Trabajo Práctico nº11 Flashcards
Núcleo Celular
Núcleo Celular
-Es la principal característica de las células eucariotas.
-Ocupa el 10% del volumen total de la célula.
-Es un compartimento intracelular recubierto por una doble membrana denominada envoltura nuclear o carioteca que permite mantener el ADN celular aislado del citoplasma.
-En él se halla el ADN.
-La membrana externa es continuación del RER y el espacio intermembranoso tiene continuidad con el lumen del RER.
-Ambas membranas se conectan en los poros nucleares: comunican el interior del núcleo con el citosol.
-Una red de filamentos intermedios llamada lámina nuclear recubre la M.P interna y brinda soporte mecánico al núcleo.
-En el compartimento nuclear se encuentran:
1-46 cromosomas
2-Varias clases de ARN: salen del núcleo por los poros luego de su procesamiento.
3-Nucléolo
4-Proteínas: son fabricadas en el citosol e ingresan al núcleo por los poros nucleares.
5-Los elementos están dispersos en la matriz nuclear o nucleoplasma.
Envoltura nuclear
-Está compuesta por 2 membranas concéntricas.
-Estas se unen a nivel de los poros.
-El espacio perinuclear (entre la M externa e interna) se comunica con la cavidad del RER.
-La membrana externa se continúa con la membrana del RER.
-La membrana nuclear interna está sostenida por la lámina nuclear (delgada malla de laminofilamentos entrecruzados). Contiene proteínas de anclaje para heterocromatina y para la lámina nuclear.
-La lámina solo se interrumpe a nivel de los poros. Le otorga resistencia y establece su forma.
-La envoltura nuclear presenta entre 3000 a 4000 poros formados por proteínas llamadas nucleoporinas que constituyen una estructura llamada complejo del poro.
-Las moléculas menores a 5000 Da pasan libremente por los poros nucleares mientras que las mayores deben hacerlo por transporte activo unidas a proteínas receptoras:
-Proteínas receptoras para importación nuclear (RAN-GTP).
-Proteínas receptoras para exportación nuclear (RAN-GDP).
-Las macromoléculas que salen del núcleo son proteínas envejecidas o que dejaron de funcionar y deben dirigirse al citosol para ser destruidas por el proteasoma.
-La membrana y la lámina nuclear se desorganizan durante la mitosis.
Cromosoma eucariota
-El material genético (ADN) se divide en un número variable de cromosomas lineales constituido por cromatina.
-Cada cromosomas está constituido por una larga molécula de ADN asociada a diversas proteínas.
-El ADN contiene entre 50 y 250 millones de pares de bases.
-Las proteínas asociadas son las histonas y un conjunto heterogéneo de proteínas no histónicas.
-El complejo formado por el ADN, las histonas y las proteínas no histónicas se denomina cromatina: es el material que forma los cromosomas.
-La mayoría de las células humanas poseen 2 juegos completos de cromosomas: un juego de cromosomas materno y uno paterno. Son DIPLOIDES (2n, 23 cr + 23 cr).
-Los cariotipos humanos tienen 46 pares de cromosomas lineales en el núcleo, 22 pares son cromosomas autosómicos (comunes a todos los miembros de la especie) y 1 par es sexual (se distribuyen según el sexo del individuo).
-Los 2 juegos no son idénticos sino que son HOMÓLOGOS.
-En los machos el par de cromosomas sexuales no es completamente homólogo ya que el cromosoma X es muy distinto al Y.
Estructuras fundamentales de los cromosomas
-Estructuras necesarias para la replicación:
1-Centrómero o constricción primaria: participa en el reparto a las células hijas de las 2 copias cromosómicas.
2-Telómeros: son los extremos de los cromosomas.
3-Origenes de replicación: debido a la gran longitud del ADN, para que su replicación sea de corta duración se necesita que la replicación inicie en varios puntos a la vez. Múltiples veces en los cromosomas de eucariotas. Único origen en procariotas.
Clasificación de cromosomas según posición del centrómero
-En la metafase se alcanza el grado más alto de enrollamiento.
-Los cromosomas metafísicos están compuestos por 2 componentes: las cromátides, unidos por el centrómero.
-El centrómero actúa en la separación de las cromátides hermanas durante la anafase.
-El centrómero divide a las cromátidas en 2 brazos: brazo corto y brazo largo.
-Los extremos son los telómeros.
-Según la posición del centrómero los cromosomas se clasifican en 3 grupos:
-Metacéntricos: si el centrómero está en el centro, brazo largo y brazo corto con misma longitud.
-Submetacéntrico: el centrómero está desplazado del centro, las cromátides poseen un brazo largo y uno corto.
-Submetacéntrico con zona satélite
-Acrocéntricos: el centrómero está cerca de uno de los extremos, el brazo corto es mucho menor que el largo.
