2/ Fundamentos químicos - bib.ufro.cl · bidireccional a partir de cada origen lIIl Virus:...
20
D Fundamentos químicos y moleculares 1/Lavida comienza con las células 1 111 Diversidady concordancia de las células 1 Todas las células son procariontes o eucariontes' 2 Los organismos unicelulares nos ayudan y nos perjudican Incluso las células pueden aparearse Los virus son los parásitos primarios Nos desarrollamos a partir de una sola célula Las células madre, la clonación y las técnicas relacionadas ofrecen posibilidades excitantes pero surgen algunas preocupaciones [E Las moléculas de la célula Moléculas pequeñas que trasportan energía, transmiten señales y se unen en macromoléculas 8 Las proteínas otorgan estructura a las células y realizan la mayoría de las tareas celulares Los ácidos nucleicos portan información codificada para realizar proteínas en el momento y lugar correctos El genoma está condensado en cromosomas y se replica durante la división celular Las mutaciones pueden ser buenas, malas o indiferentes [IJ Eltrabajo de las células Las célulasconstruyen y degradan numerosas moléculas y estructuras Las células animales producen su ambiente externo y sus adhesivos propios Las células cambian de forma y se mueven Las células reciben y envían información Las células regulan su expresión génica para satisfacer las necesidades cambiantes Las células crecen y se dividen Las células se mueren por una lesión agravada o por una programación interna , I lE Investigación de las células y sus partes 19 La biología celular revela la forma, el tamaño y la localización de los componentes de la célula La bioquímica revela la estructura molecular y la p,d),oj;caDe)05 componentes celulares purificados 21 , ,~ La genética revela las consecuencias de los genes dañados La genómica revela diferencias en la estructura y expresión de genomas enteros La biología del desarrollo revela cambios en las propiedades de las células mientras se especializan 23 Elección del organismo experimental apropiado para el trabajo 4 6 6 7 IIJ Una perspectiva genómica sobre la evolución Las proteínas metabólicas, el código genético y las estructuras de los orgánulos son casi universales 2b Muchos genes que controlan el desarrollo son muy similares en los seres humanos y en otros animales 26 Las ideas de Darwin respecto de la evolución de todos los animales son relevantes para los genes 27 La medicina obtiene información de investigaciones en otros organismos 8 8 21 22 24 26 28 2/ Fundamentos químicos 29 9 10 EII Enlaces atómicos e interacciones moleculares Cada átomo tiene un número y una geometría definidas de enlaces covalentes En los enlaces covalentes polares los electrones se comparten de manera desigual Los enlaces covalentes son mucho más fuertes y más estables que las interacciones no covalentes Las interacciones iónicas son atracciones entre iones de carga opuesta Los enlaces de hidrógeno determinan la solubilidad en agua de moléculas sin carga Las interacciones de van der Waals se originan en dipolos transitorios El efecto hidrófobo hace que las moléculas no polares se .adhieran entre sí La complementariedad molecular permite la unión estrecha y altamente específica de moléculas biológicas 11 12 13 14 15 15 16 16 17 18 fI) Las unidades estructurales químicas de las células 20 Los aminoácidos que componen las proteínas difieren sólo en sus cadenas laterales 38 Para construir los ácidos nucleicos se utilizan cinco nucleótidos diferentes 40 30 30 32 32 33 33 34 35 36 37
Transcript of 2/ Fundamentos químicos - bib.ufro.cl · bidireccional a partir de cada origen lIIl Virus:...
D Fundamentosquímicosy moleculares
1/Lavida comienza con las células 1
111 Diversidady concordancia de las células 1Todas las células son procariontes o eucariontes' 2Los organismos unicelulares nos ayudan y nos
perjudicanIncluso las células pueden aparearseLos virus son los parásitos primariosNos desarrollamos a partir de una sola célulaLas células madre, la clonación y las técnicas
relacionadas ofrecen posibilidades excitantes perosurgen algunas preocupaciones
[E Las moléculas de la célulaMoléculas pequeñas que trasportan energía, transmiten
señales y se unen en macromoléculas 8Las proteínas otorgan estructura a las células y
realizan la mayoría de las tareas celularesLos ácidos nucleicos portan información codificada
para realizar proteínas en el momento y lugarcorrectos
El genoma está condensado en cromosomas y sereplica durante la división celular
Las mutaciones pueden ser buenas, malas oindiferentes
[IJ Eltrabajo de las célulasLas célulasconstruyen y degradan numerosas
moléculas y estructurasLas células animales producen su ambiente externo
y sus adhesivos propiosLas células cambian de forma y se muevenLas células reciben y envían informaciónLas células regulan su expresión génica para
satisfacer las necesidades cambiantesLas células crecen y se dividenLas células se mueren por una lesión agravada o por
una programación interna
,I
lE Investigación de las células y sus partes 19La biología celular revela la forma, el tamaño y la
localización de los componentes de la célulaLa bioquímica revela la estructura molecular y la
p,d),oj;caDe)05 componentes celulares purificados 21
, ,~La genética revela las consecuencias de los genes
dañadosLa genómica revela diferencias en la estructura
y expresión de genomas enterosLa biología del desarrollo revela cambios en las
propiedades de las células mientras se especializan 23Elección del organismo experimental apropiado
para el trabajo
4667
IIJ Una perspectiva genómica sobre laevolución
Las proteínas metabólicas, el código genético y lasestructuras de los orgánulos son casi universales 2b
Muchos genes que controlan el desarrollo son muysimilares en los seres humanos y en otros animales 26
Las ideas de Darwin respecto de la evolución de todoslos animales son relevantes para los genes 27
La medicina obtiene información de investigacionesen otros organismos
8
8
21
22
24
26
28
2/ Fundamentos químicos 299
10EII Enlaces atómicos e interaccionesmoleculares
Cada átomo tiene un número y una geometríadefinidas de enlaces covalentes
En los enlaces covalentes polares los electronesse comparten de manera desigual
Los enlaces covalentes son mucho más fuertes ymás estables que las interacciones no covalentes
Las interacciones iónicas son atracciones entre ionesde carga opuesta
Los enlaces de hidrógeno determinan la solubilidaden agua de moléculas sin carga
Las interacciones de van der Waals se originan endipolos transitorios
El efecto hidrófobo hace que las moléculas nopolares se .adhieran entre sí
La complementariedad molecular permite la uniónestrecha y altamente específica de moléculasbiológicas
11
12
13
14
151516
1617
18
fI) Lasunidades estructurales químicasde las células
20Los aminoácidos que componen las proteínas difieren
sólo en sus cadenas laterales 38Para construir los ácidos nucleicos se utilizan cinco
nucleótidos diferentes 40
30
30
32
32
33
33
34
35
36
37
XVI índice
Los monosacáridos unidos por enlaces glucósídicosforman polisacáridos lineales y ramificados
Los ácidos grasos son precursores de muchos lípidoscelulares
Los fosfolípidos se asocian en forma no covalentepara constituir la bicapa, la estructura básicade las biomembránas
sm Equilibrio químicoLas constantes de equilibrio reflejan el grado de
una reacción químicaLas reacciones químicas en las células están en estado
estacionarioLas constantes de disociación para reacciones de
unión reflejan la afinidad de las moléculas queinteraccionan
Los líquidos biológicos tienen valores de pHcaracterísticos
Los ácidos liberan iones hidrógenos y las bases loscaptan
Los amortiguadores (buffers) mantienen el pHde los líquidos intracelulares y extracelulares
fI1 Energética bioquímicaPara los sistemas biológicos son importantes varias
formas de energíaLas células pueden transformar un tipo de energía en
otro 50La variación de la energía libre determina la dirección
de una reacción química 51La LiGo'de una reacción puede calcularse a partir
de su Keq 52Una reacción química desfavorable puede producirse
si se acopla con una reacción energéticamentefavorable
La hidrólisis del ATP libera una cantidad sustancialde energía y conduce muchos procesos celulares
El ATP es generado durante la fotosíntesis y larespiración
El NAD+ y el FAD acoplan muchas reaccionesbiológicas de oxidorreducción
3 Estructuray función de lasproteínas
j
l:
EIIEstructurajerárquica de las proteínasLa estructura primaria de una proteína es su
disposición lineil) de aminoácidosLas estructuras seéundarias son los elementos
cruciales de la arquitectura de las proteínasEl plegamiento global de una cadena polipeptídica
proporciona su estructura terciariaLos motivos son combinaciones regulares de
estructuras secundariasLos dominios estructurales y funcionales Son
módulos de estructura terciaria
46
59
41Las proteínas se asocian en estructuras multiméricas y
agrupaciones macromoleculares 66Los miembros de las familias de proteínas tienen
un antepasado evolutivo en común 6743
44 m Plegamiento, modificación ydegradación de las proteínasLa información para el plegamiento de las proteínas
está codificada en la secuenciaEl plegamiento de proteínas in vivo es promovido
por las chaperonasMuchas proteínas experimentan modificaciones
químicas de los residuos de aminoácidosDiversos segmentos peptídicos de algunas proteínas
son eliminados luego de la síntesisLa ubicuitina marca a las proteínas citosólicas para
su degradación en los proteasomasLas proteasas digestivas degradan a las proteínas
dietariasLas proteínas alternativamente plegadas están
implicadas en enfermedades de evolución lenta
46
46
47
47
48
48
50 m Las enzimas y el trabajo químico de lascélulas 73La especificidad y la afinidad de las uniones entre
proteína y ligando dependen de lacomplementariedad molecular
Las enzima s son catalizadores altamente eficientesy específicos
El sitio activo de una enzima se une a sustratosy realiza la catálisis 75
La Vmáxy la Km caracterizan una reacción enzimática 76Las enzimas en una vía en común a menudo se
asocian físicamente entre sí
50
52
52 m Los motores moleculares y el trabajomecánico de las células
Los motores moleculares convierten energíaen movimiento
Todas las miosinas tienen dominios cabeza, cuelloy cola, con funciones diferenciadas
Los cambios conformacionales en la cabeza de lamiosina se acoplan a la hidrólisis del ATP paraproducir el movimiento
53
54
60
