Morfofisiología humana I - unidad III - Samuel reyes, Apuntes de Morfología y Sintaxis

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Morfofisiologia Humana I – Unidad III: Replicación Celular

Tema # 1 Núcleo y Nucléolo

Samuel Reyes; editado por María Reyes UNEFM

1) Núcleo

Es uno de los compartimientos u orgánulos de las células eucariotas ya que este es la principal característica que distingue las procariotas de las eucariotas

Este ocupa del 10% al 50 % del volumen total de la célula, dentro del encontramos a los 23 pares de cromosomas es decir 46 cromosomas, dentro de los cromosomas encontramos los genes lo que constituye el genoma nuclear.

Cada cromosoma es de hebra de ADN con proteínas, como las histonas.

3.1) Generalidades

 Forma: la forma del núcleo dependerá de la forma que tenga la célula puede ser circular, ovalado, u

aplanado.

 Tamaño: es el orgánulo de mayor tamaño en las células animales aproximadamente 6 uM ,

aproximadamente 10%.

 Posición: puede ser basal, central o apical.

 Numero: Las células eucariotas por lo general tienen un núcleo aun que pueden tener más de uno

como las miocitos los giardinas.:

3.2) Estructura

 Envoltura nuclear  Poros  Cromatina  Nucleoplasma  Nucléolo

Las células pueden ser: Unicelulares como las Hepáticas, neuronas, o pluricelulares osteoblastos Compartimientos nucleares

1. Los cromosomas
2. ARN
3. El nucleolo ARNr
4. Diversas proteínas
5. Matriz nuclear o cucleoplasma

3.3) Funciones

 Dirige y mantiene en orden el funcionamiento de la célula

el lado citosolico los extremos de las columnas forman un anillo o boro interno- del poro nuclear en el lado externo ocurre algo similar.

3.2) Proteínas de anclaje

Que amaran las columnas proteicas a la envoltura nuclear cada proteína se liga a una de las columnas, atraviesa la membrana y su extremo sobresale en el espacio perinuclear.

3.3) Proteínas radicales

Surgen de las columnas proteicas y se orientan hacia el centro del poro, dado a que se acortan y se alargan convierte el complejo del poro el diafragma.

3.4) Fibras proteicas

Nacen de la boca y externa del poro, están proyectadas hacia el nucleoplasma y el citosol una fibra circular une entre si extremos de las fibrillas en la bora interna, estas intervienen en el pasaje de proteínas a través de los poros.

3.5) Transporte atreves de la membrana

Atreves de los poros se puede transportar

 ATP  Glucosa  Iones  Proteínas  ARN  Virus

Se da la

 Difusión pasiva  Difusión facilitada  Transporte activo

Las proteínas destinas al núcleo requieren del péptido señal NSL^2 , que es reconocido por una proteína impórtate (^2 nuclear signal localization).

Debido a que hay distintas NSL para diferentes proteínas destinadas al núcleo cada NSL requiere una importina especial, aunque también hay NSL que se unen a otras proteínas como las transportina.

La importina es un ∝ β heteradimero

El paso de la proteínas desde la citosol al núcleo se produce en varias etapas, para que se lleva acabo se necesita los siguiente:

 NSI :péptido

 ∝ β Importina :importina  Queratina :proteína

Y ocurre de la siguiente forma

I. La proteína se une por medio de la importina NSL , primero el NSI se une a la importina para formar el complejo péptido proteína ∝ β luego este complejo se une a la proteína (en este caso queratina) para formar el complejo péptido proteína ∝ β + queratina. Ejemplo:

II. El complejo PP ∝ β + Q debe ser guiado dentro del núcleo por medio de las fibrillas de los poros.

III. Hay un gasto de GTP cuya hidrólisis se da por la proteína Ran (por lo cual este es un transporte activo), la Ran es un GTPasa lo cual está influida por 2 proteínas reguladoras.  GEF : (guanina noclerotide exchange factor) Factor de intercambio de nucleótidos de guanina Cuando la GEF actúa sobre la Ran esta cambia el GDP a GTP  GAP: cuando la GAP actúa hidroliza el GTP a GDP cuando el complejo importina ingresa al núcleo también lo hace la Ran-GDP. IV. En el núcleo GEF remplaza del GDP de la Ran por un GTP.

V. La unión del Ran GTP separa el complejo importina para que la proteína quede en el núcleo

VI. La Ran GTP queda unido a la importina y sale del citosol

VII. En el citosol el GAP induce a la Ran a hidrolizar el GTP de lo se obtiene Ran GDP e importina

La importancia de los poros radica en su función ya explicada.

b) Eucromatinas:

Es una cromatina que se tiñe con menos densidad y esta es activada para la transcripción, generalmente la eucromatina se replica antes en el ciclo celular de los mamíferos.