-Posición del centrómero: constricción primaria.
-Posición del satélite: constricción secundaria. Regiones satélite en cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22. Aportan material genético para formar el nucléolo.
ADN repetido en TÁNDEM
ADN en tándem: son repeticiones de secuencias de ADN ordenadas de manera consecutiva que se disponen unas detrás de otras.
-Satélite: en centrómero, brazos cortos de cromosomas acrocéntricos. Son secuencias de entre 5 y varios cientos de nucleótidos que se repiten en tándem miles de veces generando regiones repetidas con tamaños entre 100 kb y varias megabases.
-Minisatélite: en telómeros y regiones VNTR (número variable de repeticiones en tándem) que se utilizan en medicina forense. Son secuencias de entre 10-60 nucleótidos que se repiten en tándem generando secuencias de entre 100 y 20.000 pb. El genoma humano contiene unos 30.000 minisatélites.
-Microsatélites: STR (short tándem repeats) que se utilizan en el test de paternidad. Secuencias básicas de 2-4 nucleótidos, su repetición en tándem origina secuencias de menos de 150 nucleótidos.
Genoma
Es la totalidad de la información genética depositada en el ADN de una especie.
-En los humanos comprende 3,2 x 10*9 pbs distribuidos en 24 cromosomas nucleares (22 autosómicos y 2 sexuales) más una mínima fracción de ADN mitocondrial.
-Esta información rige la actividad del organismo desde el primer instante del desarrollo embrionario hasta la muerte del individuo.
Gen definición
-Unidad funcional de la herencia.
-Segmento de ADN que contiene la información requerida para fabricar una molécula de ARN, si corresponde a un ARNm, a partir de él una proteína.
-Secuencia de nucleótidos que se transcriben.
Cromosoma procariota
-Los procariotas poseen un único cromosoma circular.
-Los eucariotas unicelulares poseen un genoma muy compactado. Ej.: el genoma de la levadura está distribuido en 16 cromosomas.
-Los genes humanos se empaquetan con una menor densidad presentando gran cantidad de secuencias intercaladas no codificantes.
-Los genes humanos poseen una mayor longitud que los de la levadura.
Gen eucariota
-Constituido por porciones codificantes (exones) interrumpidas por porciones no codificantes (intrones) y está asociado a secuencias regulatorias de ADN.
-Estas secuencias regulatorias son responsables de activar o desactivar un determinado gen en un determinado tiempo, nivel y tipo celular.
-Las secuencias reguladoras están dispuestas a lo largo de miles de pares de bases mientras que en organismos con genomas más concisos, serán mucho más cortas.
Cromatina
-Está formada por ADN más proteínas:
1-Histonas: pequeñas proteínas con alto contenido de aa básicos (alta carga positiva), lisinas y argininas. Contribuye a la unión de las histonas con el ADN.
-Función: enrollamiento de la cromatina y regulación de la actividad de los genes.
-Existen 5 clases de histonas que se agrupan en:
-Histonas nucleosómicas: H2A, H2B, H3 y H4. La molécula de ADN se enrolla en torno de ellas para formar nucleosomas, forman una estructura octomérica.
-Histonas no nucleosómicas: H1.
2-Proteínas no histónicas.
-La cromatina para poder ser contenida en el pequeño espacio del núcleo, debe experimentar sucesivos grados de enrollamiento. Son inducidos por un complejo de proteínas nucleares llamadas condensinas.
-Los cromosomas se enrollan sobre sí mismos y forman una estructura llamada Solenoide: de 30 nm de diámetro, depende de las histonas H1. Cada vuelta del solenoide contiene 6 nucleosomas.
-La cromatina se sigue compactando.
Nucleosoma
-Es ADN enrollado alrededor de proteínas histónicas formando un octámero.
-El octámero está envuelto por un pequeño tramo de ADN que recorre su circunferencia casi 2 veces. Cada vuelta equivale a 81 pares de nucleótidos y en total a 146 pares de nucleótidos. El ADN se fija al núcleo del nucleosoma gracias a la histona H1. Se forma el complejo cromatosoma (nucleosoma + H1).
-La cromatina posee 2 proteínas accesorias ácidas: asisten a las histonas para que se liguen entre sí. Proteína N1: asocia H3 con H4 y Nucleoplasmina: asocia H2A con H2B.
-Los nucleosomas están separados por tramos de ADN espaciadores (entre 20-60 pares de nucleótidos). La alternancia de los nucleosomas con los segmentos espaciadores da a la cromatina la apariencia de un collar de cuentas.
Heterocromatina y eucromatina
-Durante la interfase la cromatina condensada se denomina Heterocromatina y la menos compactada es eucromatina.
