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El material genético se encuentra dentro del núcleo en forma

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Luisa giraldo

on 30 May 2014

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Transcript of El material genético se encuentra dentro del núcleo en forma

El material genético se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina
El núcleo dirige las actividades de la célula y en él tienen lugar procesos tan importantes como la replicación del DNA, antes de comenzar la división celular y la transcripción o producción de los diferentes tipos de RNA que servirán para la síntesis de proteínas.

El núcleo celular

Acciones como correr, caminar, nadar y volar dependen de la contracción rápida del músculo esquelético,
mientras los movimientos involuntarios tales como las palpitaciones del corazón y el peristaltismo dependen de la contracción del músculo cardíaco y el liso respectivamente.
Todas estas formas de contracción requieren del ATP y son consecuencia del desplazamiento de filamentos de Actina contra filamentos de Miosina.


FUNCIONES: Contracción muscular


Aunque el ATP no es requerido para la polimerización de la actina, los monómeros de esta a los cuales se une el ATP polimerizan más fácilmente que los que tienen unido ADP.

El primer paso en la polimerización de la actina (llamada nucleación) es la formación de un pequeño agregado de 3 monómeros de actina.
La polimerización de la actina es reversible, por lo cual ellos pueden des-polimerizar por disociación de las subunidades de actina, lo que les permite a los filamentos romperse cuando sea necesario.
La nucleación de los filamentos de actina en la membrana plasmática está regulada por señales externas, permitiéndole a la célula cambiar rápidamente su forma y rigidez como respuesta a cambios externos.

Polimerización de la Actina (Nucleación)

Citoesqueleto

Consiste de una red de filamentos de proteínas que se extienden a través
del citoplasma celular eucariótico.
-Provee un armazón estructural a la célula, determina su forma y organización.
-Es responsable de los movimientos celulares tanto de la célula entera como de organelas internas a través del citoplasma.
El citoesqueleto es mucho menos rígido y permanente de lo que indica su nombre, por el contrario, es una estructura dinámica que continuamente se reorganiza.
Está compuesto por tres tipos de filamentos proteicos principales:
Filamentos de Actina
Filamentos intermedios
Microtúbulos

La cromatina, constituida por DNA y proteínas, aparece durante la interfase; pero cuando la célula entra en divisiónç la cromatina se organiza en estructuras individuales denominadas cromosomas
Cromatina y Cromosomas: Un cromosoma es una molécula de DNA muy larga que contiene una serie de genes.
Un cromosoma metafásico está formado por dos cromátidas idénticas en sentido longitudinal. En cada una de ellas hay un nucleofilamento de DNA replegado idéntico en ambas cromátidas, están unidas a través del centrómero.
En las cromátidas se aprecia también un cinetocoro, centro organizador de microtúibulos que se forman durante la mitosis y que ayudan a unir los cromosomas con el huso mitótico.

El núcleo celular

Cambia de aspecto durante el ciclo celular y llega a desaparecer como tal.
Por ello se describe el núcleo en interfase, durante la cual se pueden apreciar las siguientes estructuras:
Envoltura nuclear: formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de éstos se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
El nucleoplasma: es el medio interno del núcleo donde se encuentran los restantes componentes nucleares.
El nucléolo ó nucléolos: son masas densas y esféricas, formadas por dos zonas: una fibrilar y otra granular; la fibrilar es interna y contiene DNA, la granular rodea a la anterior y contiene RNA y proteínas.

El núcleo celular

Es un cuerpo grande frecuentemente esférico.

La estructura más voluminosa de las células eucarióticas.

Envoltura nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una bicapa lipídica.

Las dos membranas están separadas por un intersticio de unos 20 a 40 nm, a intervalos frecuentes se fusionan creando pequeños poros nucleares, por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma.

Los poros están rodeados por gránulos grandes que contienen proteínas y se disponen en un patrón octogonal, forman un canal estrecho que atraviesa las bicapas lipídicas fusionadas.

