Organización del material genético y reproducción: el núcleo celular

Organización del Material Genético y Reproducción

El Núcleo y sus Funciones

EL NÚCLEO TIENE FUNCIONES RELACIONADAS CON SU CONTENIDO DE ADN

• Almacenar la información genética en el ADN.
• Transcribir la información almacenada en el ADN, a la forma de ARN.
• Ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas, a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

Tamaño, Forma y Número de Núcleos por Célula

TAMAÑO, FORMA, NÚMERO DE NÚCLEOS POR CÉLULA A B 1 0 + 1 D Casi todas las células son mononucleadas, pero existen también binucleadas (algunas células hepáticas y cartilaginosas) y polinucleadas. Distintos tipos de núcleos. A. Células epiteliales de la vesícula biliar de humanos con los núcleos redondeados. B. Monocito de la sangre con el núcleo arriñonado. C. Neutrófilos de la sangre con los núcleos multilobulados. D. Vista parcial de una célula muscular multinucleada, con los núcleos situados en zona periférica (flechas). Núcleo de neurona Núcleos de células gliales El tamaño de los núcleos es diferente dependiendo del tipo celular, aunque tengan la misma cantidad de ADN. En esta imagen se muestran neuronas y glía, las primeras con la cromatina más laxa, mientras que la glía tiene el ADN más compactado y su núcleo es mucho más pequeño. Extraído de: http://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/4-nucleo.php

Composición del Núcleo Celular

¿CÓMO ESTÁ FORMADO EL NÚCLEO? El núcleo está formado por: xLa envoltura nuclear y xEl nucleoplasma. membranas nucleares externa e interna poro nuclear ribosoma lámina nuclear cromatina 9 nucleoplasma Ş nucléolo REGIMAGEN DEL NÚCLEO, OBTENIDA POR MICROSCOPIA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN 0 Cromatina Envoltura nuclear Nucléolo Poros nucleares Bloom and Fawcett Textbook of Histology Núcleo

La Envoltura Nuclear

La ENVOLTURA NUCLEAR .Es una MEMBRANA DOBLE que tiene relación con la membrana del RER. ·Las dos membranas que forman la envoltura nuclear delimitan un espacio, la CISTERNA PERINUCLEAR. ·La cisterna perinuclear tiene continuidad con el interior del RER. ·La envoltura nuclear está sostenida por una estructura de filamentos intermedios, la LAMINA NUCLEAR. .En la envoltura nuclear se encuentran los POROS NUCLEARES, puertas de entrada y de salida del núcleo. ·Los poros están formados por un complejo proteico, el complejo del poro nuclear (CPN).

Poros Nucleares y Tráfico Molecular

POROS NUCLEARES Poros nucleares. En esta micrografia de criofractura de la envuelta nuclear de una célula epitelial del riñón de rata se ven Los poros nucleares son complejos proteicos localizados en la envoltura nuclear cuya misión es permitir y controlar el tráfico de moléculas entre el nucleoplasma y el citoplasma. Las proteínas que forman los poros nucleares se denominan nucleoporinas. (a) Poros nucleares en la envuelta 0.25 pm NUCLEOPLASMA Complejo del poro nuclear Membrana interna de la vuelta nuclear + 120 nm-+ «Cesta» de fibras Proteína de anclaje Lámina nuclear Subunidad del anillo Radio Membrana externa de la Transportador envuelta Fibra nuclear Retículo endoplasmico Ribosomas CITOSOL (b) Localización de los poros nucleares en la membrana nuclear Extraído de "El mundo de la célula", Wayne M. Becker Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin

Intercambio de Moléculas a Través de los Poros Nucleares

Lo que entra y sale del núcleo a través de los poros Transcripción y procesamiento del RNA DNA rRNA mRNA tRNA Se unen al ARNr Y forman las: Subunidades ribosómicas NÚCLEO Entran las: Proteínas ribosómicas Proteínas necesarias para la transcripción Proteínas necesarias para la replicación cromosómica Síntesis de proteínas tRNA Polipéptido en crecimieto Proteínas Histonas y otras Ribosoma mRNA Proteína terminada Extraído y modificado de "El mundo de la célula", Wayne M. Becker Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin. CITOPLASMA Replicación cromosómica: Se importan al núcleo (entran al núcleo a través de los poros):

• Las proteínas (siempre sintetizadas en el citosol) necesarias para la duplicación y transcripción del ADN, para ensamblar los ribosomas y para formar la cromatina.
• Los factores de transcripción requeridos en la activación o inactivación de los genes.