Nota: Facultativa: varían de acuerdo a la célula

Función de la cromatina

Tiene una relación directa entre el grado de enrollamiento y la actividad transcripcional del ADN.

5) Nucléolo

Es uno de los orgánulos del núcleo rodeado por una capa de cromatina condesada esto no posee membrana esta es aproximadamente esférico, este es la región heterocromatina que más destaca del nucleó, el nucléolo es flexible y su tamaño varía entre 1 y 2 micras.

5.1) Estructura

 Parte glanular: contiene ARN y ribonucleoproteínas, estos ensamblan subunidades ribosomales

 Partes fibrilar: que contiene los ARN que se están transcribiendo, es más densa y está constituida

por fibrillas formadas por ARN y ribonucleoproteínas.  Centro fibrilar: almacenamiento y reserva de proteínas, son más evidentes por excelencia tiene ADN activo y alguna cantidad de ARN

Su composición química es

 ARN 10 % A 30%  ADN 1% A 3%  Proteínas SRP  Nucleoproteínas  Ribonucleoporinas.

Función de almacenar proteínas

5.2) Principales funciones

 Biosíntesis producción y ensamblamiento de compuestos ribosomaticos  Esta relación con la síntesis de proteínas  Maneja el tráfico de segmentos de ARN

Morfofisiologia Humana I – Unidad III: Replicación Celular

Tema # 2 Nucleótidos y Ácidos Nucleicos

Samuel Reyes; editado por María Reyes UNEFM

1) Bases nitrogenadas

Son compuestos orgánicos cíclicos simples formados por nitrógeno, oxigeno, carbono y hidrogeno, que conforman los nucleótidos cíclicos (mensajero intracelular) y dinucleotidos (agentes reductores)

Existen 6 bases nitrogenadas 5 que son las más reconocidas y se clasifican de la siguiente forma:

 Bases isoaloxizilicas: están son derivada de la isoalaxacila^1 aquí encontramos la flavina  Bases purinicas: estas son derivada de la purinas 1 y son: adenina y guanina  Bases pirimidinicas: esta se derivan de la pirimidina y son: timina, citosina y uracilo

Las bases purinicas y pirimidinicas se complementan entre sí como una llave cerradura de esta salen 3 pares distintos que se forman gracias a la unión de puente de hidrogeno, son las siguientes:

 Adenina – Timina: esta utiliza dos enlaces de hidrogeno, y solo está presente en el ADN  Adenina – Uracilo: esta solo utiliza dos enlaces hidrógenos y solo está presente en el ARN  Guanina y citosina: esta utiliza 3 enlaces de hidrogeno y está presente tanto en el ADN como en el ARN.

Esta complementariedad es de gran importación en procesos como la replicación del ADN de transcripción, de ADN a AARN y traducción del ARN en proteínas.

2) Nucleosidos

Un nucleosido es una molécula monomérica, orgánica que integra y da lugar a los ácidos nucleicos que resultan de la unión de una base heterocíclica (nitrogenada) y una pentosa que puede ser ribosa o desoxirribosa los nucleosidos más comunes son:

Citidina, uridina, adenina. guanosina, timidina y linocina.

Los nucleótidos son la fuente de energía preferida de la célula

Su pentosa puede ser:

 Ribosa: utilizada por ARN  Desoxirribosa: utilizada por ADN

Según la base nitrogenada su nombre de la siguiente Manera

 Purinicas: terminología en “osin” ejemplo: adenosin  Pirimidinicas: terminología en “Idin” ejemplo: uridino.

Si se usa una desoxirribosa se le agrega el prefijo “desoxi”.

Un nombre completo de un nucleótido con 3 grupos fosfato y con una azúcar desoxirribosa seria : desoxiadenosintrifosfato

3.3) Función de cada derivado

 Derivado de la adenosina  Traductores de energía libre (ATP)  Regulación (AMPc)  Donador de sulfato (fosfoadenisina fosfosulfato)  donador de grupos metilo ( 5 – adenosilmetionina)  Derivado del guanosino  Transformación del succinil a succinato (GDP)  Activación de la adesilato ciclasa ( GTP)  Mensajero celular (GMPc)  Derivado del uracindin;  Metabolismo del glucógeno (UDP)  Donador de ácidos glucosidicos (UDP-acidos glucoronico)  Derivado de la citidin  Síntesis de fosfoacilgliceridos (CTP, CDP colina).

3.4) Polinucleótidos Es una molécula orgánica formada por la unión de 2 o más nucleótidos por medio de enlaces fosfodiester estos forman el ADN y el ARN, los enlaces une un grupo hidroxilo en el carbono 3 y un grupo fosfato en el carbono 5 del nucleótido entre tanto formado un doble enlace ester.