m Mecanismos generales para laregulación de la función de las proteínasLa unión cooperativa aumenta la respuesta de una
proteína a variaciones pequeñas de la concentracióndel ligando 83
La unión de un ligando puede inducir una liberaciónalostérica de las subunidades catalíticas o latransición hacia un estado con actividad diferente 83
El calcio y el GTP son muy utilizados para modularla actividad proteica
La fosforilación y la desfosforilación cíclica deproteínas regulan muchas funciones celulares
La escisión proteolítica activa o inactivairreversiblemente algunas proteínas
60
61
62
63
64
68
68
69
70
70
71
72
72
73
74
76
79
79
81
81
82
84
85
85
J
Un nivel superior de regulación incluye el controlde la localización proteica y su concentración
Ii} Purificación, detección y caracterizaciónde las proteínas 86La centrifugación puede separar partículas y
moléculas que difieren en masa o densidadLa electroforesis separa moléculas según su relación
carga:masaLa cromatografía en fase líquida separa proteínas
por su masa, carga o afinidad de uniónLos ensayos de anticuerpos o de enzima s altamente
específicas pueden detectar proteínas indviduales 92Los radioisótopos son herramientas indispensables
para detectar moléculas biológicasLa espectrometría de masa mide la masa de las
proteínas y de los péptidosLa estructura primaria de las proteínas puede
determinarse por métodos químicos y a partir desecuencias génicas
Los péptidos con una secuencia definida pueden'sintetizarse químicamente
La conformación proteica se determina mediantemétodos físicos sofisticados
4 Mecanismos gen éticosmoleculares básicos
lIIi Estructurade los ácidos nucleicosUna hebra de ácidos nucleicos es un polimero lineal
con direccionalidad de un extremo a otroEl DNA nativo es una doble hélice de hebras
complementarias y antiparalelasLas hebras del DNA pueden separarse de manera
reversibleMuchas moléculas de DNA son circularesLos diferentes tipos de RNA exhiben diversas
conformaciones relacionadas con sus funciones
m Transcripción de genes codificadores deproteínas y formación de mRNA funcional 108La RNA polimerasa transcribe una hebra molde de
DNA para formar una hebra complementariade RNA
La organización de los genes es diferente en el DNAde procariontes y eucariontes
Los precursores de mRNA de los eucariontes sonprocesados para formar los mRNA funcionales 112
El corte y empalme alternativo del RNA incrementael número de proteínas expresadas a partir de ungen eucarionte único
~ Control de la expresión génica en losprocariontesSe puede reprimir o activar la iniciación de la
transcripción del operón laG
101
102
103
103
105106
107
109
111
113
115
115
~ las tres funciones del RNA en latraducción
El RNA mensajero exporta información del DNAen un código genético de tres letras
La estructura plegada de tRNA promueve susfunciones decodificadoras
A menudo se produce un apareamiento no estándarde bases entre codones y anticodones
La aminoacil-tRNA sintetasa activa los aminoácidosal unidos mediante enlaces covalentes a los tRNA 123-
Los ribosomas son estructuras sintetizadoras deproteínas
índice XVII
86Moléculas pequeñas regulan la expresión de muchos
genes bacteria nos a través de los represores deunión al DNA
La transcripción por RNA polimerasa cr54escontrolada por activadores que se unen lejos delpromotor
Muchas respuestas bacterianas son controladaspor sistemas reguladores de dos componentes
86
87
90
93
94
95
95
lE Pasos de la síntesis de proteínassobre los ribosomas
El codón de iniciación AUG es reconocido por elmetionil-tRNAiMet
La iniciación de la traducción suele ocurrir cercadel primer AUG más próximo al extremo 5' deun mRNA
Durante la elongación de la cadena cadaaminoacil-tRNA entrante se mueve a través detres sitios ribosómicos 127
La traducción es finalizada por factores de liberaciónuna vez que se alcanza un codón de terminación 129
Los polisomas y el reciclaje rápido de los ribosomasaumentan la eficiencia de la traducción
95
m Replicación del DNALa DNA polimerasa requiere un cebador para iniciar
la replicación 132El DNA bicatenario se desenrolla y las hebras hijas
se forman en la horquilla de replicación del DNA 133La helicasa, la primasa, la DNA polimerasa y otras
proteínas participan en la replicación del DNA 133La replicación del DNA suele ocurrir de manera
bidireccional a partir de cada origen
lIIl Virus:pa!ásitos del sistema genéticocelular
El rango de huéspedes de los virus es restringidoLas cápsides virales son disposiciones regulares de
uno o algunos tipos de proteína 137Los virus pueden ser clonados y contados por ensayos
en placa 138Los ciclos líticos de crecimiento vira les conducen a la
muerte de las células huéspedes 139El DNA viral se integra al genoma de la célula
huésped en algunos ciclos de crecimiento viralno líticos
116
116
117
119
119
121
122
123
125
125
126
130
131
135
137
137
141
XVIII índice
lJ.rOrganizacióncelulary bioquímica
5 Biomembranas y arquitecturacelular 147
111 Biomembranas: composición lipídicay organizaciónestructural ' 149Se pueden encontrar tres clases de lípidos en las
biomembranasLa mayoría de los lípidos y muchas proteínas tienen
movilidad lateral en las biomembranasLa composición lipídica influye en las propiedades
físicas de las membranasLos lípidos de la membrana suelen distribuirse de
manera desigual entre las hojuelas exoplasmáticay citosólica
El colesterol y los esfingolípidos se agrupan conproteínas específicas en microdominios demembrana 156
m Biomembranas:componentes proteicosy funciones básicas 157Las proteínas interactúan con las membranas de tres
maneras diferentesLas hélices exinmersas en la membrana son las
principales estructuras secundarias de la mayoríade las proteínas transmembrana 158
En las porinas múltiples cadenas ~forman "barriles"que atraviesan la membrana 160
Las cadenas hidrocarbonadas unidas en formacovalente anclan algunas proteínas a lasmembranas
Todas las proteínas transmembrana y losglucolípidos están orientados asimétricamenteen la bicapa
-Las interacciones con el citoesqueleto impiden lamovilidad de las proteínas integrales demembrana
Los motivos de unión a lípidos ayudan a dirigirlas proteínas periféricas a la membrana
La membrana plasmática cumple muchas funcionescomunes en todas las células
150
152
153
155
157
160
161
162
162
164
IIJ Orgánulos de la célula eucarionteLos endosomas toman macromoléculas solubles
del exterior de la célulaLos lisosomas son orgánulos acídicos que contienen
una batería de ep,zimas degradativasLos peroxisomas d~gradan ácidos grasos y
compuestos tóxicos 168El retículo endoplasmático es una red de membranas
internas interconectadas 168El complejo de Golgi procesa y clasifica las proteínas
secreta das y de membrana 169Las vacuolas vegetales almacenan moléculas pequeñas
y le permiten a una célula alargarse con rapidez 170
165
165
165
I
J
El núcleo contiene el genoma de DNA, el aparatosintetizador de RNA y una matriz fibrosa
Las mitbcondrias son los sitios principales deproducción de ATP en las células aeróbicas 171
Los cloroplastos contienen compartimientos internosen los cuales tiene lugar la fotosíntesis 172
171
L1I Elcitoesqueleto: componentes yfunciones estructurales 173Tres tipos de filamentos componen el citoesqueleto 174Los filamentos del citoesqueleto están organizados en
haces y retículo s 176Los microfilamentos y las proteínas de unión a la
membrana forman un esqueleto subyacente a lamembrana plasmática
Los filamentos intermedios sostienen la membrananuclear y ayudan a conectar las células para formar~~ In
Los microtúbulos se extienden desde los centrosomasy organizan ciertas estructuras subcelulares 177
176
m Purificación de las células y de suspartes 178La cito metría de flujo separa distintos tipos celulares 178La ruptura de las células libera sus orgánulos y
demás elementos celularesLa centrifugación puede separar muchos tipos de
orgánulosLos anticuerpos específicos de orgánulos son útiles
para preparar orgánulos altamente purificados 181Las proteínas pueden ser extraídas de las membranas
por la acción de detergente s o soluciones salinasconcentradas
180
181
182
mVisualización de la arquitectura celular 184Un microscopio detecta, magnifica y discrimina
objetos pequeñosLas muestras para un microscopio se deben fijar,
seccionar y teñir para obtener imágenes dedetalles subcelulares 185
La microscopia de contraste de fase y la de contrastede interferencia diferencial visualizan célulasvivas no teñidas
El microscopio de fluorescencia puede localizar ycuantificar moléculas específicas en células vivasy fijadas
La microscopia de barrido confocal y la dedesconvulsión proveen imágenes más nítidasde objetos tridimensionales
LaI"~solución del microscopio electrónico detransmisión es muy superior a la del microscopioóptico
La microscopia electrónica de muestras recubiertascon metales puede revelar rasgos superficialesde las células y de sus componentes
Se pueden construir modelos tridimensionales apartir de imágenes del microscopio
184
186
187
189
190
192
192
-
I
6 Integraciónde célulasentejidos
DIAdhesión entre células y entre célulay matriz:una visión generalLas moléculas de adhesión celular se unen entre sí
y con las proteínas intracelularesLa matriz extracelular participa en la adhesión y
en otras funcionesLa diversidad de los tejidos animales depende de
la evolución de moléculas de adhesión condiversas propiedades 201
197
199
199
201
mTejidos epiteliales laminares: unionesy moléculas de adhesiónLas uniones especializadas ayudan a definir la '
estructura y función de las células epitelialesLas adhesiones homófilas dependientes del Cal+
entre células, en las uniones adhesivas y en losdesmosomas son mediadas por las cadherinas 204
Las uniones estrechas sellan las cavidades corporalesy restringen la difusión de los componentes de lamembrana
Las diferencias en la permeabilidad de las unionesestrechas pueden controlar el pasaje de moléculaspequeñas a través del epitelio 208
Muchas interacciones entre célula y matriz y algunasentre células son mediadas por integrinas 208
201
202
206
m La matriz extracelular de las láminasepitelialesLa lámina basal proporciona un soporte para las
láminas epitelialesEl colágeno tipo IV que forma láminas es el
componente estructural principal de la láminabasal
La laminina, una proteína multiadhesiva de lamatriz, ayuda a establecer enlaces cruzados entrelos componentes de la lámina basal
Los proteoglucanos secretados y los de la superficiecelular son expresados por muchos tipos decélula .
