4. Ciclo Celular

7/24/2019 4. Ciclo Celular

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Constituido por una serie ordenada de acontecimientos

macromoleculares que llevan a la divisin celular y a laproduccin de dos clulas hijas.

Su regulacin es fundamental para el desarrollo normal de losorganismos multicelulares.

La prdida de control puede conducir al cncer por ejemplo.

Se divide en 4 fases principales: G1, las clulas sintetizan ARN y protenas.

S (sntesis), sntesis de ADN y replicacin de los cromosomas.

G2, las clulas sintetizan ARN y protenas.

M, mitosis. G0, cuando ya no se requieren ms clulas entran en un periodo de

latencia, stas clulas presentan un metabolismo activo, si reciben elestmulo adecuado abandonan el estado G0 y entran al G1.

2M. en C. Zazil Yadel Escalante Garca


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M. en C. Zazil Yadel Escalante Garca 3


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Abarca desde el nacimiento de una clula hasta que entra faseS.

La clula crece y se prepara para la replicacin del ADN.

Puede abandonar el ciclo celular y pasar a estado quiescente.

Las decisiones que se toman dependen de complejosmoleculares llamados puntos de control, basados en quinasas

dependientes de ciclinas (CdKs) . El principal punto de control se denomina punto de restriccin

y decide si la clula entra en fase S o no.

La clula comprueba las condiciones externas e internas y

decide si continuar con el ciclo celular o no Tiene una duracin de entre 6 y 12 horas.

Duplica su tamao y masa debido a la continua sntesis detodos sus componentes.



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Se produce la replicacin o sntesis del ADN Cada cromosoma se duplica y queda formado por dos

cromtidas idnticas.

El ncleo contiene el doble de protenas nucleares y de ADNque al principio.

Tiene una duracin de unos 6-8 horas.



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Contina la sntesis de protenas y ARN.

Al final se observa al microscopio cambios en la estructuracelular, que indican el principio de la divisin celular.

Tiene una duracin entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio

de la mitosis.



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Mitosis


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Profase Condensacin defilamentos decromatina para dar

lugar a los cromosomas.

Nucleolo y membrananuclear desaparecen,

sntesis del husomittico.


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Metafase

Cromosomas estnunidos al huso

mittico por loscentrmeros y sealinean en el planoecuatorial de laclula.


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Anafase Se separan las

cromtidasmovindoselentamente a los polosopuestos. Al terminarla anafase loscromosomas hanformado un grupo encada polo celular.


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Telofase

En clulas animalescomienza a aparecer unaconstriccin a lo largo

del plano ecuatorial.

Este proceso se llamacitocinesis.


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Interfase Profase Metafase

Anafase Telofase


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Meiosis

Es una secuencia de dos divisiones nucleares.

La primera divisin es reductora

La segunda divisin es ecuacional


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Profase I - Leptoteno

Los cromosomas aparecen como largos filamentes que detrecho en trecho presentan grnulos: los crommeros.Cada cromosoma ya est unido por dos cromtidas, peroan no se observan las diferencias al microscopio ptico y

se encuentran unidos en diversos puntos a la envolturanuclear.


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Profase I - Zygoteno

Los cromosomas homlogos se aparean puntopor punto en toda su longitud. Esteapareamiento puede comenzar por el centroo los extremos y continuar a todo lo largo.


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Profase I - Paquiteno

Los pares de cromosomas ms homlogosaparecen unidos. Se observa que cadacromosoma tiene sus dos cromtidas.

Sucede el entrecrizamiento al producirse

roturas entre cromtidas prximas decromosomas homlogos.


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Quiasma es elpunto (lugarfsico) donde

ocurreintercambiode materialgentico o

crossingover.


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Profase I - Diploteno

Los cromosomas homlogos se repelenunos a los otros y se comienzan a separar.

Aun siguen unidos por los quiasmas.


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Profase I - Diacinesis

Los cromosomas estan en su mayor estado decondensacin.

Los centrmeros se unen a las fibras del husomittico.

Los bivalentes comienzan a migrar hacia el ecuadordebido a la accin de las fibras del huso mittico.

La membrana nuclear se rompe y el nucleolodesaparece.


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Metafase I

Los cromosomas homlogos se alinean en elplano ecuatorial.


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Anafase I Reduccin del material gentico. A estos cromosomas se les conoce como

diadas o univalentes (cromosomas de doblehebra que ya no estan apareados).


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Telofase I

Los cromosomasse desenrollan.

El nucleolo y lamembrananuclear

reaparecen.


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Profase II Los cromosomas

comienzan a enrrollarsey se acortan.

Membrana nuclear serompe.

Las diadas se unen a lasfibras del huso

mittico y comienzan amigrar hacia el planoecuatorial de la clula.


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Metafase II Cromosomas

(univalentes) estan

alineados en elecuador.


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Anafase II Comienza cuando los

centrmeros ya se

han dividido ytermina cuando loscromosomas llegan alos polos.


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Telofase II Los cromosomas

estan en los polos.

Cromosomas se

desenrrollan. Se forma la

membrana nuclear yel nucleolo.

Ocurre divisincelular.


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REGULACIN DEL CICLO CELULAR



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En qu consiste?

En un conjunto de protenas reguladoras interactivas: lasciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas.

Inducen y coordinan los procesos bsicos del ciclo, como laduplicacin de ADN y la divisin celular.

El sistema de control est regulado por factores de retrasoque pueden frenar el ciclo en puntos de control.

En estos puntos, las seales de retroalimentacin quecontienen informacin sobre los procesos pueden detener

momentneamente el avance del ciclo. Sobre dichos factores tambin actan seales del entorno

como puede ser una hormona o un factor de crecimiento.



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Ciclinas

Protenas que controlan la actividad de sus proteinquinasasdependientes.

Su concentracin aumenta o disminuye durante el transcursodel ciclo celular, debido a variaciones en la velocidad de

degradacin de la ciclina, dado que la velocidad de sntesis escasi constante durante todo el ciclo.

Las ciclinas G1 se unen a sus quinasas dependientes deciclinas (Cdk2) durante G1 siendo necesarias para superar elpunto de control G1 y pasar a la fase S.

Las ciclinas mitticas se fijan a la quinasa Cdk1 durante G2,siendo necesaria su presencia para que el ciclo supere elpunto de control G2 y se inicie la mitosis.



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Quinasas dependientes de ciclinas (CDK)

Enzimas que mediante la fosforilacin de determinadasprotenas desencadenan los procesos del ciclo celular. CDK de G1 (Cdk2)

CDK de fase S (Cdk2)

CDK de fase M (Cdk1)

Su concentracin se mantiene durante todo el ciclo celular,por permanecer constantes tanto la velocidad de sntesiscomo la de degradacin.

Se activan slo cuando se unen a las ciclinas para formarcomplejos.



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Complejo promotor de la anafase (APC)

Desencadena los eventos que conducen a la destruccin delas cohesinas permitiendo a las cromtidas hermanassepararse e iniciando la degradacin de las ciclinas mitticas.


Ciclinas

Cinasasdependientes deciclinas (Cdk)


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MECANISMO DE REGULACIN



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Estn todos los cromosomasalineados en el huso?

FINALIZARMITOSIS!

Maquinaria de lamitosis

Maquinaria dereplicacin del DNA

Se ha replicado todo el DNA?

Es el entorno favorable?

Tiene la clula eltamao adecuado?

CONTROL DE LA

FASE G2

CONTROL DE LAFASE G1

COMENZARMITOSIS!

ENTRAR ENCICLO! Crecimiento

celular

Es el entorno favorable?

Tiene la clula el tamaoadecuado?

Entorno

Crecimientocelular

Entorno

CONTROL DE LAFASE S

CONTINUAR LA

SNTESIS DEDNA!

Se ha producido dao en elDNA?




CONTROL DE LAMETAFASE


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Fase Goquiescente o durmiente

Es fisiolgicamente distinta a una fase G1 prolongada.

Los perfiles de sntesis de RNA y protenas sondiferentes.

La cromatina en las clulas Go tiene un mayor grado decondensacin.

Los extractos de clulas en Go inhiben la sntesis deDNA.


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Inicia a partir de la citocinesis de la divisin anterior.

Acumulacin del ATP e incremento del tamao celular.

Gran actividad metablica: Sntesis de diversas protenas.

Actividades celulares de: secrecin, conduccin, endocitosis.

Es el periodo que ms variacin de tiempo presenta.

En esta etapa la clula decide si va a continuar el ciclo odetenerse en la etapa G0.