4) Representación de un polinucleótidos y un enlace

5) Diferencia entre nucleótidos y nucleosidos

Nucleosidos Nucleótidos Están formado por: base nitrogenada y una pentosa Están formado por: una base nitrogenada y una pentosa y un grupo fosfato La nomenclatura se basa: purinicas: terminación “osina” pirimidinicas: terminación “idina”

La nomenclatura se basa: purinicas: terminación “osin” pirimidinicas: terminación “idina”

6) Ácidos nucleicos

Son macromoléculas, polímeros formados por repetición de monómero llamado nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiester, se forman así grandes cadenas o polinucleótidos, por lo cual esta molécula llegan a tener un gran tamaño, los nucleótidos se unen a una estructura aclica llamada base.

La hidrólisis de los ácidos nucleico produce una mezcla de varios nucleótidos.

6.1) Funciones de los ácidos nucleicos

 Contener la información genética  Almacenamiento de información genética  Recopilar la información genética  Recombinación de la información genética  Transcripción de la información genética

Los virus solo poseen un tipo de ácido nucleico

6.2) Tipos de ácidos nucleicos

Existen 2 tipos de ácido nucleicos son ADN y ARN

El ADN tiene una estructura ternaria

a) Ubicación del ADN El ADN se encuentra en el núcleo, aunque existe en menor cantidad en las mitocondrias, y en el organismo procariotas se encuentra en el citoplasma dentro de los cromosomas.

b) Función  Almacenamiento de la función genética  Codificación de las proteínas  Su autoduplicación  Asegurar la transaminacion o células hijas durante la división celular.  provee la informacion heredada por las celulas hijas de la progenie

c) Teoría de Wastson y Crick Propusieron que ADN tiene una forma de doble hélice, explicaban que el ADN tomaba esta forma

 Es doble para así poder reducirse por si misma  Esta estructura es más fuerte que la laminas paralelas

Propusieron que existen 2 cadenas dispuestas antiparalelamente en direcciones 5’,3’ y 3’, 5’

Dijeron que el ADN estabilizado por puentes hidrógenos y enlaces fosfodiester

6.2.2) El ARN

Es un polímero ribonucleótido purinicas y pirimidinicas enlazados por un 3y 5 fosfodiester, este es el único material genético de algunos virus, y está presente en todas la células tanto la procariota como la eucariota, desempeña diversas funciones ya que dirige las etapas intermedio de las síntesis de proteica, ya que el ADN no puede actuar solo, se vale del ARN para transferir información vital durante la síntesis de proteínas, varios tipos de ARN regulan la expresión genética, y hay algunas con actividades catalítica pues el ARN es más versátil que el ARN, este está formado por la pentosa ribosa y la bases:

 Adenina (A)  Guanina (G)  Citosina (C)  Uracilo (U)

La información en una tira sencilla de ARN se convierte en su secuencia “estructura primaria” de nucleótido purimica y pirimidinicas dentro de un polímero.

a) Tipos de ARN

a.1) ARN mensajero (ARNm) Son aquellas moléculas citoplasmática de ARN, que sirve como moldes para la síntesis de proteínas (es decir que transfieren la información genética del ADN a la maquinaria sintetizadora de proteínas), es el

más heterogenia en tamaño y en estabilidad, ellos son los modelos sobre los cuales se polimerizan una secuencia especifica de aminoácidos para formar una molécula de proteínas especifica.

Su extremo 5’ esta rematado por un trisfosfato de 7 metil guadenosin, que se une a un 2-0- metilrribonucleosido, esto sirve para que la maquinaria lo reconozca como ARNm.

Se sintetiza en el nucleoplasma de las eucariotas, y de allí va al citosol por los poros nucleares.

a.2) ARN transferencia (ARNt) Son cortos polímeros formados por entre 75 a 80 nucleótidos, tiene la función de transferir informacion a un aminoácido especifico, (hay uno procariotas ASS) se unen a lugares específicos de los ribosomas durante la traducción. Se genera por procedimientos nuclear de una molécula precursora.

Tiene la característica de la estructura primaria se puede plegar de forma extensa, y su forma es parecida a la de una hoja de trébol tiene 4 brazos.

 Un brazo aceptor: formado por el extremo 5’, 3’ aquí se une los amino ácidos  El bucle (o brazo) TC: que actúa como lugar de razonamiento de los ribosomas  El bucle (o brazo) D: es el que entra en contacto la enzima aminoacil-ARNt sintetasa, encargado de unir cada aminoácido a su correspondiente molécula de ARNt.

a.3) ARNr (ARN ribosómico) Es el tipo de ARN más abundante, este conforma los ribosomas que se encargan de sintetizar proteínas según la secuencia de nucleótidos de ARN mensajero, es decir actúa como la maquinaria de la síntesis de proteínas.

