará en la fase S.
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  ABANDONO DEL CICLOCELULAR • Sin embargo, la mayoría de las células de un organismo pluricelular adulto no se dividen constantemente, sino que abandonan el ciclo celular en la fase G1, temporal o permanentemente. • Abandonar el ciclo celular supone que la célula se va a diferenciar, o a quedar inactiva ("quiescente"), a entrar en periodo de senescencia o a morir por apoptosis. • Cuando la célula queda detenida en estado quiescente se dice que está en fase G0. • Algunos tipos celulares pueden retomar el ciclo celular a partir de los estados de quiescencia, incluso desde célula diferenciada. • En G1, la adquisición de un estado quiescente no sólo supone la expresión de una serie de genes propios, sino también la represión de aquellos que llevan a la diferenciación, senescencia o apoptosis. • Una de las características de las células en quiescencia es que tienen una fuerte represión de la expresión génica, sobre todo de aquellos genes implicados en el ciclo celular. • Desde la senescencia o desde la apoptosis la célula no puede reiniciar el ciclo celular. • Además de estas cuatro decisiones posibles que se pueden tomar en la fase G1, hay una quinta: continuar con el ciclo celular.
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  PUNTOS DE CONTROLDEL CICLO CELULAR Todas las decisiones que puede tomar una célula en la fase G1 dependen de la actividad de determinados complejos moleculares denominados puntos de control, que la célula debe ir pasando para entrar en la fase S. Cuando uno de ellos no se pasa se dice que la célula ha tomado una decisión, pero si no se detiene en ninguno de ellos la célula entrará en fase S y se dividirá, siendo éste el camino por defecto. Los sistemas moleculares en los puntos de control han de ser rápidos, completos e irreversibles. El concepto de punto de restricción se introdujo en 1974 por A. Pardee. Es un momento crítico en G1. Si este punto se pasa, la célula entra irremediablemente en la fase S. Es importante porque una vez iniciada la replicación del ADN en la fase S ya no hay vuelta atrás y la célula se dividirá.
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  • Las moléculasque mantienen la progresión del ciclo celular son las quinasas dependientes de ciclinas o CDKs (Cyclin-dependent kinases). • Estas enzimas, se han encontrado 9 diferentes en las células eucariotas, necesitan estar unidas a unas proteínas denominadas ciclinas y además ser activadas por fosforilación. • Una vez activadas son las responsables de fosforilar numerosos sustratos, entre los que se encuentran los inhibidores del avance del ciclo celular, inactivándolos, y permitiendo así que el ciclo progrese. • Las ciclinas deben su nombre a que son moléculas que se sintetizan de forma periódica, cíclica, durante el ciclo celular. EN el punto de control G1/S actúan las CDK4/6-ciclina D y CDK2- ciclina E
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  PROTEINAS CDK Y RETINOBLASTOM A
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  PUNTOS DE ORIGENDE REPLICACIÓN U ORC • Otro proceso que ocurre durante la fase G1 es establecer futuros orígenes de replicación. Es decir, dar permiso, mediante complejos moleculares, que se unen a los puntos del ADN donde se iniciará la replicación del genoma de la célula durante la fase S. • En eucariotas hay numerosos orígenes de replicación. El licencimiento de los orígenes empieza con el complejo ORC (origin recognition complex), luego se unen las proteínas CDC6 y CDT1, que cargan al menos dos exámeros de la helicasa replicativa MCM (Mantenimiento de minicromosomas). • Una vez unida la MCM ya no hace faltan las otras moléculas. Todas estas proteínas están bajo control del factor de transcripción E2F. • En las células de mamíferos, sin embargo, parece que hay en el punto de restricción un mecanismo para comprobar que se han producido suficientes licenciamientos antes de entrar en la fase S.