El Núcleo

Anthony van Leeuwenhoek:

Descubrió los protistas hace unos 300 años
“Esto fue para mi, entre todas la maravillas que he descubierto en la naturaleza, la más maravillosa de todas”

En los millares de seres vivos que Leeuwenhoek y sus sucesores observaron “todos vivos en una gota de agua” pudieron ver dentro de ellos, pero con dificultad, estructuras que interpretaron como Corazones, Estómagos, Pulmones en miniatura;
En otras palabras órganos diminutos ú orgánulos.

Organelas Celulares

Los filamentos de queratina de células epiteliales están fuertemente anclados a la membrana plasmática en dos áreas de contacto que son los desmosomas (uniones entre células adyacentes) y los hemidesmosomas (uniones entre células y matriz extracelular). De esta forma los filamentos de queratina sirven como conexiones entre las células adyacentes en una capa epitelial, proporcionando estabilidad mecánica al tejido completo.
Por otro lado las desminas (otro tipo de filamento) conectan las agrupaciones de actina-miosina de las células musculares con otras agrupaciones y con la membrana plasmática.
Los neurofilamentos son los principales filamentos de las células maduras, abundantes en los axones de las neuronas motoras donde están anclados a los filamentos de actina y los microtúbulos (soporte mecánico y estabilidad en las largas extensiones nerviosas).

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Funciones

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Estructura

El dominio central desempeña una función esencial en el ensamblaje de los filamentos, mientras que los dominios cabeza y cola presumiblemente determinan las funciones específicas de las diferentes proteínas.
Su ensamblaje indica la formación de dímeros, en los cuales los dominios centrales de dos cadenas polipeptídicas se enrollan uno alrededor del otro. Luego los dímeros se asocian anti-paralelamente para formar tetrámeros y protofilamentos.

FILAMENTOS INTERMEDIOS

Los filamentos intermedios FI tienen un diámetro de alrededor de 10 nm, el cual es intermedio entre entre los diámetros de filamentos de actina (7 nm) y microtúbulos (25nm).
En contraste a los otros dos tipos de filamentos, los FI no están involucrados directamente en los movimientos celulares, en lugar de ello, parecen desempeñar una función estructural.


-Batir de cilios y flagelos
-Transporte intracelular
-Posicionamiento de vesículas de membrana y organelas.

El movimiento de estos filamentos está basado en la acción de proteínas motoras
que utilizan energía derivada de la hidrólisis del ATP para producir fuerza y movimiento.

Miembros de dos grandes familias de proteínas motoras, las quinesinas y las dineínas son responsables de estos movimientos en los Mt. Estas proteínas se mueven a lo largo de los Mt en direcciones opuestas, la quinesina hacia el extremo más y la dineína hacia el extremo menos.

MICROTÚBULOS: Funciones
Movimientos celulares


MICROTÚBULOS


Son estructuras rígidas y huecas de aproximadamente 25 nm
ç de diámetro.
Al igual que los filamentos de actina son estructuras dinámicas que continuamente se ensamblan y se des-ensamblan.
Están compuestos de un único tipo de proteína globular llamada tubulina.
La tubulina es un dímero que consiste de dos polipéptidos: α-tubulina y β-tubulina.
Adicionalmente, un tercer tipo de tubulina (γ-tubulina) está localizado específicamente en el centrosoma, donde desempeña un papel crítico en la iniciación del ensamblaje.

Cada sarcómero está formado por un arreglo ordenado de filamentos delgados y gruesos, paralelos y parcialmente superpuestos.
Dentro de cada sarcómero, las bandas oscuras (denominadas bandas A, formadas por filamentos gruesos que contienen miosina), alternan con las bandas claras (llamadas bandas I, compuestas de filamentos delgados de actina).
Los extremos de cada sarcómero se definen como el disco Z. Los filamentos de actina están unidos en sus extremos al disco Z mientras que se extienden a la mitad del sarcómero donde se superponen con los filamentos de miosina. Los filamentos de miosina están anclados a la línea M del sarcómero.



FUNCIONES: Contracción muscular


Las delgadas y largas fibras musculares son realmente células gigantes que se
formaron por la fusión de muchas células separadas, la mayor parte del citoplasma está hecho de miofibrillas que son elementos contráctiles básicos de las células musculares.
Una miofibrilla es una estructura cilíndrica de 1-2 nm de diámetro que es tan larga como la misma célula muscular y consiste de pequeñas unidades contráctiles llamadas sarcómeros (de 2.2 μm de largo aprox.) que le dan a la miofibrilla su apariencia estriada.


FUNCIONES: Contracción muscular


Gracias a la acción de unas proteínas pequeñas y rígidas (vilina y fimbrina)
, los filamentos de actina están organizados en dos tipos generales de estructuras:

Haces de Actina
Redes de Actina
En los haces, los filamentos de actina se organizan en disposiciones paralelas.
En las redes, los filamentos de actina se organizan en intersecciones diagonales.

Polimerización de la Actina

Los monómeros de Actina son proteínas globulares (actina globular G) que tienen sitios de unión que median las interacciones cabeza a cola con otros dos monómeros de actina polimerizando de esta manera para formar los filamentos.
Debido a que todos los monómeros de actina se orientan en la misma dirección, los extremos de los filamentos tienen una polaridad distinta (llamados extremos más y menos ó extremo protuberante y puntiagudo respectivamente). Los micro-filamentos son capaces de crecer por adición reversible de monómeros a ambos extremos, sin embrago el extremo más se elonga de 5 a 10 veces más rápido que el menos.


Filamentos de Actina (Nucleación)

Es la principal proteína del citoesqueleto de las células, la cual se polimeriza
para formar los Filamentos de Actina, fibras delgadas y flexibles de aproximadamente 7 nm de diámetro.
Los filamentos de actina (también llamados microfilamentos) se encuentran abundantemente bajo la membrana plasmática donde forman una red que:
-Provee soporte mecánico
-Determina la forma celular
-Permite el movimiento de su superficie
-Posibilita su migración
-Envuelve partículas
-División celular.

Filamentos de Actina

Las proteínas lamininas se encuentran exclusivamente en el núcleo celular donde forman una red que cubre la membrana interna de la envoltura nuclear que provee un sitio de anclaje para los cromosomas y los poros nucleares.
A pesar de la gran estabilidad de los FI, estos son modificados frecuentemente por fosforilación, la cual modifica su ensamblaje o des-ensamblaje dentro de la célula. El ejemplo más claro es la fosforilación de la lámina nuclear que se ensambla y des-ensambla durante la mitosis.

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Funciones

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Funciones

Los FI tienen propiedades mecánicas importantes en células sujetas a estrés mecánico, su principal
función es conferir fuerza física a las células y tejidos. Algunos FI están involucrados en la producción de estructuras tales como cabello, uñas y cuernos.

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Estructura

En vertebrados superiores, las subunidades que componen los FI
constituyen una familia de proteínas que se divide en 6 tipos principales según las similitudes de la secuencia.
A diferencia de las isoformas de la actina y la tubulina, las clases de proteína de los FI son ampliamente divergentes en secuencia y varían en peso molecular, aún así, a pesar de sus diferencias todas comparten una organización estructural común: un dominio central α-hélice en forma de vara de aprox. 310 a.a., rodeados por los dominios amino y carboxilo terminales que difieren en tamaño, secuencia y estructura secundaria.

Este movimiento de los cromosomas es
mediado por proteínas motoras asociadas
al huso.Al final de la mitosis, la envoltura nuclear
se vuelve a formar, los cromosomas se des-condensan y se lleva a cabo la citocinesis.
Cada célula hija, por lo tanto, contiene un centrosoma, el cual dirige la formación de una nueva red de microtúbulos en interfase.