El ARN se ha venido denominando tradicionalmente según el coeficiente de sedimentación medido en S vedbrgs (S), en el organismo procariota hay distintas ARN (55, 5’85, 185, 285)

Todas las moléculas de ARN (a excepción de ARN5s) provienen den un ARN más sencillo en el núcleo, el ARN5s tiene su propio precursor en el citoplasma los ribosomas son bacterias estables.

a.4) Otros tipos de ARN Aunque existe también otro tipo de ARN como:

 ARN nuclear: hallados en el núcleo y los cuerpos de cajal, tienen actividad catalítica y transforma las bases nitrogenadas en otras.  ARN mitocondrial: las mitocondria poseen su propia síntesis de proteínas con sus 3 tipos de ARN.  ARN interferente: son moléculas de ARN que suprimen la excreción de genes específicos mediante ribointerferencias se generan se generan por fracmentacion del ARN más grandes y tienen 20 a 25 nucleótidos  ARN interferente pequeño: se forma por la ruptura de ARNviral que crea un complejo proteico que rompe ARNm bloqueando así la expresión del gen.

Morfofisiologia Humana I – Unidad III: Replicación Celular

Tema # 3 Dogma Central

Samuel Reyes; editado por María Reyes UNEFM

1) Dogma Central

Es un conjunto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión genética, este dogma propone lo siguiente:

Que existe una unidireccionalidad en la expresión en de la información de los gene contenidos en una célula es decir que el ADN se transcribe a ARNm y este se traduce a proteínas.

El dogma postula que solo el ADN puede duplicarse y por lo tanto reproducirse, este por lo tanto puede transmitir la información genética

Este proseo consta de 3 pasos

 Replicación: Es proceso mediante el cual se obtiene copia o replica idéntica de una molécula de ADN estés es un proceso fundamental para la transferencia de la información genética de una generación a otra.  Transcripción Es el proceso mediante el cual se transfiere la información contenida en secuencias de ADN hacia un ARNm  Traducción: Es el proceso mediante el cual el ARN sirve como intermediario para producir un polipéptido de acuerdo por las reglas expresadas por el código genético.

2) Replicación

La replicación (ya definida) es el proceso en el cual moléculas de ADN dan otras moléculas idénticas.

La molécula de ADN se abre como una cremallera, causada por una ruptura de puentes de hidrogeno, liberando 2 hebras, la ADN polimerizan y sintetizan la mitad faltante con nucleótidos del núcleo celular, de esta manera cada rama es idéntica a la otra a la original.

La replicación puede ser:

 Semiconservadora: en cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales.  Conservadora: se sintetiza una molécula idéntica a la original.  Dispersa: las cadenas hijas contaran con fragmento de la cadena madre.  cinta vieja

III. Luego actúa proteína SSB que impide que las hebras se unan.

IV. la topoisomeraza impide que siga el trabajo de la helicasa.

Esta es la fase obtenemos todo preparado para que el ADN comience su duplicación.

2.2) Elongación

Después que la fase se iniciación obtenemos las dos hebras separados, una en dirección 3’ 5’ y otra en discreción 5’ 3’

I. la enzima ADN polimeraza actúa sobre la hebra que están en dirección 3’ 5’ obteniendo asi una hebra en dirección opuesta (5’3’) es decir completa el molde

II. Puesto que la enzima ADN polimeraza solo actúa en dirección 3’ 5’ ( es decir solo forma hebras 5’ 3’) para que la enzima cambie de dirección actúa un ARN primasa

III. Se forma un ARN cebador (Se abre horquilla llamada primase) para que la ADN polimeraza III siga en marcha.

IV. Debido a que la enzima polimerasa III tiene unidireccionalidad cuando trabaja en reversa no es continua (por esta razón la hebra sobre la que la polimerasa actúa en la hélice retardada y la otra la adelantada) lo que forma los fragmentas de okazaki (partiendo de la primasa)

La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada o retardada.

2.3) Fases de culminación

I. la ADN polimeriza I elimina la cebadores y la sustituye con los respectivos fragmentos de ADN II. luego la ligasa sella los espacios entre los fragmento de akazaki eliminándoles (estas une los fragmentos por enlace fosfodiester)

Por ultimo actúa la enzima ADN girasa para girar las hélices

 La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación.  La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice.  Las proteínas SSB se unen a la hebra discontínua de ADN, impidiendo que ésta se una consigo misma.  La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada.