Ciclo celular

Formada por todos los eventos desde que se forma la celula hasta que se vuelve a dividir.
División celular:
El ciclo de la celula se divide en 2 fases principales: la fase M (mitótica) y la interfase.
La división celular (fase M) consiste en dos procesos secuenciales: división nuclear (cariocinesis) y la división citoplasmática (citocinesis), pero antes debe duplicarse su masa y todo su contenido.
La interfase es cuando la celula no se está dividiendo. Y se divide en tres fases:
Fase G1: la celula duplica su masa, aumenta su volumen, aquí se hará síntesis de proteínas y ARN, y la duplicación de organelas citoplasmáticas. Se necesita ATP. Dura más tiempo.
Fase S: replicación o duplicación de la molécula de ADN. La cromatina debe estar en forma laxa. El proceso de replicación es una vía endergónica y anabólica. Se produce síntesis de histonas y por ende ARNm. El tiempo depende de la duplicación de los distintos tipos de células.
Fase G2: acá posee un grupo cromosómico duplicado y se realizara la síntesis de elementos necesarios para el desarrollo de la mitosis. Dura poco tiempo.

En estas tres fases encontramos solo cromatina.
No todas las células se pueden dividir. Por ejemplo: las neuronas, glóbulos rojos, se dice que se encuentran en fase G0 porque no duplica su ADN y no hace división. Pero hay otras células que en presencia de algún agente patógeno entra en el proceso G1 para su multiplicación, como ser los glóbulos blancos.

Variaciones del ciclo celular:
En organismos unicelulares como bacterias yprotozoos, se dividen rápidamente, esta velocidad depende de la absorción de los nutrientes y de la conversión de los mismos.
En organismos pluricelulares es distinto. Esto depende de los distintos ciclos celulares, puede durar 30 minutos hasta meses.
Existen al menos 3 categorías de células con ciclo celular atípico:
1. Algunos tipos celulares, como células musculares y nerviosas normalmente no se dividen. Estas se encuentran en la etapa G0.
2. Algunos tipos celulares que se encuentran en la etapa G0, son estimuladas por factores externos y reingresan al ciclo para su duplicación.
3. Son células con alta actividad mitótica. Son aquellas que están en continua renovación, como las células germinales, las células epiteliales.

Control del ciclo celular:
Células normales: el progreso de las células eucariotas requiere de señales apropiadas para pasar al siguiente ciclo. Hay dos eventos importantes en el ciclo de la celula, se refieren al control de la transición: uno es el inicio de la duplicación del ADN (ocurre en la etapa S) y el otro es el inicio de la mitosis.
Factores promotores de las transiciones del ciclo celular: en la fusión celular se genera, en presencia de agentes que causan la unión de las membranas plasmáticas generando una celula hibrida llamada heterocarion (contiene 2 o más núcleos dentro de un citoplasma, rodeada por una única membrana plasmática). En la fase S hay un importante activador (regula el inicio) de la replicación de ADN. La cantidad de activador es importante cuando hay fusiones que involucran múltiples células. Este regulador se llama factor promotor de fase S (FPS), asegura que cadasecuencia de ADN se duplique una vez. Y para que el comienzo de la división sea inmediata es necesario el factor promotor mitosis (FPM), este induce eventos mitóticos en células que se encuentre en cualquier estado del ciclo celular.
Regulación de la activación de FPS y FPM: se caracterizan por ser quinasas dependientes de ciclinas (CDK). Las quinasas son enzimas que catalizan la fosforilación de proteínas. Ciclinas indica la concentración de estas proteínas reguladoras. Sirve para marcar la progresión de las células desde una fase del ciclo a la siguiente, así como también de los mecanismos que regulan estas transiciones.
Las transiciones de G1 a S y de G2 a M son catalizadas por la fosforilación de sustratos claves mediadas por CDKs. Este grupo es altamente conservado de enzimas en su forma activa, un complejo compuesto por una subunidad catalítica, la quinasa y una subunidad regulatoria, la ciclina.
Las ciclinas juegan un rol importante en la regulación de la actividad quinasa de CDKs. Cuando la concentración de ciclina es baja, la quinasa le falta ciclina y por ende se inactiva. Y viceversa.
Las ciclinas son proteínas cuya expresión es periódica y altamente regulada a través del ciclo celular.

Control de replicación: replicación del ADN es:
Bidireccional
Semiconservativa
Única copia capaz de duplicarse y hacer una copia igual.
A esta replicación se halla un complejo unido, llamado complejo de reconocimiento del origen de replicación (ORI), son proteínas que interactúan con otros grupos de proteínas que varían según la etapa del ciclo celular, interviniendo FPS y ORI, que se encargan de elegir el lugarde duplicación.
La formación del complejo FPS depende de la presencia de una ciclina reguladora, pero la actividad a su vez está regulada por la presencia de un inhibidor. Cuando se le une lo inactiva. Por proteólisis, el inhibidor se remueve, de esta forma se activa el FPS.
En cambio el FPM su activación dependerá de las etapas de la fosforilación y desfosforilación del complejo. Esta activación desencadena una serie de fosforilaciones que llevan a la disolución de la membrana plasmática.

En células con daño en el ADN: las células poseen mecanismo de vigilancia que controlan que todos los ciclos se hayan completado. Además de revisar la integridad del genoma y frenar la progresión si hay algún daño en el ADN. Se conocen como puntos de control (checkpoints), estas son vías inhibidoras, aseguran la dependencia de un proceso respecto del otro no estando relacionados entre sí.

Pérdida de control del ciclo celular: se debe a enfermedades producidas por alteraciones genéticas vinculadas con el control celular. No es producto de un solo suceso mutacional sino de la acumulación de alteraciones genéticas de la celula. Las células normales se pueden convertir en cancerosas por estar en contacto con sustancias químicas, radiaciones ionizantes y algunos virus.

Mecanismos de replicación del ADN: el ARN es una molécula capaz de portar información como de catalizar reacciones.
Propiedades universales de replicación:
La replicación del ADN es semiconservativa: se producen 2 moléculas hijas formadas por una cadena original y otra nueva.
La replicación tiene un sitio de origen y ocurre en forma bidireccional: no comienzaen cualquier sitio dentro de la molécula de ADN> tanto en bacterias como en células eucariotas se sabe que la replicación tiene sitios específicos, generando en ambos lados horquillas de replicación “Y” determinando un proceso bidireccional. Representando la doble hélice donde se rompen los puentes de hidrogeno, permitiendo la entrada de enzimas que iniciaran la polimerización de las cadenas hijas utilizando como molde las cadenas parentales.
La síntesis de ADN se produce siempre en sentido 5’a 3’determinando que una de las cadenas se sintetice en forma discontinua: la ADN polimerasa (ADN pol) posee un único sentido de síntesis, de 5’a 3. Esto implica que solo una de las dos hebras hijas de la horquilla de replicación, o sea la adelantada, será sintetizada en forma continua. La otra cadena, llamada retrasada, será necesariamente sintetizada en trozos, denominados, fragmentos de okazaki. Creciendo en sentido contrario al de la horquilla.
Etapas del proceso de duplicación de ADN y enzimas intervinientes: la replicación del ADN requiere de la enzima ADN polimerasa.
En procariotas hay ADN pol I, ADN pol II, ADN pol III.
En eucariotas hay: ADN pol alfa, ADN pol gamma, ADN pol épsilon.
Tienen las mismas funciones.
La primera se encarga de intervenir en la replicación de la cadena rezagada y una subunidad tiene actividad primasa.
La segunda se encarga de intervenir en la reparación del ADN, control y síntesis de la cadena continua y corregir si hay algún error.
El tercero se encarga de intervenir en la replicación del ADN. Polimeriza desoxirribonucleótido de 5’a 3’.

El proceso de replicación del ADN en bacterias,además de las ADN pol, necesita de otras enzimas.

Etapas del proceso en procariotas:
Iniciación: la unión de la proteína de iniciación al sitio de iniciación, origina la formación de la horquilla de replicación, hay ruptura de puente de hidrogeno en las bases. Ingresando las helicasa que crean dos horquillas de replicación, cada una es bidireccional. Aquí se unen múltiples moléculas de proteínas desestabilizadoras que mantiene la cadena separada impidiendo su renaturalización.
Elongación: las helicasas continúan rompiendo puentes de hidrógenos, permitiendo el avance de las horquillas de replicación, a su vez la enzima girasa (topoisomerasa del tipo II) se encarga de evitar el superenrollamiento de la doble hélice.
La girasa desenrolla el ADN y se une al mismo, realizando cortes de ambas cadenas.
La cadena discontinua requiere la síntesis de sucesivos cebadores (primers, sintetizados por la enzima primasa (ARN pol)), cada uno ofrece un extremo OH a la ADN pol III para la síntesis de pequeños fragmentos de ADN 5’3’, llamado fragmentos de okazaki. A partir del sitio de origen se forman 2 horquillas cada una presenta una cadena adelantada o continua y retrasada o discontinua, su cadena parental es opuesta.
La enzima ligasa cataliza la formación de los enlaces fosfodiester entre los fragmentos de ADN. Se encarga de unir los nucleótidos que quedaron sin resolver.
Terminación: se unen ambas horquillas de replicación en un punto opuesto al sitio de origen. Da como resultado la separación de las dos moléculas hijas del ADN.
En las bacterias hay un solo origen de replicación y en las células eucariotas hay variosorígenes. Que se realizan al mismo tiempo y en todas las moléculas de ADN.
Helicasa: se encarga de romper los puentes de hidrogeno
Proteínas estabilizadoras: hace que la burbuja se mantenga abierta.
Topoisomerasa (girasa): corta los enlaces fosfodiester para que la cadena se desenrolle y los vuelva a unir.
ADN pol ADN dependiente: leen la secuencia de 3’a 5’y polimeriza de 5’a 3’.
Pol II: necesita de la cadena de ADN y una enzima llamada primasa, esta fabrica los primers (cebadores), es una ARN polimerasa que fabrica los primeros que son ARN. Busca la secuencia de 3’a 5’. Necesita de un extremo 3’para poder empezar, buscando su complementariedad, dejando siempre un extremo 3’libre.
Pol I: ubica los primers, los elimina y los reemplaza por nucleótidos de ADN, no sabe unir los extremos 3’y 5’.