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  FASE S OFASE DE SÍNTESIS • La fase S comienza cuando se ha pasado el punto de restricción de la fase G1. En la fase S se producen dos sucesos importantes: replicación del ADN y duplicación de los centrosomas en las células animales. • En los eucariotas, la replicación de los cromosomas, no sólo consiste en replicar el ADN, sino también todas las moléculas que forman la cromatina, determinada información epigenética (modificaciones químicas del ADN) y la organización tridimensional.
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  • La faseS no tiene como tal un punto de control, aun cuando algunos autores los consideran; sin embargo, es indispensable la presencia del complejo cdk2-ciclina A para que la síntesis de ADN se lleve a cabo. • Durante la fase S el ADN se replica, para ello es necesario que se arme la “maquinaria” específica. • Dentro de ellas hay un conjunto de proteínas conocido como complejo de reconocimiento del origen • u ORC que reconocen secuencias bien definidas de bases en el ADN llamadas orígenes de replicación. • Durante la fase G1, se forma el ORC, tras el cual otras proteínas (como cdc6 y mcm) se unen para formar el complejo de prereplicación (pre-RC). • El complejo cdk2-ciclina A se encarga de deshacerse de las proteínas del pre-RC y de unir las enzimas necesarias para la replicación (como la ADN polimerasa). • Así se asegura que la “maquinaria” de replicación no vuelva a armarse hasta que se haya terminado el ciclo y la replicación sólo ocurra una sola vez.
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  Es importante teneren cuenta que no todo el ADN se está replicando a la vez. Se estima que en cualquier momento de la fase S se está copiando entre un 10 y un 15 % del ADN total. Si se detectan roturas del ADN mediante los sistemas de control, la copia del resto del ADN se detiene. Hay otros eventos celulares ligados a la replicación del ADN como la síntesis de histonas, que debe también duplicar su número, y la duplicación de los centrosomas en las células animales, necesarios para organización del huso mitótico. El final de la fase S está regulado por el complejo ATR y por CiclinaA/CDK1. La ciclina A también activa a la CDK2.
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  FASE G2 • Tradicionalmentese ha considerado a la fase G2 como un estado de tránsito entre las fases S y M. Sin embargo, en esta fase se comprueba si se han producido errores durante la replicación del ADN y si el ADN se duplicado completamente. • Si se detectan errores la célula no entrará en fase M y el ciclo celular se detendrá hasta que los daños sean reparados o el ADN sea completamente copiado. • Se puede entender que estos mecanismos son críticos para la célula puesto que los errores no detectados pasarán irremediablemente a las células hijas.
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  Durante la faseG2 las células aumentarán en tamaño y los centrosomas, duplicados durante la fase S, empezarán a moverse y dirigirse a lugares perinucleares opuestos. El límite entre las fases G2 y M no está totalmente claro y algunos autores consideran este cambio en la mitad de la profase mitótica. De cualquier manera, el fin de la fase G2 está mediado por la quinasa dependiente de ciclina (CdK) tipo 1 y por la ciclina B1 (CB1). La ciclina B1 se sintetiza durante la fase S tardía. Es este complejo CDK1/CB1, más otras proteínas quinasas y fosfatasas, el que determina si la célula entrará en la fase M, es decir, es un punto de control para el avance del ciclo celular. Hasta hace poco tiempo se pensaba que la fase G1 era la única fase realmente importante para determinar el avance del ciclo celular gracias aquí se responde a la presencia de mitógenos. Ahora se sabe que durante la fase G2 hay una ventana de tiempo que condiciona las decisiones que se toman en G1. Así, en la fase G2 hay un curioso proceso de defosforilación que tiene que ocurrir para que la célula sea capaz de responder a mitógenos en la fase G1. Si esta defosforilación no se produce la célula puede seguir proliferando incluso aunque no encuentre mitógenos en la fase G1. Las células que se han comprometido de esta manera en la fase G2, es decir, no se ha producido el proceso de defosforilación, pasan rápido por G1, que se convierte en un fase mucho más corta.