Las modificaciones en las cadenas de glucosamino-glucanos (GAG) pueden determinar las funcionesde los proteoglucanos 215
209
210
211
212
213
DI: La matriz extracelular de los tejidosno epitelialesLos colágenos fibrilares son las principales proteínas
fibrosas de la matriz extracelular del tejidoconectivo
La formación de las fibrillas de colágeno comienzaen el retículo endoplasmático y se completa fuerade la célula 217
Los colágenos tipos I y 11forman diversas estructurasy se asocian con distintos colágenos no fibrilares 218
216
217
m Crecimiento y uso de los cultivoscelulares'El cultivo de células animales requiere medios ricos
en nutrientes y superficies sólidas especialesLos cultivos celulares primarios y las cepas celulares
tienen un período de vida limitado 236Las células transformadas proliferan indefinidamente
en un cultivo 236Las células híbridas denominadas hibridomas
producen abundantes anticuerpos monoclonales 237El medio HAT suele utilizarse para aislar células
híbridas
índice
El hialuronano resiste la compresión y facilita lamigración celular
La asociación de hialuronano y proteoglucanosforma agregados complejos grandes
Las fibronectinas conectan muchas células acolágenos fibrosos y otros componentes.matriciales .;:
mInteracciones adhesivas y célulasno epitelialesLas estructuras adhesivas que contienen integrina
conectan física y funcionalmente la matrizextracelular y el citoesqueleto en las células noepiteliales
La diversidad de las interacciones entre integrina yligando contribuye a numerosos procesosbiológicos
La adhesión entre célula y matriz es modulada porvariaciones en la actividad de unión y por lacantidad de integrinas
Las conexiones moleculares entre la matrizextracelular y el cito esqueleto son defectuosasen la distrofia muscular
La adhesión entre células independiente de Cal+enlos tejidos neuronales y en otros tejidos esmediada por CAM de la superfamilia deinmunoglobulinas
El movimiento de los leucocito s hacia el interiorde los tejidos depende de una secuencia precisade diversas combinaciones de interaccionesadhesivas
Las uniones de hendidura compuestas de conexinasles permiten a las moléculas pequeñas pasar entrelas células adyacentes 229
rI:t Tejidos vegetalesLa pared de la célula vegetal es un laminado de
fibrillas de celulosa en una matriz deglucoproteínas
La pérdida de rigidez de la pared celular permitela elongación de las células vegetales
Los plasmodesmos conectan directamente el citosolde células adyacentes en las plantas superiores
Sólo unas pocas moléculas adhesivas han sidoidentificadas en las plantas
XIX
219
219
220
223
223
225
225
226
227
227
231
232
232
233
234
235
235
239
xx índice
7 Transportede iones y moléculaspequeñas a través de lasmembranas celulares 245
mPanorama general del transporte demembrana 246Algunas moléculas atraviesan las membranas por
difusión pasivaLas proteínas de membrana median el transporte
de la mayoría de las moléculas y de todos losiones a través de las biomembranas
Varias características distinguen el transporteuniporte de la difusión pasiva
El uniportador GLUT1 transporta glucosa hacia elinterior de la mayoría de las células de mamíferos 249
El genoma humano codifica una familia de proteínasGLUT exportadoras de azúcar 250
Las proteínas exportadoras pueden estar enriquecidasdentro de células y membranas artificiales 250
246
246
248
11mBombas impulsadas por ATPy elambiente iónico intracelular
Distintas clases de bombas exhiben propiedadesestructurales y funcionales características
Las bombas iónicas impulsadas por ATP generanlos gradientes iónicos a través de las membranascelulares y los mantienen
La Caz+-ATPasa de los músculos bombea ionesdesde el citosol hacia el interior del retículosarcoplasmático
La activación mediada por calmodulina de laCaz+-ATPasade la membrana plasmática conducea la salida rápida de Caz+ 256
La Na+/K+-ATPasa mantiene las concentracionesintracelulares de Na+yK+en las células animales 256
Las H+ATPasas de clase V bombean protones a- través de las membranas lisosómicasy vacuolares 257Las permeasas bacterianas son proteínas ABC que intro-
ducen diversos nutrientes desde el medio ambiente 258Se conocen alrededor de 50 bombas ABC de
moléculas pequeñas en los mamíferosLas proteínas ABC que exportan sustratos solubles
en lípidos podrían operar por un mecanismo deflipasas
252
252
253
254
258
259
111 Canales iónicos no regulados ypotencial de membrana en reposoEl movimiento selectivo de iones crea una diferencia
de potencial eléctrico transmembranaEl potenciaL de membrana en las células animales
depende en gran medida de los canales del K+ enreposo
Los canales iónicos contienen un filtro selectivoformado a partir de hélices (J.transmembranay segmentos P conservados
La técnica del pinzamiento zonal de membrana(patch clamp) permite la medición de los
260
261
262
263
movimientos iónicos a través de canalesindividuales
Los canales iónicos nuevos pueden ser caracterizadospor una combinación de expresión de ovocitosy la técnica del patch clamp
La entrada de Na+ en las células de mamíferostiene una variación de la energía libre (Lle)negativa
265
266
267
111 Cotransporte mediante simportadoresy antiportadores 268Los simportadores ligados al Na+transportan
aminoácidos y glucosa hacia el interior de lascélulas animales en contra de gradientes altosde concentración
El antiportador ligado al Na+ exporta Caz+desdelas células del músculo cardíaco
Varios cotransportadores regulan el pH citosólicoNumerosas proteínas transportadoras permiten que
las vacuolas vegetales acumulen metabolitos y iones 270
268
269269
m Movimientos del aguaLa presión osmótica causa el movimiento del agua
a través de las membranasDiferentes células tienen diversos mecanismos
para controlar su volumen 272Las acuaporinas aumentan la permeabilidad del agua
de la membrana celular 273
271
271
IIJ Transporte transepitelialSerequierenmúltiplesproteínastransportadoraspara
mover glucosa y aminoácidos a través del epitelio 274La terapia de rehidratación simple depende del
gradiente osmótico creado por la absorción deglucosa y Na+ 275
Las células parietales acidifican el contenido gástricomientras mantienen un pH citosólico neutro 275
274
IIJ Canales iónicos regulados por voltaje ypropagaciónde potencialesde acciónen laséélulasnerviosas 276Regionesespecializadasde las neuronas llevan a
cabo diferentes funcionesLa magnitud del potencial de acción es cercana al
ENa '
La apertura y el cierre secuencial de los canales delNa+ y del K+regulados por voltaje generanpotenciales de acción 279
Los potenciales de acción se propagan unidireccional-mente sin disminución 281
Las células nerviosas pueden conducir muchospotenciales de acción en ausencia de ATP
Todos los canales iónicos regulados por voltajetienen estructuras similares
Las hélices (J.S4 sensoras de voltaje se mueven enrespuesta a la despolarización de la membrana
El movimiento del segmento inactivador del canalhacia el interior del poro abierto bloquea el flujode iones
276
278
282
282
283
284
---J
La mielinización incrementa la velocidad deconducción del impulso
Los potenciales de acción "saltan" de nodo a nodoen los axones mielinizados
m Neurotransmisores receptores y proteínastransportadoras en la transmisión de señalesen las sinapsis 287Los neurotransmisores son transportados en vesículas
sinápticas por proteínas antiportadoras ligadasa H+
La entrada de Ca2+a través de los canales del Ca2+regulados por voltaje desencadena la liberaciónde neurotransmisores
La señalización en las sinapsis es usualmenteterminada por degradación o recaptación de losneurotransmisores ,-
La apertura de los canales de cationes regulados'por acetilcolina conduce a la contracciónmuscular
Las cinco sub unidades en el receptor nicotínicode acetilcolina contribuyen al canal iónico
Las células nerviosas toman una decisión de todoo nada para generar un potencial de acción
El sistema nervioso utiliza circuitos de señalizacióncompuestos de múltiples neurona s
284
286
287
288
290
290
291
293
294
si Energética celular 301
111 Oxidación de la glucosa y de los ácidosgrasos a CO2 304Las enzima s citosólicas convierten la glucosa en
piruvato durante la glucólisisEl metabolismo anaerobio de cada molécula de
glucosa produce sólo dos moléculas de ATPLas mitocondrias poseen dos membranas distintas
desde el punto de vista estructural y funcionalEl acetil CoA derivado del piruvato es oxidado para
producir CO2 y coenzimas reducidas en lamitocondria
Los transportadores de la membrana mitocondrialinterna permiten la incorporación de electronesa partir del NADH citosólico
La oxidación mitocondrial de los ácidos grasos estáacoplada a la formación de ATP
La oxidación peroxisómica de ácidos graso s nogenera ATP
La velocidad de oxidación de la glucosa se ajustapara satisfacer las necesidades de ATP de la célula 313
El)Transportede electrone~ y generaciónde la fuerzaprotón-motriz 315La fuerza protón-motriz en la mitocondria se debe
principalmente a ungradiente de voltaje a travésde la membrana interna
El transporte de electrones en la mitocondria estáacoplado a la translocación de protones
304
305
307
309
311
312
313
317
317
índice XXI
Los electrones fluyen desde el FADH2 Yel NADH al°2 a través de una serie de cuatro complejosmultiproteicos
Los potenciales de reducción de los transportadoresde electrones favorecen el flujo de electronesdesde el NADH hacia el °2 ,321
La CoQ y tres complejos transportadQres de 'electronesbombean protones hacia afuera d'é la matrizmitocondrial
El ciclo Q incrementa el número de protonestranslocados a medida que los electronesfluyen a través del complejo CoQH2-citocromo ereductasa 323
111 Generación de la fuerza protón-motrizpara procesos que requieren energía 325Algunas proteínas de la membrana plasmática
bacteriana catalizan el transporte de electronesy la síntesis acoplada de ATP
La ATP sintasa comprende dos complejosmultiproteicos denominados Fa y F¡
La rotación de la subuniqad y de F¡, conducida porlos movimientos de protones a través de Fa,impulsa la síntesis de ATP 327
El intercambio de ATP-ADP a través de la membranamitocondrial interna es impulsado por la fuerzaprotón-motriz
La velocidad de oxidación mitocondrial sueledepender de los niveles de ADP
La mitocondria de la grasa parda contiene undesacoplante de la fosforilación oxidativa
mEtapas de la fotosíntesis y pigmentosque absorben luzLa fotosíntesisen las plantas se lleva a cabo en las
membranas tilacoidesTres de las cuatro etapas de la fotosíntesis se
producen sólo durante la iluminaciónCada fotón de luz tiene una cantidad definida de
energíaLos fotosistemas comprenden un centro de
reacción y complejos asociados de recolecciónde luz
El transporte fotoelectrónico desde el centrode reacción energizado de la clorofila a produceuna separación de cargas
Los complejos de recolección de luz incrementanla eficiencia de la fotosíntesis
mAnálisis molecular de los fotosistemas 336El único fotosistema de las bacterias violetas genera
una fuerza protón-motriz pero no O2 336Los cloroplastos contienen dos fotosistemas
funcional y espacialmente distintosEl flujo lineal de electrones a través de ambos
fotosistemas de las plantas, PSII y PSI, genera unafuerza protón-motriz, °2 y NADPH 339
Un complejo productor de oxígeno se localiza sobrela superficie luminal del centro de reacción PSII 339
318
322
326
326
329
330
330
331
331
332
333
333
334
335
338
XXII índice
El flujo cíclico de electrones a través del PSI generauna fuerza protón-motriz, pero no NADP ni °l
La actividad relativa de los fotosistemas 1y 11estáregulada
mMetabolismo del CO2 durantela fotosíntesis
La fijación del COl se produce en la estroma delos doroplastos
La síntesis de sacarosa por incorporaciówdel COlfijado se completa en el citosol
La luz y la rubisco activasa estimulan la fijaciónde COl
La fotorrespiración, que compite con la fotosíntesis,está reducida en las plantas que fijan el COlpor la vía C4
La sacarosa es transportada desde las hojas a travésdel floema a todos los tejidos vegetales
ID) Genética y biología molecular
340
340
342
342
344
344
345
347
91 Técnicas de genética moleculary genómica 351
EIIAnálisisgen ético de mutaciones paraidentificar y estudiar genes "352
Los alelos mutantes recesivos y dominantes porlo general tienen efectos opuestos en la funcióndel gen
La segregación de mutaciones en experimentosde cruzas de cepas revela si son dominantes oreceSlvas
Las mutaciones condicionales pueden utilizarsepara estudiar genes esenciales en la levadura
Las mutaciones letales recesivas en diploides puedenidentificarse por endogamia y mantenerse en losheterocigotos
Los análisis de complementación determinan sidistintas mutaciones recesivas se encuentranen el mismo gen
Los mutantes dobles son útiles para la valoracióndel orden en el cual funcionan las proteínas
La supresión genética y la letalidad sintética puedenrevelar proteínas interactuantes o redundantes
IIJ Clonación del DNA mediante métodosde DNArecombinante 361Las enzimas de res~ricción y las DNA ligasas
permiten la inserción de los fragmentosde DNA en los vectores de clonación
Los plásmidos de E. coli son vectores apropiadospara la donación de fragmentos aislados de DNA 363
Los bacteriófagos Poson vectores que permiten laconstrucción eficiente de grandes genotecasde DNA
353
354
356
357
357
358
359
361
364
Los cDNA preparados por transcripción inversade los mRNA celulares pueden ser donadospara preparar genotecas de cDNA
Las genotecas pueden analizarse mediantehibridación a sondas de oligonudeótidos
Las sondas de oligonudeótidos se diseñan tomandocomo base secuencias proteicas parciales
Las genotecas de levadura pueden construirse convectores lanzaderas (shuttle) y detectarse porcomplementación funcional
365
367
368
369
IIJ Caracterización y uso de fragmentosclonados de DNA 371La electroforesis en gel permite la separación del
DNA del vector de los fragmentos donadosLas moléculas de DNA donado son secuenciadas
con rapidez mediante el método de terminaciónde cadena o método didesoxi
La reacción en cadena de la polimerasa amplificauna secuencia específica de DNA a partir de unamezcla compleja
Las técnicas de inmunotransferencia permiten ladetección de fragmentos de DNA y mRNAespecíficos con sondas de DNA 376
Los sistemas de expresión de E. coli pueden producirgrandes cantidades de proteínas a partir de genesdonados 377
Los vectores de expresión plasmídicos pueden diseñarsepara utilizados en células animales 378
371
372
375
f!I Genómica: análisisamplio del genoma,de la estructura de genes y de laexpresiónLas secuencias almacenadas sugieren funciones de
genes y proteínas de identificación recienteLa comparación de secuencias relacionadas de
especies diferentes puede otorgar claves acercadel parentesco evolutivo entre proteínas
Los genes pueden identificarse dentro de secuenciasdel DNA genómico
El tamaño del genoma de un organismo no estádire~;tamente relacionado con su complejidadbiológica
Las micromatrices de DNA pueden utilizarse paraevaluar la expresión de muchos genes de una vez 385
El análisis de grupos (clusters) de experimentos deexpresión múltiple identifica genes corregulados 386
380
380
382
383
384
m Inactivación de la función de genesespecíficos en los eucariontes
Los genes de levaduras normales pueden serreemplazados con alelos mutantes medianterecombinación homóloga
La transcripción de genes ligados a un promotorregulable puede controlarse experimentalmente 388
Se pueden inactivar permanentemente genes específicosen la línea germinal de ratones 389
La recombinación de células somáticas puede inactivargenes en tejidos específicos 390
387
387
-
Los alelos dominantes negativos pueden inhibirfuncionalmente algunos genes
Las moléculas de RNA de hebra doble puedeninterferir en la función génica al seleccionar elmRNA para su destrucción
m Identificación y localización de genesde enfermedades humanas 394Muchas enfermedades hereditarias muestran uno
de los tres patrones principales de herenciaEl análisis de recombinación puede posicionar genes
sobre un cromosomaLos polimorfismos del DNA se utilizan en el mapeo
de ligamiento de mutaciones humanasLos estudios de ligamiento pueden mapear genes de
enfermedades con una resolución de alrededor de1 centimorgan 397
Senecesitaun análisis posterior para localizar el >
gen de una enfermedad en el DNA clonadoMuchas enfermedades hereditarias son el resultado
de múltiples defectos genéticos
391
393
395
396
396
398
398
1 O I Estructuramolecular de genesy cromosomas 405
mil Definición molecular de gen 406La mayoría de los genes eucariontes producen mRNA
monocistrónicos y contienen intrones largos 406En los genomas eucariontes se encuentran unidades
de transcripción simples y complejas
mil Organización cromosómica de losgenes y del DNA no codificadorLos genomas de numerosos organismos contienen
mucho DNA no funcionalLos genes codificadores de proteínas pueden ser
solitarios o pertenecer a una familia de genesLos genes repetidos en tándem codifican rRNA,
tRNA e histonasLa mayoría de los DNA de secuencia simple se
concentra en localizaciones cromosómicasespecíficas 412
El (ingerprinting del DNA depende de las diferenciasen la longitud de los DNA de secuencia simple 413.DNA móvil
El movimiento de elementos móviles involucraal DNA o a un intermediario del RNA
Los elementos móviles que se mueven como DNAestán presentes en los procariontes y en loseucariontes
Algunos retrotransposones contienen LTR y secomportan como retróvirus intracelulares
Los retrotransposones que carecen de LTR semueven por un mecanismo distinto
407
408
408
409
411
414
414
415
417
420
índice XXIII
Es probable que los elementos de DNA móvileshayan tenido una influencia significativa sobrela evolución
m Organización estructural de loscromosomas eucariontes
El DNA nuclear de los eucariontes se ¿socia conproteínas histonas para formar cromatina
La cromatina existe en las formas condensada yextendida
La modificación de las colas de histona controlala condensación de la cromatina 426
Las proteínas no histonas proporcionan un armazónestructural para los bucles largos de cromatina 427
La cromatina contiene pequeñas cantidades de otrasproteínas además de las histonas y de las proteínasdel armazón 429
Los cromosomas eucariontes contienen una moléculalineal de DNA 429
422
424
424
424
mil Morfología y elementos funcionales delos cromosomas eucariontes 430El número, el tamaño y la forma de los cromosomas
en metafase son específicos de especie 430Durante la metafase, los cromo sornas pueden
distinguirse por los patrones de bandas y lacoloración
Los cromosomas politénicos en interfase surgen poramplificación del DNA 433
La heterocromatina consiste en regiones cromosómicasque no se desenrollan 433
Se requieren tres elementos funcionales para lareplicación y la herencia estable de cromosomas 433
Las secuencias de los centrómeros varían enormementeen longitud 435
La adición de secuencias teloméricas por la telomerasaevita el acortamiento de los cromosomas 435
Los cromosomas artificiales de levadura se puedenutilizar para clonar fragmentos de DNA demegabases de longitud
mil DNA de los orgánulosLa mitocondria contiene múltiples moléculas de
mtDNAEl mtDNA es heredado en forma citoplasmática
y codifica rRNA, tRNA y algunas proteínasmitocondriales 438
El tamaño y la capacidad de codificación del mtDNAvarían considerablemente en los diferentesorganIsmos
Los productos de los genes mitocondriales no sonexportados
Los códigos genéticos mitocondriales difieren delcódigo nuclear estándar
Las mutaciones en el DNA mitocondrial causanvarias enfermedades genéticas en los sereshumanos
Los cloroplastos contienen DNA circulares grandesque codifican más de cien proteínas
431
437
438
438
439
440
441
441
442
XXIV índice
11 Control transcripcional de laexpresión génica 447
DII Panoram.a general del control génicoen los eucariontes y las RNA polimerasas 448La mayoría de los genes de los eucariontes superiores
se regulan mediante el control de su transcripción 448Los elementos reguladores del DNA en 10s
eucariontes a menudo se encuentran a kilo basesde los sitios de inicio
Tres polimerasas catalizan la formación de RNAdiferentes en los eucariontes
La subunidad más grande de la RNA polimerasa11tiene una repetición carboxilo terminal esencial 452
La RNA polimerasa 11inicia la transcripción en lassecuencias de DNA correspondientes al casquete5' de los mRNA .
a Secuencias reguladorasen losgenes codificantes de proteínasLa caja TATA, los iniciadores y las islas CpG
funcionan como promotores en el DNAeucarionte
Los elementos proximales del promotor ayudana regular los genes eucariontes
Los amplificadores distantes a menudo estimulan latranscripción por RNA polimerasa 11
La mayoría de los genes eucariontes están reguladospor múltiples elementos de controltranscripcional
IIEJActivadores y represores de latranscripción .