Etapa G1


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Durante la interfase hay dos puntos de regulacinesenciales: uno durante G1, antes de la entrada a la fase S y

el otro en G2, previo al inicio de la fase M.En la etapa de divisin se encuentra el punto M

M

G1

S

G2

ALTO

ALTO

ALTO


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Complejos cinasa-ciclina

CDK Ciclina

Substrato(protena blanco)

Se une alsubstrato

CDK + CiclinaCOMPLEJO ACTIVO

Modificacin qumica

(fosforilacin)

Substrato(protena blanco)

Se une alsubstrato


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Ciclinas regulacin en G1 - S

G1-Cdkciclina D

G1/S-Cdkciclina E

Se combinan con (Cdk)

Cdk2-ciclina DG1

Cdk4-ciclina D

Cdk6-ciclina D

G0

Cdk2-ciclina E

Punto deregulacin

Incremento

S


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Induccin de Ciclinas (tipo D) por factores decrecimiento

Factores decrecimiento

Punto de regulacin

Sntesis deciclinas tipo D

Unin Cdk4, 6

con CycD

G1

S


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Regulacin G1-SRb - E2F

Inhibicin de latranscripcin

Transcripcin degenes-fase S

pRb sin

fosforilarunida a E2F

Fosforilacin de

pRb libera aE2F

Rb

E2F

RNAE2F

E2F

E2FRb

RbCdk 4,6/ciclina D


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Induccin de p21 por dao al ADN

El dao al ADNincrementa p53

Se activa la

transcripcin del geneque codifica para uninhibidor de Cdk (p21)

Inhibicin del ciclocelular

Inhibicin de lasntesis de ADN

Detencin enG1

p21

p21 mRNA

p53

Incremento en p53Dao en el DNA

Cdks PCNA


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Resumen del Punto de Regulacin G1

G1: En este punto laclula comprueba:Tamao-masaIntegridad ADNRequiere de factores decrecimiento

Es el control principal de la proliferacin

M

G1

S

G2

Punto G1

Go


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La sntesis del ADN.La duplicacin inicia en diferentes puntossimultneamente.Diversos factores se relacionan con el inicio de lasntesis.

Los nuevos ADNs quedan unidos por elcentrmero hasta la mitosis, recibiendo el nombrede CROMTIDAS HERMANAS.

S: fase de sntesis o replicacin del ADN


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La molcula de ADN esta activa.

Durante el ciclo deben generarse dos molculasidnticas para ser repartidas entre las dos clulashijas.


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Fase de sntesis del ADN(sntesis de protenas)

Simultneamente se realiza sntesis deprotenas

Activa sntesis de

protenas histonas

Sntesis de:

Enzimas que elaborandesoxirribonucletidos

Enzimas para laduplicacin del ADN

Nucleosomas

ADN dedoble hlice


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Contina el proceso de adquisicin de ATP.Activa sntesis de protenas, dentro de ellasdestacan las necesarias para el proceso demitosis.

Reparacin G2 (Reparacin del ADN pos-replicativa).

Transcurre entre el final de la duplicacin delADN y el inicio de la mitosis.

Etapa G2


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Fase G2-Preparacin Divisin

Preparacin para lacondensacin decromosomas y la

divisin celular.Fosforilacin de lashistonas.

Se incrementa lasntesis de tubulina

Condensacin cromatina

Cromosomaen metafase

Microtbulos del huso mittico

formados por tubulina


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CON dao-duplicacin incompleta

Inactivo

MPF- Inactivo

Detencin en G2

Protenas

punto deregulacin

Fosforila einhibe Cdc25

Regulacin G2:Deteccin de DNA con dao o no duplicado

SIN dao-Duplicacin completa

Protenas -regulacin

Activo

MPF- Inactivo MPF- Activo

Progresin a M

ACTIVANcinasa Chk1


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Resumen del Punto de Regulacin G2

En este punto la clula comprueba:Que ha duplicado su masa

Que ha completado la duplicacin del ADN y slo loha efectuado una vezQue no existe dao en el ADN (algn dao esreparado).


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Estructura del Factor promotor de lamaduracin (mitosis) MPF

MPF

Cdc2

Ciclina B(Cdk1)


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Actividades del Factor promotor de lamaduracin (mitosis) MPF

Condensacin cromatina

Disgregacin envoltura nuclear

Fragmentacin Golgi y Retculo

Formacin Huso Mittico


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Esquema Resumen Regulacin

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