MICROTÚBULOS: Funciones
Formación del huso mitótico

Con la formación del huso mitótico aparecen varios tipos de Mt en las
células animales:

Mt cinetocóricos: se unen a los centrómeros de los cromosomas condensados de las células mitóticas

Mt cromosómicos: se conectan con los extremos de los cromosomas.

Mt polares: emanan de cada centrosoma y se estabilizan cuando se superponen el uno con el otro en el centro de la célula.
Mt astrales: se extienden desde los centrosomas a la periferia celular.

A medida que la mitosis avanza, los cromosomas condensados se alinean en el ecuador de la célula durante su metafase y luego se separan, con las dos cromátides de cada cromosoma siendo arrastradas a los polos opuestos del huso.

MICROTÚBULOS: Funciones
Formación del huso mitótico

Los microtúbulos se reorganizan completamente durante la mitosis demostrando la importancia de su inestabilidad dinámica. Los arreglos de Mt presentes en interfase se des-ensamblan y las subunidades de tubulinas libres son rensambladas para formar el huso mitótico, el cual es responsable de la separación de los cromosomas hijos.
Los centriolos y otros componentes del centrosoma se duplican en la interfase de las células, pero permanecen juntos a un lado del núcleo hasta que empiece la mitosis, cuando los centrosomas se separan y se mueven a lados opuestos del núcleo, para formar los dos polos del huso mitótico.

MICROTÚBULOS: Funciones
Formación del huso mitótico

Al final de la mitosis de células animales, un anillo contráctil que consiste de filamentos de actina y miosina II se ensambla justo debajo de la membrana
plasmática.
Su contracción tira progresivamente hacia adentro la membrana plasmática, estrechando el centro de la célula y dividiéndola en dos. A medida que procede la contracción, los filamentos de actina se van des-ensamblando. El anillo desaparece completamente después de la división celular.


FUNCIONES: Citocinesis


Un ejemplo de la contracción de la actina y la miosina en células no musculares es la citocinesis, el proceso de división de una célula en dos después de que ocurre la mitosis.


Caracterizados por De Duve en 1960, llevan a cabo gran variedad de funciones, como son:

Catabolismo de ácidos grasos de cadena muy larga, de ácidos dicarboxílicos, y del ácido fitánico.

Biosíntesis de plasmalógenos y de ácidos biliares.

El peroxisoma es una organela celular que está presente en todos los tejidos excepto en el eritrocito maduro.

Peroxisomas

En ocasiones aparecen cuerpos residuales que contienen material no digerido.

Estos pueden ser eliminados, pero con frecuencia permanecen en la célula como
inclusiones (ej. el pigmento de envejecimiento).

La vacuola autofágica ó autolisosoma es un caso especial en el que se digieren partes de la célula. Este proceso, que es normal, se ve estimulado por el ayuno y por acción de la hormona pancreática glucagón.

Lisosomas



Lisosomas

Morfológicamente, los lisosomas presentan un
polimorfismo considerable:

Los lisosomas primarios (o gránulos de almacenamiento) son partículas densas de aproximadamente 0.4 μm, rodeados por una membrana simple. Su contenido enzimático es elaborado por los ribosomas del RE, los cuales se forman en la región del Golgi.

Los lisosomas secundarios o vacuolas digestivas resultan de la asociación de los lisosomas primarios con vacuolas que contienen material fagocitado.

El llamado fagosoma se fusiona con un lisosoma (heterofagosoma) y es digerido por las enzimas hidrolíticas.

LISOSOMAS

Los lisosomas son organelas citoplasmáticas que contienen alrededor de 50 enzimas hidrolíticas y cuya función principal es la digestión intracelular ó extracelular.