-Eucromatina: posee el ADN transcripcionalmente activo, el ADN que sintetiza moléculas de ARN.
-Heterocromatina: el ADN es inactivo transcripcionalmente. Se clasifica en 2 tipos distintos:
-Heterocromatina Constitutiva: es idéntica para todas las células del organismo, carece de información genética, incluye a los telómeros y centrómeros del cromosoma. Contiene un tipo particular de ADN denominado satélite, formado por un gran número de secuencias cortas repetidas en tándem.
-Heterocromatina Facultativa: diferente en los distintos tipos celulares, contiene información que podría ser transcripta, genes que no se expresan o que están silenciados pero que podrían activarse en algún momento. Ejemplo: cromosoma X inactivado en las células somáticas femeninas (cuerpo de Barr).
-Diferentes regiones de un cromosoma se replican en distintos momentos: el ADN de la heterocromatina se replica más tarde pero no más lentamente.
Inactivación del cromosoma X en mamíferos
-El cromosoma sexual X posee unos 1000 genes mientras el gen Y sólo unos 100.
-En mamíferos existe un mecanismo de “compensación de dosis” mediante el cual, en las células somáticas de las hembras, uno de sus cromosomas X (paterna o materno) se inactiva transcripcionalmente por condensación.
-Las células somáticas de una hembra son mosaico ya que este proceso se activa en el embrión de 1000 células donde cada una inactiva una Xp ó Xm al azar.
Octámero de Histonas y Nucleosoma
-Histonas: proteínas pequeñas (102 a 135 aa) que conservan un motivo estructural llamado “Pliegue de Histona” que consta de 3 hélices alfa unidas por 2 lazos.
-Todas las histonas nucleosómicas poseen un motivo “pliegue de histona” y una cola N-terminal.
- Octámero de histonas y nucleosoma:
-4 heterodímeros de histona forman el octámero: un dímero de H3-H4 se asocia con otro idéntico formando un tetrámero H3-H4 que luego se asocia con 2 dímeros H2A-H2B formando el octámero.
.Las colas N-terminal de las histonas se extienden hacia el exterior del octámero.
.El ensamblado de los monómeros y dímeros para formar el octámero está asistido por chaperonas de histonas.
-En cada Nucleosoma se establecen diversas interacciones electrostáticas (entre lisinas y argininas de las histonas y las cargas negativas del ADN).
.142 puentes de hidrógeno entre histonas y ADN.
.Numerosas interacciones hidrofóbicas.
Fibra de 30 nm
-Regiones de la fibra de 30 nm libres de nucleosoma que poseen unidas proteínas de pegado específico de ADN.
-Son regiones susceptibles de degradación.
Epigenética
-Estrategia que permite heredar los patrones de modificaciones de histonas.
-Ciertas estructuras de cromatina son heredables: es un tipo de herencia Epigenética ya que se basa en una estructura proteica en vez de una secuencia de ADN.
-Modificaciones epigenéticas: conjunto de elementos que regulan la expresión de los genes sin modificar la secuencia de ADN y hacen posible que los diferentes tipos de células y tejidos expresen determinados genes y no otros, y lo hagan en el momento adecuado.
-Regulación del grado de compactación del ADN por histonas (posicionamiento y modificaciones: metilaciones, fosforilaciones y acetilaciones).
-Degradación del ARN, alteración de la traducción.
Modificación histonas nucleosómicas
-Las histonas nucleosómicas sufren modificaciones covalentes reversibles.
-La mayoría se producen en la cola N-terminal pero también puede aparecer en el pliegue.
-Las acetil transferasas: agregan grupos acetilo a residuos de Lys mientras que las desacetilasas los retiran.
-Las metil transferasas: agregan grupos metilo a residuos de Lys mientras que las desmetilasas los retiran.
-Código de histonas: viene dado por las modificaciones covalentes y la presencia de ciertas variantes de histonas.
.Permite descifrar qué acción biológica debe llevarse a cabo en esa región: reparación, transcripción, indica si ha sido replicado recientemente. Expresión de un gen, silenciación de un gen.
Nucléolo
-Región nuclear visible al microscopio óptico donde se procesan las subunidades ribosomales, los ARNt y las partículas ribonucleoproteicas como la telomerasa, snRNP U6 y las snoRNP.
-No posee membrana, es una región del núcleo ocupada por una gran agregación de macromoléculas:
.Bucles de cromosomas con los genes de los ARNr.
.Precursores de ARNr
.ARNr maduros
.Enzimas
.Partículas ribonucleoproteicas: snoRNP, snRNP, telomerasa.
.Proteínas ribosomales
.Ribosomas en proceso de ensamblado.
-La transcripción del ARNr se lleva a cabo en el centro fibrilar y el componente fibrilar denso.