Los ensayos de huellas de DNA (footprinting) deretardo en gel (gel shift) detectan las interaccionesentre las proteínas y el DNA 458
Los activadores son proteínas modulares compuestasde dominios funcionales diferentes 461
Los represores son la inversa funcional de losactivadores
Los dominios de unión al DNA pueden clasificarseen varios tipos estructurales
Las interacciones del factor de transcripciónincrementan las opciones del control génico 465
Dominios de activación y represión estructuralmentediversos regulan la transcripción 467
Los complejos multiproteicos se forman sobrelos amplificad'ores
ll!ilniciación de la transcripción porla RNApolimerasa11
Los factores generales de transcripción ubican lasRNA polimerasas 11en los sitios de inicio y asistenen la iniciación 469
I
449
450
453
454
454
455
456
457
458
462
463
468
469
El ensamblaje secuencial de proteínas forma elcomplejo de preiniciación de la transcripciónde la Poi 11in vitro
La iniciación de la transcripción in vivo mediante lapolimerasa 11requiere proteínas adicionales
m Mecanismos moleculares de laactivación y represión de latranscripciónLa formación de la heterocromatina silencia la
expresión génica en los telómeros, cerca de loscentrómeros y en otras regiones
Los represores pueden dirigir la desacetilaciónde las histonas en genes específicos
Los activad ores pueden dirigir la acetilación de lashistonas en genes específicos
Las modificaciones de residuos específicos en lascolas de histonas controlan la condensaciónde la cromatina
Los factores de remo delación de la cromatinaayudan a activar o reprimir algunos genes
El complejo mediador forma un puente molecularentre los dominios de activación y la Poi 11
La transcripción de muchos genes requiere la uniónordenada de activadores y la acción decoactivadores
El sistema de dos híbridos de las levadurasaprovecha la flexibilidad del activador paradetectar cDNA que codifican proteínas eninteracción-Regulación de la actividad de los
factores de transcrJpciónTodos los receptores nucleares comparten una
estructura dominio en comúnLos elementos de respuesta de los receptores
nucleares contienen repeticiones invertidaso directas
La unión de la hormona a un receptor nuclearregula su actividad como factor de transcripción 483
DII Elongación regulada y terminaciónde la transcripciónLa transcripción del genoma del HIV está regulada
por un mecanismode antiterminaciónEn algunos genesde inducción rápida se produce
una pausa proximal al promotor de la RNApolimerasa 11
l1li Otros sistemas de transcripción enlos eucariontes
La iniciación de la transcripción por Poi 1y Poi III esanáloga a la de la Poi 11 486
El DNA mitocondrial y el de los cloroplastos sontranscriptos por RNA polimerasas específicasde los orgánulos
469
470
471
471
474
475
476
476
477
478
480
481
482
483
485
485
486
486
488
-
12 IControl génicopostranscripcional ytransporte nuclear
BI Procesamiento del pre-mRNAeucarionte
493
493El casquete 5' se añade a los RNA nacientes poco
después de la iniciación por la RNA polimerasa II 493Los pre-mRNA se asocian con proteínas hnRNP
que contienen dominios de unión al RNAconservados
El corte y la poliadenilación 3' de los pre-mRNAestán estrechamente acoplados
El corte y empalme se produce en secuenciasconservadas cortas de los pre-mRNA mediante,-dosreacciones de transesterificación , 497
Los snRNA se aparean con los pre-mRNA y entre sídurante el corte y empalme de! RNA
Los empalmosomas, ensamblados a partir de lossnRNP y un pre-mRNA, llevan a cabo e! corte yempalme
La e!ongación de la cadena por la RNA polimerasaII está acoplada a la presencia de factores deprocesamiento del RNA
Las proteínas SR contribuyen a la definición deexones en los pre-mRNA largos
Los intrones del grupo II que sufrenautoprocesamiento proporcionan pistas acercade la evolución de los snRNA
La mayor parte de la transcripción y de!procesamiento del RNA tiene lugar en un númerolimitado de dominios del núcleo ce!ular de losmamíferos
Las exonucleasas nucleares degradan el RNA quees eliminado de los pre-mRNA
494
496
499
499
501
501
502
503
504
m Regulación del procesamiento delpre-mRNA
El corte y empalme alternativo del RNA es elprincipal mecanismo para regular e! procesamiento delmRNA 505
Una cascada de procesamiento del RNA reguladocontrola la diferenciacións~xualde Drosophila 505
Represores y activadores del corte y empalme delRNA controlan este procesamiento en sitiosalternativos
La edición del RNA altera las secuencias de!pre-mRNA
~ Transporte de macromoléculas através de la envoltura nuclear
Las moléculas grandes y pequeñas ingresan yabandonan el núcleo a través de los complejos delporo nuclear 509
Las importinas transportan hacia el núcleo proteínasque contienen señales de localización nuclear 510
Las exportinas transportan proteínas que contienenseñales para la salida del núcleo
504
507
508
509
512
índice XXV
El control de algunos g~nes se logra regulando eltransporte de los factores de transcripción
La mayoría de las mRNP salen del núcleo con laayuda de un exportador de mRNA
Los pre-mRNA en los empalmosomas no salendel núcleo .
La proteína Rev HIV regula el transporte de losmRNA virales no procesados "
IEII Mecanismos citoplasmáticos decontrol postranscripcionalLos micra RNA reprimen la traducción de mRNA
específicosLa interferencia del RNA induce la degradación
de los mRNA con secuencias complementariasa los RNA de hebra doble
La poliadenilación citoplasmática promuevela traducción de algunos mRNA
Los mRNA son degradados en e! citoplasmamediante varios mecanismos
Una proteína de unión al RNA sensible al hierroregula la traducción y degradación del mRNA
La degradación mediada por mutaciones sin sentidoy otros mecanismos de vigilancia de! mRNAevitan la traducción de los mRNA procesadosinadecuadamente
La localización de los mRNA permite la producciónde proteínas en regiones específicas dentro delcitoplasma
m Procesamiento del rRNA y del tRNALos genes de pre-rRNA son similares en todos
los eucariontes y funcionan como organizadoresnucleolares
Los RNA nucleolares pequeños colaboran en elprocesamiento de los pre-rRNA y en elensamblaje de las subunidades ribosómicas
Los intrones autoprocesados del grupo 1 fueron losprimeros ejemplos de RNA catalítico
En los pre-tRNA se producen escisiones,modificaciones de bases y, a veces, corte yempalme catalizado por proteínas
ID Señalizacióncelular
13 Señalización en la superficiecelular 533
Moléculas de señalización y receptoresde la superficie celular 534Las moléculas de señalizacion en los animales operan
en distancias diversas 535Los receptores activan una cantidad limitada de vías
de señalización
513
514
515
515
518
518
518
519
521 -
522
523
523
525
525
526
527
528
535
XXVI índice
Las proteínas receptoras muestran especificidadde unión del ligando y de efector
La respuesta celular máxima para una moléculade señalización puede no requerir la activaciónde todos los receptores
La sensibilidad de una célula a las señales externasestá determinada por la cantidad de receptoresde superficie
Los ensayos de fijación se utilizan para detectarreceptores y determinar sus valores de Kd
Los receptores pueden ser purificados por técnicasde afinidad o expresados a partir de genesclonados-Transducción intracelular de la señal 541
Los segundos mensajeros transportan señalesprovenientes de muchos receptores
Muchas proteínasintracelulares conservadasfuncionan en la transducción de señales
Algunos receptores y proteínas de transducciónde señales están localizados
Las respuestas celulares adecuadas dependende la interacción y la regulación de las vías deseñalización
IE!I Receptores acoplados a la proteínaGque activan oinhiben a la adenililciclasa 545La subunidad Gexde la proteína G alterna entre las
formas activa e inactivaLa adrenalina se une a varios receptores diferentes
a¿oplados a la proteína G 547Se identificaron dominios funcionales fundamentales
en los receptores y proteínas G acopladas 548La adenililciclasa es estimulada e inhibida
por complejos receptor-ligandodiferentes
La proteincinasa A activada por cAMP media variasrespuestas en diferentes células
El metabolismo del glucógeno es regulado poractivación de proteincinasa A inducida porhormona
La amplificación de la señal por lo común seproduce corriente abajo de los receptoresde la superficie celular
Varios mecanismos regulan la señalización de losreceptores acoplados a la proteína G
Las proteínas de anclaje localizan los efectos decAMP en regiones subcelulares específicas
1111 Receptores acoplados a la proteína Gque regulan a los canales iónicos 555Los receptores c~rdíacos muscarínicos para acetilcolina
activan una proteína G que abre los canales del K+556Los receptores acoplados a Gt son activados por
la luzLa activación de la rodopsina induce el cierre de los
canales catiónicos regulados por cGMPLos bastones se adaptan a niveles variados de luz
en el ambiente
536
537
538
538
539
541
542
543
544
546
549
550
550
552
553
554
556
558
560
lID Receptoresacoplados a la proteínaGque activan a la fosfolipasa e 561El inositoll,4,5-trifosfato (IP}) activa la liberación de
Ca2+desde el retículo endoplasmático 562El diacilglicerol (DAG) activa la proteincinasa
C, que regula muchas otras proteínasEl complejo Ca2+ /calmodulina media muchas
respuestas celulares para señales externasLa relajación del músculo liso vascular inducida por
señales está mediada por proteincinasa Gactivada por cGMP
e Activación de la transcripción génicapor receptores acoplados a la proteína G 565El factor de transcripción Tubby es liberado por
la activación de la fosfolipasa C 565CREB liga las señales del cAMP a la transcripción 567La arrestina unida a GPCR activa diversas cascadas
de cinasas que controlan la expresión génica
563
563
564
567
14 Vías de señalización quecontrolan la actividad
.. .genlca
I!ii Receptores del TGF~ y activacióndirecta de SmadEl TGF~ se forma por el corte de un precursor
inactivo secretadoLos receptores de señalización del TGF~ tienen
actividad de serina o treonina cinasa 575Los receptores para TGF~ tipo I activados fosforilan
a los factores de transcripción Smad 575Las oncoproteínas y las I-Smad regulan la señalizaciónSmad mediante mecanismos de retroalimentación
negativaLa pérdida de la señalización TGF~ contribuye a
la proliferación celular anormal y a la formacióndé ,tumores
I!B Receptores para citocinas y víaJAK-STAT