Los lisosomas digieren materiales incorporados por endocitosis (fagocotosis y pinocitosis), partes de la célula (autofagia) y sustancias extracelulares.

Los lisosomas se separan en una fracción intermedia entre las mitocondrias y los microsomas.

Las enzimas de los lisosomas están rodeadas por una membrana (latencia) y actúan generalmente a un pH ácido.

MICROTÚBULOS: Funciones
Separación de los Cromosomas Mitóticos

La anafase B se refiere a la separación de los polos, la cual se acompaña
de la elongación de los microtúbulos polares.

MICROTÚBULOS: Funciones
Separación de los Cromosomas Mitóticos

Los Mt se re-organizan al comienzo de la mitosis para formar el huso mitótico, que desempeña una función esencial en la distribución de los cromosomas duplicados a las células hijas durante la anafase.
El movimiento de los cromosomas ocurre por dos mecanismos diferentes denominados Anafase A y Anafase B.
Durante la anafase A los cromosomas se mueven hacia los polos a lo largo de los Mt cinetocóricos, los cuales se acortan a medida que procede el movimiento de los cromosomas.
Este movimiento parece ser dirigido por proteínas motoras asociadas al cinetocoro que mueven los cromosomas a lo largo del huso.

Las bacterias también nadan utilizando flagelos, pero no contienen Mt; éstos son filamentos helicoidales rígidos constituidos de subunidades de una proteína denominada flagelina.

MICROTÚBULOS: Funciones
Movimiento de Cilios y Flagelos

El movimiento de cilios y flagelos es producido por la inclinación de su centro, el cual se denomina Axonema. Está compuesto de Mt y sus proteínas asociadas.
Los Mt se organizan en un patrón característico «9+2» en el cual un par de Mt centrales está rodeado de nueve dobletes de Mt externos (que comprenden un Mt completo denominado túbulo A y uno parcial denominado túbulo B).
Los dobletes de Mt externos están conectados al par central por conexiones radiales y a los demás dobletes a través de una proteína llamada Nexina. Además los brazos de dineína se unen a cada túbulo A y su actividad motora es la que dirige el movimiento de los cilios y flagelos.

MICROTÚBULOS: Funciones
Movimiento de Cilios y Flagelos

MICROTÚBULOS: Funciones
Movimiento de Cilios y Flagelos

Los cilios y flagelos son estructuras móviles altamente especializadas y eficientes que contienen microtúbulos y dineína.

Los flagelos se encuentran en los espermatozoides y en muchos protozoos y debido a su movimiento ondulante permiten a las células nadar a través de un medio líquido.
Los cilios tienden a ser más cortos que los flagelos y están organizados de forma similar, ellos tienen un movimiento a manera de látigo con el que propulsan a las células a través de un fluido (como en Paramecium sp.) o pueden mover un fluido sobre la superficie de un grupo de células en un tejido (como en el tracto digestivo humano)

Adicional al trasporte de vesículas en las rutas secretora y endocítica, los Mt posicionan
dentro de la célula las organelas rodeadas de membrana tales como retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas y mitocondrias.

MICROTÚBULOS: Funciones
Transporte de organelas y organización intracelular


Una de las principales funciones de las moléculas motoras del citoesqueleto en las células
interfásicas es el transporte y posicionamiento de las organelas encerradas por membranas.
Una organización microtubular típica en una célula en interfase está orientada con el extremo menos cerca al centro de la célula en el centrosoma, y el extremo más cerca de la periferia.
Así, los movimientos hacia el centro de la célula requieren las acciones de la dineína que se dirige hacia el extremo menos, mientras que los movimientos a la periferia requieren de la quinesina que se mueve hacia el extremo más.