: Se exportan del núcleo al citosol (salen del núcleo, moléculas y macromoléculas ensambladas en el núcleo):

• Las subunidades ribosomales.
• ARNm
• ARN de transferencia.
• Factores de transcripción que son devueltos al citoplasma para ser reutilizados.

El Nucleoplasma

EL NUCLEOPLASMA ·Se encuentra dentro del núcleo, rodeado por la envoltura nuclear. .También llamado carioplasma, es la parte líquida del núcleo, equivalente al citosol. ·En él están disueltos solutos y un esqueleto filamentoso, la matriz nuclear formada por proteínas, la cual provee soporte a los cromosomas y a los grandes complejos proteicos que intervienen en la replicación y transcripción del ADN. .Contiene la CROMATINA, que es el ADN más todas las moléculas relacionadas con su organización, fundamentalmente las proteínas HISTONAS. ·Las largas moléculas de ADN pueden ser contenidas dentro del núcleo gracias a que se enrollan alrededor de complejos de histonas. ·LA MATRIZ NUCLEAR Y LA LÁMINA NUCLEAR SON ESTRUCTURAS DE SOPORTE DEL NÚCLEO.

El Nucléolo en el Nucleoplasma

EN EL NUCLEOPLASMA SE ENCUENTRA EL NUCLÉOLO ·El NUCLÉOLO es el sector del núcleo donde se sintetiza ARNr y se lámina nuclear ensamblan las subunidades ribosomales. ·Éstas, una vez construidas, se dirigen al citosol. ·EL NUCLÉOLO CARECE DE MEMBRANA. membranas nucleares externa e interna poro nuclear ribosoma cromatina . 5 nucleoplasma nucléolo: . REGEL NUCLÉOLO Imagen de las neuronas motoras . EL nucleolo aparece como un punto oscuro en el interior del núcleo (flechas). Componente fibrilar denso Centro fibrilar Componente fibrilar denso Componente granular NUCLEOLO Núcleo Célula Morfológicamente contiene varias regiones:

• el centro fibrilar es la zona donde se encuentran las copias de los genes (ADN) que codifican para el ARNr,
• el componente fibrilar denso es donde se produce la síntesis del ARNr (el transcrito primario).

y el componente granular es donde se ensamblan las proteínas y los diferentes ARNr para formar las subunidades ribosómicas.

Organización del Material Genético y Reproducción Celular

Flujo de Información en las Células

EL FLUJO DE INFORMACIÓN EN LAS CÉLULAS Núcleo Citoplasma DNA Núcleo Replicación del DNA (síntesis de DNA) Citoplasma DNA Transcripción (síntesis de RNA) - RNA mensajero División celular (mitosis) Traducción (síntesis de proteínas) x Proteína (a) Flujo de información genética entre generaciones celulares (b) Flujo de información genética en el interior de una célula: expresión de la información genética Extraído de "El mundo de la célula", Wayne M. Becker Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin

Reproducción Celular

REPRODUCCIÓN CELULAR COMO SABEMOS, LAS CÉLULAS SURGEN POR DIVISIÓN CELULAR A PARTIR DE OTRA CÉLULA PREEXISTENTE . x La célula progenitora DUPLICA SU MATERIAL GENÉTICO y luego lo distribuye, de manera que cada futura célula hija reciba una copia completa del mismo. x Finalmente se divide el citoplasma de la célula progenitora, con sus correspondientes organoides, dando lugar a la formación de dos células hijas. x Las células hijas heredan una copia íntegra de la información genética presente en la célula original. * Esto las hace potencialmente idénticas; de hecho lo son desde el punto de vista genético. Sin embargo, cada célula hija recibe aproximadamente la mitad de la masa citoplasmática original; deberá pasar entonces por un período de crecimiento hasta estar en condiciones de entrar, a su vez, en la etapa de división.