Los receptores para citocinas y los receptorestirosincinasas comparten muchas característicasde señalización
Las citocinas influyen en el desarrollo de muchostipos celulares
Todas las citocinas y sus receptores tienenestructuras similares y activan vías deseñalización similares 581
La genética de las células somáticas reveló que JAK ySTAT son proteínas esenciales en la transducciónde señales
Las JAK cinasas asociadas al receptor activanfactores de transcripción STAT unidos a unreceptor para cito sina
571
574
574
577
577~','
578
t'.,
",i
p1578
580
582
583
Los dominios 5H2 y PTB se fijan a secuenciasespecíficas que rodean a los residuos fosfotirosina 584
La señalización proveniente de los receptores paracitocinas es modulada por señales negativasEl receptor mutante de eritropoyetina que no puede
ser regulado negativamente conduce a un aumentodel hematocrito 586
BJ Receptoresde tirosincinasasyactivaciónde Ras 587La fijación del ligando conduce a la transfosforilación
de los receptores tirosincinasas 587La proteína Ras, una GTPasa interruptora, cicla
entre los estados activo e inactivoUna proteína adaptadora y el factor intercambiador
de nucleótido de guanina unen el receptortirosincinasaactivado a la Ras '. 589
Los estudios genéticos en Drosophila identificaroQ..proteínas de transducción de señales fundamentalescorriente abajo del receptor con actividad detirosincinasas
La fijación de la proteína 50S a la Ras inactivacausa un cambio conformacional que activa ala proteína Ras
II!I Vías MAP cinasasLas señales pasan desde una Ras activada a una
cascada de proteincinasasMAP cinasa regula la actividad de muchos factores
de transcripción que controlan a los genes derespuesta temprana
Los receptores acoplados a la proteína G transmitenseñales a la MAP cinasa en las vías deapareamiento de las levaduras
Las proteínas plataforma (scaffold) aíslan múltiplesvías de MAP cinasa en células eucariontes
1!!1 Fosfoinosítidos como transductoresde señalesLa fosfolipasa Cyes activada por algunos RTK y
receptores para citocinaEl reclutamiento de PI-3 cinasa en los receptores
estimulados por hormona conduce a la activaciónde la proteincinasa B 598
El receptor para insulina actúa a través de la víaPI-3 cinasa en concentraciones bajas de glucemia 600
La proteincinasa B activada estimula la supervivenciade las células mediante varias vías 600
La PTEN fosfatasa termina la señalización por mediode la vía PI-3 cinasa 600
El receptor para un factor de crecimiento particulara menudo está relacionado con múltiples víasde señalización
_Vías que involucranla degradaciónde la proteínainducida por la señalLa degradación inducida por señales de una
proteína inhibidora citosólica activa al factorde transcripción NF-KB
La proteólisis intramembrana regulada catalizadapor la presenilina 1 activa el receptor Notch
585
588
590
591
592
593
595
596
597
598
598
601
601
602
603
índice XXVII
Ü Modulación negativa de receptoresde señalización 605
La endocitosis de los receptores de la superficiecelular desensibiliza a las células frente a diversashormonas 605
Los receptores señuelo segregados se fijan a la .hormona y evitan la activación del receptor
15 Integración de señales ycontroles génicos
606
- Enfoquesexperimentalespara formaruna visión integral de las respuestas inducidaspor señales 612Los análisis genómicos muestran conservación
evolutiva y proliferación de genes que codificanseñales y reguladores
La hibridación in situ puede detectar cambios en latranscripción en tejidos intactos y embrionespermeabilizados 614
El análisis de las micromatrices de DNA (microarrays)puede evaluar la expresión de genes múltiples enforma simultánea
Las micromatrices de proteínas son herramientaspromisorias para monitorizar las respuestascelulares que incluyen cambios en los patronesde fijación a las proteínas
Inactivación génica sistemática mediante RNA deinterferencia
l1liRespuestas de las células frentea influencias ambientalesLa integración de múltiplessegundos mensajeros
regula la glucogenólisisLa insulina y el glucagón actúan juntos para
mantener el nivel estable de la glucemiaLa falta de oxígeno induce un programa de
respuestas celulares
l1li Control de lOs destinos celularespor cantidades graduadas dereguladoresLa señalización inductiva opera por mecanismos de
gradiente y d<;retransmisión 623Los morfógenos controlan los destinos celulares en el
desarrollo temprano de Drosophila 624La señalización recíproca entre las células del ovocito
y del folículo establece el modelado inicial enDrosophila
Dorsal nuclear y Decapentaplegic, una señalsecretada, especifican los destinos celularesdorsales y ventrales
El control transcripcional por la proteína Bicoidderivada de la madre especifica la parte anteriordel embrión
611
613
614
615
615
617
617
618
619
621
627
628
629
XXVIII índice
Los inhibidores de la traducción derivados de lamadre refuerzan el modelado anteroposteriormediado por Bicoid 630
La señalización tipo Toll activa un sistema de defensaancestral en los vegetales y en los animales 632
l1IJ Integración y control de las señales 648La competencia depende de las propiedades de las
células que les permiten responder a señalesinductivas
Algunas señales pueden inducir respuestas celularesdiversas
El desarrollo de los miembros depende de laintegración de gradientes de señales extracelularesmúltiples 650
Las señales están amortiguadas por antagonistasintracelulares y extracelulares
IIIJ Creación de límites por combinacionesdiferentes de los factores de
transcripciónLos genes gap (de hendidura) de Drosaphila se
transcriben en bandas amplias de células y seregulan entre sí
Combinaciones de proteínas gap (de hendidura)dirigen la transcripción de genes de regla par(pair-rule) en franjas
Las proteínas de segmentación maternas y cigóticasregulan la expresión de genes homeóticos (Hox) 636
El desarrollo de la flor también requiere la producciónde factores de transcripción regulada de formaespacial
1111 Creación de límites por señalesextracelulares
Dos señales secretadas, Wingless y Hedgehog, creanlímites adicionales dentro de los segmentos deembriones celulares de la mosca 639
La señalización Hedgehog, que requiere dos proteínastransmembrana, libera la represión de genes
, dianaLas señales Wnt inducen el desensamblaje de un
complejo intracelular y liberación de un factor detranscripción 642
Los gradientes de Hedgehog y el factor de crecimientotransformador ~especifican los tipos celulares en eltubo neural 643
Los proteoglucanos de la superficie celular influyenen la señalización por algunas vías
III! Inducción recíproca e inhibiciónlateralLos ligandos y los receptores para efrina de la
superficiecelular median la inducción recíprocadurante la angiogénesis
La vía de señalizaciónNotch conservada media lainhibición lateral
632
633
634
637
639
640
644
644
644
646
648
649
651
m Tránsitode membrana
16 Movimiento de proteínasen las membranas y en losorgánulos
Translocación de proteínassecretorias a través de la membranadel REUna secuencia de señalización N-terminal hidrófoba
dirige las proteínas secretorias nacientes haciael RE
La translocación cotraduccional es iniciada por dosproteínas que hidrolizan GTP
El pasaje de los polipéptidos nacientes a través deltranslocón es impulsado por la energía liberadadurante la traducción
La hidrólisis del ATP impulsa la translocaciónpostraduccional de algunas proteínas secretoriasen las levaduras
m Inserción de proteínas en la membranadel RE 666
En el RE se sintetizan varias clases topo lógicas deproteínas integrales de membrana
Secuencias internas de detención de transferenciay de señalización de anclaje determinan latopología de las proteínas de un solo pasaje
Las proteínas de pasaje múltiple tienen secuenciastopogénicas internas múltiples
Un ancla de fosfolípido mantiene algunas proteínasde la superficie celular unidas a la membrana
A menudo puede inferirse la topología de unaproteína de membrana a partir de su secuencia
Modificaciones, plegado y controlde calidad de las proteínas en el REUn oligosacárido N-ligado preformado se agrega a
muchas proteínas en el RE rugosoLas cadenas laterales del oligosacárido pueden
estimular el plegado y la estabilidad de lasglucoproteínas
Los puentes disulfuro son formados y reordenadospor proteínas de la luz del RE
Las chaperonas y otras proteínas del RE facilitanel plegado y el ensamblajede las proteínas
Las proteínas con plegado inadecuado presentesen el RE inducen la expresión de catalizadoresdel plegado de proteínas
A menudo las proteínas no ensambladas o malplegadas presentes en el RE son transportadas alcitosol para su degradación
657
659
660
661
662 b
665
666 ¡~,'I
667
669 ~,:i(:~670
671
673
f¡
~,i
673
674
675
677
678
679
m Salida de proteínas bacterianasLa ATPasa citosólica SecA empuja los polipéptidos
bacterianos a través de los translocones haciael espacio periplasmático 680
Variosmecanismos translocan las proteínas bacterianashacia el espacio extracelular 681
Las bacterias patógenas pueden inyectar proteínasen las células animales por medio del aparato desecreción tipo III
680
681
m Direccionamiento de proteínasa mitocondrias y cloroplastosElN-terminal anfipático de las secuencias de
señalización dirige las proteínas hacia la matrizmitocondrial
La incorporación mitocondrial de proteínas requi~rereceptores en la membrana externa y translocogesen ambas membranas 684
Estudios con proteínas quiméricas demuestrancaracterísticas importantes de la entrada en lasmitocondrias
Senecesita un triple aporte de energía paraincorporar proteínas a la mitocondria 686
Múltiples señales y vías dirigen las proteínas hacia loscompartimientos submitocondriales 687
El direccionamiento de las proteínas a la estromadel cloroplasto es similar al de las proteínas haciala matriz mitocondrial 691
Las proteínas son direccionadas a los tilacoides pormecanismos relacionados con la translocacióna través de la membrana de las bacterias
683
684
686
691
m Direccionamiento de las proteínasperoxisómicasUn receptor citosólico dirige las proteínas con una
secuenciaSKLen el C-terminalhacia la matriz delperoxisoma 693
Lasproteínas de la membrana y de la matriz delperoxisoma se incorporan por vías diferentes
693
694
17 Tránsitovesicu.lar, secreción yendocitosis 701
IEII Técnicas para el estudio de la víasecretorio 703El transporte de proteínas a través de la vía secretoria
puede estudiarse en las células vivas 703Los mutantes de las levaduras definen las etapas
principales y muchos componentes del transportevesicular 705
Los ensayos de transporte en sistemas libres de célulaspermiten la disección de los pasos individuales deltransporte vesicular 706
índice XXIX-Mecanismos moleculares del tránsitovesicular 707
El ensamblaje de una cubierta de proteínas conducea la formación de vesículas y a la selección demoléculas carga
Un grupo conservado de proteínas GTB.asainterruptoras controla el ensamblajeJ.'dediferentescubiertas vesiculares 709
Las secuencias de señalización sobre las proteínascarga hacen contactos moleculares específicoscon las proteínas de la cubierta 71O
Las GTPasas Rab controlan la ubicación de vesículassobre las membranas diana 711
Conjuntos apareados de proteínas SNARE median lafusión de vesículas con las membranas diana 712
La disociación de los complejos SNARE después dela fusión de la membrana es conducida por lahidrólisis de ATP
Los cambios conformacionales en proteínas decubierta viral desencadenan la fusión de lamembrana 713
IEIJ Tránsito vesicula'r en las etapas inicialesde la vía secretorio 715Las vesículas COPII median el transporte desde el RE
hacia el Golgi 716Las vesículas COPI median el transporte retrógrado
dentro del Golgi y desde el Golgi hacia el REEl transporte anterógrado a través del Golgi se
produce mediante progresión cisternal
l1liClasificación y procesamientode proteínas en las etapas finales de la víasecretorio 719
Las vesículas recubiertas de clatrina, de proteínasadaptadoras o de ambas median varios pasos deltransporte
La dinamina es necesaria para el desprendimientode las vesículas de datrina 721
Los residuos de manosa 6-fosfato dirigen las proteínassolubles a los lisosomas 721
El estudio de las enfermedades de almacenamientolisosómico reveló componentes clave de la vía declasificación lisosómica
La agregación de proteínas en el trans-Golgi puedefuncionar para clasificar proteínas en las vesículasde secreción regulada 724
Algunas proteínas experimentan un procesamientoproteolítico dyspués de dejar la red trans-Golgi 724
Diversas vías distribuyen las proteínas de membranahacia la región apical o basolateral de las célulaspolarizadas
IIIJ Endocitosismediada por receptory clasificación de las proteínasinternalizadas
Los receptores de lipoproteínas de bajadensidad y otros ligando s contienen señales declasificación que los marcan para la endocitosis
708
713
716
718
720
723
726
727
729
1I
xxx índice
El pH acídico de los endosomas tardíos hace quela mayoría de los complejos receptor-ligandose disocien
La vía endocítica distribuye el hierro a las célulassin disociar del complejo receptor-transferrinaen los endosomas
Vesículas especializadas entregan componentescelulares a los lisosomas para su degradación 732
Los retrovirus brotan desde la membrana plasmáticamediante un proceso similar a la formación deendosomas multivesiculares' 733
La transcitosis moviliza algunos ligandos endocitadosa través de tina capa de células epiteliales. 735
730
731
1m Formación y función de las vesículassinápticas 735Las vesículas sinápticas cargadas con
neurotransmisores se localizan cerca de lamembrana plasmática
Una proteína de unión al calcio regula la fusiónde vesículas sinápticas con la membranaplasmática
Las moscas mutantes que carecen de dinaminano pueden reciclar las vesículas sinápticas
736
736
738
1 81 Metabolismo y movimiento delos lípidos 743
lüL Fosfolípidos y esfingolípidos: síntesis ymovimiento intracelular 745Los ácidos grasos son precursores de los
fosfolípidos y otros componentes de la membrana 745Los ácidos grasos no esterificados se mueven dentro
de las células unidos a proteínas citosólicaspequeñas
La incorporación de ácidos grasos a los lípidos demembrana tiene lugar sobre las membranas de losorgánulos 747
Las flipasas mueven fosfolípidos desde una hojuelade la membrana a la hojuela opuesta-Colesterol: un lípido de membrana
multifuncional
746
748
750El colesterol es sintetizado por enzima s en el citosol
y en la membrana del RENumerosas moléculas bioactivas se producen a partir
del colesterol y de sus precursores biosintéticos 752El colesterol y los fosfolípidos son transportados entre
los orgánul~s mediante mecanismos independientesdel Golgi ;-' 752
lEE Movimiento lipídico hacia adentro yhacia afuera de las célulasLos transportadores de la superficiecelular ayudan a
movilizar ácidos grasos a través de la membranaplasmática
751
754
755
Las proteínas ABCmedian la salida celular defosfolípidos y colesterol
Los lípidos pueden salir o ingresar en grandescomplejos lipoproteicos bien definidos
Las lipoproteínas se producen en el RE, salen porla vía secretoria y se remodelan en la circulación 758
Las células utilizan diversos mecanismos mediadospor proteínas para incorporar lípidos asociadosa proteínas
El análisis de la hipercolesterolemia familiar revelóla vía para la endocitosis mediada por receptor departículas LDL 760
Los ésteresde colesterol en las lipoproteínas puedenser incorporados selectivamente por el receptorSR-BI
755
757
759
762
B Regulación por retroalimentación delmetabolismo lipídico celular 763El transporte del RE al Golgi y la activación
proteolítica controlan la actividad de los factoresde transcripción SREBP
Múltiples SREBP regulan la expresión de numerosasproteínas metabolizadoras de lípidos
Los miembros de la superfamilia de receptoresnucleares contribuyen a la regulación de los lípidosen las células y en el cuerpo como un todo 766
~I764
765
m Biología celular de la aterosclerosis,el infarto de miocardio y el accidentecerebrovascular 767La inflamación arterial y la incorporación celular
de colesterol marcan las etapas iniciales de laaterosclerosis
Las placas ateroscleróticas pueden impedir el flujosanguíneo y conducir a infarto de miocardioy accidente cerebrovascular 769
La captación de LDL (colesterol malo) independientede LDLR lleva a la formación de célulasespumosas 770
El transporte inverso del colesterol mediante la HDL(colesterolbueno) protege contra la aterosclerosis770
Dos'tratamientos para la aterosclerosisse basan en elmetabolismo del colesterol celular regulado porSREBP
768
771
mICitoesqueleto
19 Microfilamentos y filamentosintermedios 779
mI Estructuras de actinaLa actina es antigua, abundante y está muy
conservada 780Los monómeros de actina G se ensamblan para formar
largos polímeros helicoidales de actina F 781
780
La actina F presenta polaridad estructural yfuncional
Los dominios CH y otras proteínas organizan losmicrofilamentos en haces y retículos.Dinámicadel ensamblajede actina 784
La polimerización de actina in vitro se efectúaen tres pasos
Los filamentos de actina crecen con mayor rapidezen el extremo (+) que en el extremo (-)
Toxinas que alteran el equilibrio entre losmonómeros de actina
La polimerización de actina está regulada porproteínas que se unen a la actina G
Lasproteínas seccionadoras se unen a los filamentosy crean nuevos extremos de actina
Lasproteínas que recubren la actina estabilizan laactina F
Lasproteínas Arp2/3 ensamblan filamentosramificados
Losmovimientos intracelulares y los cambios en laforma celular son dirigidos por la polimerizaciónde la actina
l1IJ Movimientoscelularesimpulsadospormiosina 791Lasmiosinas son una gran superfamilia de proteínas
motoras mecanoquímicas 791Lascabezas de miosina caminan sobre los filamentos
de actina con pasos discretos 793Lasvesículasunidas a miosina son transportadas sobre
filamentos de actina 794Laactina y la miosina 11forman haces contráctiles
en las células no muscularesEnel músculo esquelético los filamentos gruesos y
delgados están ordenados y se deslizan unos sobreotros durante la contracción 797
La contracción el músculo esquelético está reguladapor Cal+y por proteínas que se unen a la actina 798
Losmecanismos dependientes de miosina controlanla contracción en el músculo liso y en las célulasno musculares
DJ Locomocióncelular.Elmovimiento celular coordina la generación de
fuerza y la adhesión de la célulaEn el movimiento ameboide intervienen transiciones
gel-solreversibles de los retículo s de actina 803La migración de las células es coordinada por señales
externas y vías de transducción de señales 803
mFilamentos intermediosLosfilamentos intermedios difieren de otras fibras
citoesqueléticas en estabilidad, tamaño yestructura
Lasproteínasde los filamentos intermedios seclasifican de acuerdo con su distribución entejidos específicos
782
782
784
785
786
786
787
788
788
789
796
799
800
801
805
806
806
índice XXXI
Todas las proteínas de los filamentos intermediostienen un dominio central conservado y seorganizan de modo similar
Los filamentos intermedios son dinámicosDiversas proteínas establecen enlaces cruzados entre
los filamentos intermedios y otras estructurascelulares ,
Los retículo s de FI forman varias estructur.as desoporte y se conectan a las membranas celulares 810
La alteración de las redes de queratina produceampollas
808809
810
811
20 IMicrotúbulos 817
mi Organizacióny dinámica de losmicrotúbulosSubunidades heterodiméricas de tubulina componen
la pared de los microtúbulosEl ensamblaje y el desarmado de los microtúbulos
tiene lugar en mayor medida en el extremo (+) 820La inestabilidad dinámica es una propiedad intrínseca
de los microtúbulos 822Numerosas proteínas regulan la dinámica de los
microtúbulos y su unión cruzada a otrasestructuras
La colchicina y otros fármacos alteran la dinámicade los microtúbulos
Los MTOC orientan la mayor parte de losmicrotúbulos y determinan la polaridad celular 825
El complejo en anillo de y-tubulina nuclea lapolimerización de las subunidades de tubulina
Los microtúbulos organizan los orgánulos y lasvesículas citoplasmáticas 828
mi Movimientos impulsados por cinesinay dineína 829El transporte axónico a lo largo de los microtúbulos
tiene lugar en ambas direccionesLa cinesina 1 impulsa el transporte anterógrado de
vesículas en los axonesLa mayor parte de las cinesinas son proteínas
motoras que se desplazan hacia el extremo (+)Las dineínas citosólicas son proteínas motoras
dirigidas al extremo (-) que se unen a su cargaa través de la dinactina . 833
Varias proteínas motoras a veces transportan la mismacarga 834
Los cilios y los flage}os de los eucariontes contienenun centro formado por un doblete de microtúbulostachonado con dineínas axonémicas 835
El movimiento rítmico de cilios y flagelos se producepor el deslizamiento controlado de los dobletes demicrotúbulos externos 837
~ Dinámicade losmicrotúbulosy proteínasmotorasen la mitosis 838El aparato mitótico es una máquina de microtúbulos
para separar los cromosomas 839
818
819
823
825
827
829
831
832
XXXII índice
El cinetocoro es un complejo proteico del centrómeroque captura y colabora en el transporte de loscromosomas 841
Los centrosomas duplicados se alinean y comienzan asepararse en la profase 841
La formación del huso mitótico de la metafase requiereproteínas motoras y microtúbulos dinámicos 843
En la anafase los cromosomas se separan y el huso seelonga 845
Los microtúbulos y los microfilamentos trabajan encooperación durante la citocinesis '
Las células vegetales reorganizan sus microtúbulos yconstruyen una nueva pared celular durante lamitosis
847
848
mi)I Ciclo celular y control dela proliferación celular
21 Regulacióndel ciclo celulareucarionte 853- Panorama general del ciclo celular
y su controlEl ciclo celular es una serie ordenada de
acontecimientos que conducen a la replicacióncelular
La fosforilación y la degradación regulada de lasproteínas controla el pasaje a través del ciclocelular
Se usaron diversos sistemas experimentales paraidentificar y aislar las proteínas de control del ciclocelular 856
854
854
855
11
EDr~ Estudiosbioquímicos con ovocitos,huevos y embriones tempranos 858El factor promotor de la maduración (MPF) estimula
la maduración meiótica de los ovocitos y la mitosisde las células somáticas 859
La ciclina mitótica se identificó primero en embrionestempranos de erizo de mar 860
Los niveles de ciclina B y la actividad cinasa del factorpromotor de la mitosis (MPF) cambian juntos enextractos de huevos de Xenopus en ciclo 861
El complejo promotor de la anafase (APe) controla ladegradación de las ciclinas mitóticas y la salidade la mitosis 862
al.' Estudiosgenéticos con S.pomba 864Un complejomuy conservado similar al MPF controla
la entrada el}°1amitosis en S. pombe 865La fosforilación de la sub unidad CDK regula la
actividad cinasa del MPF 865Los cambios de conformación inducidos por la unión
y la fosforilación de la ciclina aumentan la actividaddel MPF 866
Otros mecanismos también controlan la entrada en lamitosis regulando la actividad del MPF 867
.fJ:I! Mecanismos moleculares deregulación de los eventos mitóticos 868
La fosforilación de laminas nucleares y otras proteínaspromueve los eventos mitóticos tempranos 868
La separación de las cromátidas hermanas inicia laanafase 870
El reensamblaje de la envoltura nuclear y la citocinesisdependen de la actividad sin oposición de unafosfatasa constitutiva- Estudiosgenéticos con S. cerevisiae 874
Una cinasa dependiente d.eciclina (CDK) esfundamental para la entrada en fase S deS. cerevisiae
Tres ciclinas de Gj se asocian con la CDK deS. cerevisiae para formar factores promotoresde fase S
La degradación del inhibidor de fase S desencadenala replicación del DNA
Múltiples ciclinas dirigen la actividad cinasa de laCDK de S. cerevisiae durante diferentes fases delciclo celular 878
La fosfatasa Cdc14 promuéve la salida de la mitosis 879La replicación en cada origen comienza solo una vez
durante el ciclo celular 879
~ Control del ciclo celular en las célulasde mamífero881El punto de restricción de los mamíferos es análogo al
START de las células de levadura 882Numerosas CDK y ciclinas regulan el pasaje de células
de mamífero por el ciclo celular 883La expresión regulada de dos clases de genes hace
retornar las células de mamífero en Goal ciclocelular
El pasaje a través del punto de restricción dependede la fosforilación de la proteína Rb supresorad~ tumores 884
La cic1ina A es necesaria para la síntesis de DNA y laCDK1 para la entrada en la mitosis 885
Dos tipos de inhibidores de los complejosciclina-CDK contribuyen al control del ciclocelular en los mamíferos
.1 Puntos de control en la regulación delciclo celular 886La presencia de DNA no replicado impide la entrada
en la mitosis 888El ensamblaje inadecuado del huso mitótico impide la
iniciación de la anafase 888La red de salida de la mitosis controla la separación
apropiada de los cromosomas hijosLa detención del ciclo celular en células con DNA
dañado depende de supresores tumorales
873
874
875
878
883
886
888
889
---J
-
. Meiosis: untipo especialde divisióncelular 890La represión de las ciclinas de G¡ y de la Ime2
específica de meiosis impide la replicación delDNA en la meiosis 11
El entrecruzamiento y el Rec8 específico de meiosisson necesarios para la separación especializadade los cromosomas durante la meiosis 1
890
891
22 Nacimiento, linaje y muertede la célula 899
fiII El nacimiento de las células!Las células madre generan otras células madre y
células diferenciadasLas células madre embrionarias cultivadas pueden
diferenciarse en diversos tipos celularesLos tejidos son mantenidos por poblaciones
asociadas de células madreLos destinos celulares se restringen progresivamente
durante el desarrolloSeconoce el linaje celular completo de C. elegansLos mutantes heterocrónicos proporcionan claves
acerca del control del linaje celular
:" 900
900
901
902
906907
908
~
.Especificación del tipo de célulaen las levaduras
Losfactores de transcripción codificados en ellocusMAT actúan en forma concertada con MCM1para especificar el tipo de célula
Loscomplejos MCM1 y a1-MCM1 activan latranscripción génica
Loscomplejos a2-MCM1 y a2-a1 reprimen latranscripción 912
Lasferomonas inducen el apareamiento de las célulasexy a para generar un tercer tipo de célula 912
910
910
911
.Especificación y diferenciacióndelmúsculo . 913Lassomitasembrionarias dan origen a los mioblastos,
los precursores de las células muscularesesqueléticas
Losgenesmiogénicosse identificaron por primeravez en estudios con fibroblastos en cultivo
Losfactores reguladores musculares (MRF) y losfactores amplificadores de miocitos (MEF) actúanen forma concentrada para conferir especificidadmiogénica
Ladiferenciaciónterminal de los mioblastos seencuentra bajo control positivo y negativo 916
Lasseñales entre célula y célula son cruciales para ladeterminación del destino de las células muscularesy la migración de los mioblastos 917
914
914
915
índice XXXIII
Las proteínas reguladoras bHLH actúan en lacreación de otros tejidos
f!I] Regulación de la división celularasimétrica
La conversión del tipo de apareamiento _delaslevaduras depende de la división cehÍlarasimétrica
En los extremos opuestos de los neuroblastosen división en Drosophila se localizan proteínascríticas reguladoras de la asimetría
La orientación del huso mitótico está vinculada alos factores de asimetría celular citoplasmática-Muerte celular y su regulación
La muerte celular programada tiene lugar porapoptosis
Las neurotrofinas estimulan la supervivencia delas neuronas 925
Una cascada de proteínas caspasas actúan en una víaapoptótica 927
Los reguladores proapoptótÍcos permiten la activaciónde caspasa en ausencia de factores tróficos 928
Algunos factores tróficos inducen la desactivación deun regulador proapoptótico 929
El factor de necrosis tumoral y las señales de muerterelacionadas estimulan la muerte celular al activara caspasas 930
23[ Cáncer
918
919
920
921
923
924
924
935
EiIICélulas tumoralese iniciodel cáncer 936Las células tumorales metastásicas son invasoras
y pueden diseminarseLos cánceres suelen originarse en células en
proliferaciónEl crecimiento tumoral requiere la formación de
nuevos vasos sanguíneosLas células cultivadas pueden ser transformadas
en células tumoralesEl modelo de in~idencias múltiples_de inducción
de cáncer está sustentado por varias líneas deevidencia
Las mutaciones oncogénicas sucesivas puedenrastrearse en el cáncer de colon-Basesgenéticas del cáncer
Las mutaciones cón ganancia de función conviertenprotooncogenes en oncogenes
Los virus causantes de cáncer contienen oncogeneso activan protooncogenes celulares
Las mutaciones con pérdida de función en genessupresores de tumores son oncogénicas
Las mutaciones hereditarias en los genes supresoresde tumores incrementan el riesgo de cáncer
Las aberraciones en las vías de señalización quecontrolan el desarrollo están asociadas conmuchos cánceres
936
937
938
939
940
941
943
944
945
946
946
948
XXXIV índice
El análisis de los patrones de expresión conmicromatrices de DNA puede revelar diferenciassutiles entre las células tumor ales 950-Mutacionesoncogénicas en las
proteíasque promuevenla proliferacióncelularLos receptores oncogénicos pueden promover la
proliferación en ausencia de factorés de crecimientoexternos 951
Los activadores virales de los receptores del factorde crecimiento actúan como oncoproteínas 953
Muchos oncogenes codifican proteínas transductorasde señales activas constitutivamente 953
La producción inapropiada de factores nucleares detranscripción puede inducir la transformación
g Mutaciones que provocan pérdida deinhibición del crecimiento y controles delciclQ celularLas mutaciones que producen el pasaje desregulado
desde la fase G1 a la S son oncogénicasLas mutaciones con pérdida de función que afectan
a las proteínas remodeladoras de la cromatinacontribuyen a los tumores -
La pérdida de p53 anula el punto de control delDNA dañado
Los genes apoptóticos pueden funcionar comoprotooncogenes o genes supresores de tumores
'"
11
951
955
956
957
958
958
960
La falla del punto de control del ciclo celular tambiénpuede conducir a la aneuploidía en las célulastumorales 961
g Papel de los carcinógenos y reparacióndel DNA en el cáncer 961
La DNA polimerasa introduce errores de copiadoy también los corrige
El daño químico al DNA puede conducir a lasmutaciones
Algunos carcinógenos están asociados con cánceresespecíficos 963
La pérdida de sistemas de escisión-reparación del DNAde alta fidelidad puede-conducir al cáncer 964
La escisión de bases se utiliza para reparar basesdañadas y apareamientos incorrectos de una solabase
La pérdida de reparación por escisión delapareamiento incorrecto conduce a cáncer decolon y otros 965
La reparación por escisión de nucleótidos se dilucidómediante el estudio de la xerodermia pigmentosa,una predisposición hereditaria a los cánceres depiel 966
Dos sistemasreparan las roturas de doble hélice en elDNA 967
La expresión de la telomerasa contribuye a lainmortalización de las células cancerosas
Glosario
índice analítico
962
963
965
969
G1
1-1
I
!1J