MICROTÚBULOS: Funciones
Transporte de organelas y organización intracelular

En las células animales, los microtúbulos provienen del centrosoma, una estructura localizada cerca del núcleo, a partir de la cual emanan los microtúbulos citoplasmáticos en una conformación astral.
Los microtúbulos son nucleados en los centrosomas por el extremo menos, así el extremo más se dirige y crece hacia la periferia celular.
Embebidas en el centrosoma se encuentran un par de estructuras cilíndricas ubicadas una con respecto a la otra en una configuración en forma de L, y que se denominan centriolos.


MICROTÚBULOS: Centrosoma



FUNCIONES: Formación del córtex celular


Los filamentos de actina están altamente concentrados en la periferia de la célula, donde se asocian con proteínas de unión a la actina y forman una red tridimensional debajo de la membrana plasmática llamada córtex celular.
Esta red determina la forma de las células y está involucrada en una variedad de actividades de la superficie celular tales como el movimiento.

El peroxisoma es considerada la última organela subcelular descrita. Fue identificada por primera vez en 1954 en riñón de ratón y debido a que su función era desconocida se le asignó el nombre de microcuerpo (microbody).

El término de peroxisoma fue asignado a esta organela por De Duve y Baudhin debido a su papel en la formación y oxidación del peróxido de hidrógeno.

En 1976, Lazarow y De Duve demostraron que la organela también desempeña un papel en la oxidación de los ácidos grasos.

Peroxisomas


Contienen una matriz finamente granulada, en la cual se encuentra una masa llamativa y densa denominada nucleoide.

Este tiene una estructura muy regular semejante a un cristal  con aspecto muy variable. El análisis bioquímico muestra un contenido de peroxidasa, catalasa, urato-oxidasa y amino-acido-oxidasa, es decir, enzimas totalmente diferentes de las que se encuentran en los lisosomas.

Peroxisomas

Son particularmente prominentes en el hígado, donde pueden ocupar del 1,5 al 2% del volumen celular parenquimatoso, y en el riñón. En estos tejidos aparecen en el MEB como una organela redonda u oval, con un diámetro promedio de aproximadamente 500 nm, rodeados por una membrana simple. Los peroxisomas cerebrales son más pequeños, con un diámetro promedio de 140 nm.


Peroxisomas

Las enzimas lisosómicas digieren las proteínas a dipéptidos y los hidratos de carbono a monosacáridos.

Por medio del proceso de autofagia, los lisosomas intervienen en la renovación y recambio de los componentes celulares.

Durante el desarrollo actúan en la remodelación de los tejidos (resorción de la cola de renacuajo, regresión de los conductos de Wolff y de Müller).

La digestión del material extracelular implica la liberación del contenido de los lisosomas por exocitosis.

En la artritis reumatoidea, las enzimas lisosómicas erosionan el cartílago.

El acrosoma del espermatozoide se desarrolla en el Golgi y representa un lisosoma especial.

Funciones de los Lisosomas


Los lisosomas primarios se acoplan con un sistema extracelular que es
resultado de la actividad de la membrana citoplasmática (endocitosis).

Se denomina fagocitosis y pinocitosis, respectivamente, a la ingestión de material sólido y líquido por parte de la célula, ambos procesos muestran semejanzas y se incluyen dentro del concepto más general de endocitosis.

La fagocitosis se observa en muchos protozoarios donde desempeña un papel defensivo contra bacterias y partículas coloidales (movimiento ameboide).

Lisosomas: Endocitosis

Los movimientos celulares a partir de la superficie representan una forma básica de locomoción celular empleada por una amplia variedad de tipos de células.
Estos movimientos incluyen:

-Los de las amebas
-La migración de células embrionarias durante el desarrollo
-La invasión de tejidos por glóbulos blancos
-La migración de células durante la curación de una herida
-La fagocitosis

-Todos estos movimientos se basan en las propiedades dinámicas del citoesqueleto de actina ya que la extensión de estructuras como pseudópodos y lamelipodios involucra la
polimerización de filamentos de actina y la participación de moléculas de miosina no convencionales.


FUNCIONES: Movimientos celulares

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