Etapas de la División Celular

A PESAR DE LAS DIFERENCIAS ENTRE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS, EXISTEN NUMEROSOS PUNTOS EN COMÚN ENTRE LA DIVISIÓN CELULAR DE AMBOS TIPOS DE CÉLULAS, LAS QUE DEBEN PASAR POR CUATRO ETAPAS:

• Crecimiento.
• Duplicación del ADN.
• Separación del ADN original, de su copia o réplica (para ello se empaqueta en forma de unidades discretas o cromosomas).
• División de la célula madre en dos células hijas.

El Ciclo Celular

Definición del Ciclo Celular

¿Qué es el Ciclo Celular? células hijas cada célula hija repite el ciclo División celular célula madre Interfase El CICLO CELULAR consiste en una SUCESIÓN DE ETAPAS por las que TRANSCURRE LA VIDA DE UNA CÉLULA QUE VA A DIVIDIRSE. ·Una célula "nace" a partir de la división de una célula preexistente, pasa por una serie de etapas donde CRECE, DUPLICA SU ADN y, ·POR ÚLTIMO, SE DIVIDE para dar dos células hijas que comenzarán de nuevo el ciclo.

Finalidad del Ciclo Celular

ENTONCES: La FINALIDAD del CICLO CELULAR es copiar y transmitir la información genética a la próxima generación de células. Y como vimos, debe garantizar: x Adecuado crecimiento celular. x Replicación exacta del material genético. x Separación y distribución precisa del material genético. División celular Crecimiento M G1 G2 Preparación para la división celular S Autoduplicación del ADN

Etapas o Fases del Ciclo Celular

¿CUALES SON LAS ETAPAS O FASES DEL CICLO CELULAR? EL CICLO CELULAR SE COMPONE DE: que se subdivide en tres etapas: ·LA INTERFASE

• G1 (G proviene de "gap": intervalo)
• S (de "síntesis")
• G2:

que se subdivide en dos etapas: ·LA FASE DE DIVISIÓN

• MITOSIS, o division del material genético
• CITOCINESIS o division del citoplasma

Interfase: Crecimiento y Duplicación

INTERFASE: es la fase más larga e involucra crecimiento celular, biosíntesis, duplicación de organelas G1: etapa de crecimiento celular. x Las células sintetizan nuevos componentes, hasta alcanzar el tamaño de la célula madre. x En los organismos pluricelulares cada célula lleva a cabo una función específica. S: durante esta fase la célula duplica el material genético. * Cada molécula de ADN del núcleo celular se utiliza como molde para generar dos moléculas de ADN idénticas. × Este proceso se denomina replicacion o autoduplicación del ADN. Las dos copias idénticas permanecen unidas hasta la división del núcleo celular. x Además se sintetizan las histonas y se duplican los centrosomas. G2: es una etapa de preparación para la división celular inminente.

Fase G1: Actividad Biosintética

FASE G1 G1: INTENSA ACTIVIDAD BIOSINTÉTICA ·Incremento del material enzimático. ·Replicación de organelas y estructuras citoplasmáticas. ·La célula aumenta su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes. ·Go: estado de reposo. Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Estado de quiescencia. Sintesis de ARNm, proteinas y aumento del tamaño celular/ Punto R Fase G. Fase G. Replicación del ADN y sintesis de ARNm e histonas. Citocines is División del citoplasma Fase S Fase de mitosis División celular Transcripción y traducción de genes que codifican proteinas necesarias para la división. Fase G2 Hay una activa formación de ATP. En el punto G0 de esta etapa la célula puede seguir con el ciclo o detenerse. En general, las células que no están en proceso de división permanecen en este intervalo del ciclo celular. Hay células que quedan en G0 y no vuelven a dividirse por ejemplo los glóbulos rojos, células nerviosas, células cardíacas, musculares.