-El procesamiento de los ARNr y el ensamblaje para formar las subunidades ribosomales se realiza en la periferia del componente fibrilar denso y en el componente granular que lo rodea.
-¿Por qué en células humanas podemos encontrar hasta 10 nucléolos?
-En humanos los genes de ARNr están localizados en 5 cromosomas , pero al ser células diploides (2 juegos de cromosomas homólogos, paterno y materno) hay 10 cromosomas que aportan bucles de ADN para la formación del nucléolo.
-Se transcriben numerosos ARN no codificantes, se procesan y ensamblan ARN con proteínas formando los complejos ribonucleoproteicos: subunidades ribosomales, la U6 snRNP (del splicing), telomerasa, las partículas reconocedoras de señal, ARNt.
ARN polimerasas
-En procariotas todos los ARN son transcriptos por la misma ARN polimerasa.
-En eucariotas existen diferentes enzimas encargadas de transcribir los diferentes ARNs.
-ARN pol I: ARNr 5,8s; 18s y 28s.
-ARN pol II: ARNm, snoARN, miARN, siARN, mayoría de snARN.
-ARN pol III: ARNt, ARNr 5s, algunos snARN, otros ARN pequeños.
-La mayoría de los ARNr (ARNr 18s, 5s y 28s) son transcriptos por la ARN pol I que difiere de la II en que le falta la cola C-terminal (por eso sus productos no poseen cola poli A ni caperuza).
Transcripción y maduración ARNr
-En el nucléolo por la ARN pol I
-Modificaciones mediadas por los snoARN constituyentes de las snoRNP: son procesados a partir de intrones de transcriptos de ARNm de proteínas ribosomales que no son degradados en los exosomas.
-Determinan el lugar de la modificación porque se unen al ARN a procesar por complementariedad de bases.
-A diferencia de los ARNm (que pueden traducirse muchas veces), los ARNr son el producto final de la expresión de sus genes.
-Es necesario producir millones de copias de cada uno para generar los ribosomas. Por ello el genoma posee múltiples copias de los genes de ARNr repetidas en tándem.
Control de la expresión génica
-Las células de un mismo organismo pluricelular son diferentes entre sí porque tienen un conjunto de ARNs y proteínas propio aunque su genoma sea idéntico.
-Diferenciación celular: proceso celular por el que surge un cambio en la expresión génica, por el que como consecuencia se obtiene una célula diferente a la que le dio origen desde el punto de vista funcional, morfológico y/o morfométrico.
-Existen 6 niveles del control de la expresión génica en células eucariotas:
1.Control transcripcional
2.Control del procesamiento de ARN
3.Control del transporte y localización del ARN
4.Control de la traducción
5.Control de la degradación de los ARNm
6.Control de la actividad proteica: proteína activa o inactiva.
-Existen proteínas de regulación génica que reconocen e interactúan con cortas secuencias de ADN.
Control transcripcional
-Las proteínas reguladoras leen la superficie de la hélice del ADN por el surco mayor.
-Las interacciones ADN-proteínas son fuertes y muy específicas (conjunto de aprox. 20 uniones débiles: puentes de H, uniones iónicas e interacciones hidrofóbicas).
-Coactivadores y correpresores: proteínas que no se unen al ADN sino a otras proteínas de regulación génica. El coactivador activa la transcripción (gen activo) y el correpresor reprime la transcripción (gen inactivo).
-Para poder expresar un gen se necesita cromatina laxa por lo que se reclutan:
.Complejos remodeladores de la cromatina: permiten generar una zona de laxitud cuando una proteína reguladora se une al ADN como señal de expresar el gen.
.Chaperonas: que eliminan ciertos núcleos proteicos de los nucleosomas y dejan desnudos esa porción del ADN.
.Ciertos nucleosomas con ciertas variantes especiales de las histonas: permiten una interacción más fácil con las proteínas no histónicas reguladoras.
.Proteínas modificadoras de histonas: capaces de modificarlas por acetilación, metilación o fosforilación.
-Factores generales de transcripción (TFII) deben ensamblarse al promotor para permitir que la ARN pol II comience la síntesis.
Orden de acontecimientos en la activación de un gen
1-La proteína de activación génica se une a la cromatina.
.Luego se une el complejo de remodelación de la cromatina.
2-Remodelación de la cromatina.
.Se unen enzimas de remodelación de histonas.
3-Modificación covalente de histonas.
.Se unen otras proteínas activadoras.
4-Proteínas activadoras adicionales se unen a la región reguladora del gen.
.Se une el mediador
.Se unen los factores generales de transcripción/ARN polimerasa.
5-Ensamblaje del complejo de preinicio en el promotor.
.se unen otras proteínas de activación génica.
.Reordenación de las proteínas en el complejo de preinicio.
6-Inicio de la transcripción.
