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célula eucariota se deben haber originado por otra célula primitiva (procariota) Una vía propuesta para la evolución de la célula eucariótica y sus membranas internas:Genoma nuclear eucariótica evolucionó a partir de una antigua archea Ej., claramente los homólogos de actina, tubulina, histonas y el...

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- célula eucariota se deben haber originado por otra célula primitiva (procariota) Una vía propuesta para la evolución de la célula eucariótica y sus membranas internas

: Genoma nuclear eucariótica evolucionó a partir de una antigua archea Ej., claramente los homólogos de actina, tubulina, histonas y el sistema de replicación del ADN nuclear se encuentran en la archaea, pero no en las bacterias. Las primeras células eucarióticas surgieron cuando una antigua arquea anaeróbica unió fuerzas con una bacteria aeróbica hace aproximadamente 1.600 millones de años→ seres vivos se desarrollaron en ambiente anóxico )y cuando aumenta la concentración de oxígeno se tiene que adaptar y empieza a desarrollar otros organismos procariontes ( ) las bacterias aeróbicas van a ingresar a las arqueas anaeróbicas que pierden la pared celular y capacidad de protegerse y se vuelve más permeable a ingreso de nuevos genomas (se origina envoltura nuclear por la invaginación) La envoltura nuclear puede haberse originado a partir de una invaginación de la membrana plasmática de esta antigua arquea, una invaginación que protegía su cromosoma y al mismo tiempo permitía el acceso del ADN al citosol (según se requiera para que el ADN dirija la síntesis de proteínas). o Mitocondria, membrana plasmática, centriolos, aparato de Golgi, núcleo, lisosomas membrana nuclear externa envoltura nuclear

complejo de poro nuclear membrana nuclear interna

lámina nuclear

núcleo celular

heterocromatina cromatina (ADN+ Histonas)

eurocromatina nucleolo

nucleoplasma

Delimitado por una doble membrana: envoltura nuclear

1

ribosomas

Tiene Sub-comparimientos que no están encerrados por membranas Almacena el material genético: contiene casi todo el ADN de la célula→ casi todo porque hay AND mitocondrial otro porcentaje está afuera, en el núcleo, etc Controla la expresión genética Protege al ADN La separación del material genético del citoplasma circundant circundantee es una de las características más importantes que eucariotas tas de las procariota procariotass distingue a las células eucario

Consiste en dos membranas concéntricas que son penetradas por los complejos de poro nuclear→ De manera alternada La envoltura nuclear separa el genoma nuclear (ADN + Histonas) del citoplasma. Las membranas nucleares son continuas pero mantiene diferente composición proteica. Define el compartimiento nuclear. : 1. 2.

3. 4.

5. 6.

Filamentos citoplasmáticos Membrana nuclear externa: Se relaciona con el citoplasma (cara citoplasmática de la envoltura nuclear), continua con la membrana del Retículo Endoplasmático Rugoso, interactúa con ribosomas involucrados en la síntesis de proteínas, las proteínas sintetizadas son transportadas hacia el espacio perinuclear que se continúa con la luz del Retículo Endoplasmático Espacio perinuclear Membrana nuclear interna: se relaciona con el nucleoplasma, tiene proteínas de anclaje para la cromatina y la lámina nuclear por debajo de la envoltura, carece de ribosomas, se continua con la membrana nuclear externa Anillo citoplasmático Anillo nuclear

Membranas de la envoltura nuclear Forman una barrera altamente Impiden el paso libre entre el regulada núcleo y el citoplasma a los iones, solutos y macromoléculas

Se fusionan en los lugares de formación de los Complejos de poro nuclear que es estructurado por varias proteínas complejas

Consta de dos membranas celulares dispuestas en paralelo y separadas por 10 a 50 hm. Proporciona una barrera de permeabilidad selectiva entre el compartimento nuclear y el citoplasma. Actúa como una plataforma que ayuda a organizar los cromosomas en dominios funcionales discretos. : Red proteica de Constituye el nucleoesqueleto celular. Tiene un espesor de 75 ƞm.

→ Debajo de envoltura nuclear

2

Determina el tamaño y la forma nuclear. Posibilita la integridad mecánica y el posicionamiento de los complejos de poro nuclear. Da a la envoltura nuclear. FUNCIONES Mantienen el núcleo en su forma esférica . Permite el montaje y desmontaje de la envoltura nuclear durante la división celular (desmontaje del núcleo en la mitosis y el montaje del núcleo en las células hijas) Interviene durante: o Replicación del ADN. o Transcripción del ADN. o Apoptosis→ el núcleo no se separa y forma cuerpos apoptóticos (muerte celular) Célula formada por→ Citoesqueleto y los filamentos intermedios dentro de una célula epitelial y se interconectan en la lámina por debajo de la envoltura nuclear

Clase Proteína

Distribución

Función propuesta

I

Keratinas ácidas

Células epiteliales

II

Keratinas básicas

Células epiteliales

III

Desmina, Vimentina

IV

Neurofilamentos (NFI, Neuronas NFM y NFH)

Organización axonal

V

Láminas

Estructura y organización nuclear

Resistencia e integridad del tejido

GFAP, Músculo, células gliales, Organización e integración de la sarcómera células mesenquimales

Núcleo

Las láminas nucleares son las más antiguas y ubicuas en las células animales

Proteína de filamento intermedio

Tipo de Distribución tisular primaria secuencia

Keratina (ácida) (28 polipéptidos diferentes)

I

Epitelio

Keratina (básica) (26 polipéptidos diferentes)

II

Epitelio

Vimentina

III

Células mesenquimales

Desmina

III

Músculo

Proteína glial fibrilar ácida (GFAP)

III

Astrocitos

Periferina

III

Neuronas periféricas

3

Proteínas de neurofilamento NF-L

IV IV IV

Neuronas de periféricos

IV

Neuroepitelio

NF-M NF-H

Nestina

Proteínas de la lámina Lamina A Lamina B Lamina V V V C

nervios

centrales

y

Neuroepitelio. Todos los tipos celulares (envoltura nuclear)

Las láminas tienen un diámetro aproximado de 10 hm Las láminas difieren significativamente de los filamentos intermedios citoplasmáticos vertebrados de varias maneras: o Son intranucleares o Tienen un dominio de varilla inusualmente largo o Surgen por empalmes alternativos y modificaciones postraduccionales complejas. La lámina nuclear se adhiere a la cromatina y a través de los complejos LINC al citoesqueleto → Enlazador de los complejos de nucleoesqueleto y citoesqueleto (LINC, Linker of the nucleoskeleton and cytoskeleton complexes) Un complejo LINC consiste en: o Una proteína que contiene el dominio SUN que interactúa con las láminas y se extiende a través de la membrana nuclear interna. o Una proteína que contiene el dominio KASH que interactúa con una proteína que contiene el dominio SUN en el esp con los componentes del citoesqueleto.

Las proteínas KASH de la membrana nuclear externa se conectan con el citoesqueleto citoplasmático mediante la unión de proteínas motores microtubulares, filamentos de actina o plectina. Desde la membrana nuclear interna, las proteínas SUN se conectan a la lámina nuclear o cromosomas.

PROTEÍNAS INTEGRALES DE LA MEMBRANA NUCLEAR INTERIOR Varios centenares de proteínas de membrana integral están asociadas con la membrana nuclear interna, a menudo de una manera específica del tejido. De éstos, B), LAP2 (proteína 2 asociada a la lámina), emerina, Man-1, SUN1 y SUN2 se han caracterizado en detalle. Algunas proteínas internas de la membrana nuclear unen las láminas para ayudar a anclar el polímero de la lámina a la membrana y muchas pueden interactuar con la cromatina. LBR se une a HP1 (proteína de heterocromatina 1) Tres isoformas de proteínas SUN conectan la membrana nuclear interna con las proteínas de dominio KASH de la membrana nuclear externa. DURANTE LA MI TOSIS se fragmenta la envoltura nuclear de las células mamíferas, y para que MITOSIS esto suceda la lámina nuclear debe ser desmontada DURANTE LA PROFASE, las láminas son fosforiladas en los dominios de cabeza y cola por la quinasa mitótica Cdk1 (dependiente de ciclina), llevando al desmontaje de la lámina. Las láminas tipo A y tipo B se comportan de manera diferente en la mitosis:

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o o

Láminas tipo B: permanecen asociadas con fragmentos de vesícula de membrana nuclear a lo largo de la mitosis Láminas tipo A: se dispersan a lo largo del citoplasma→ no participan en la organización

Al final de la mitosis cuando la envoltura nuclear se reforme, las láminas se asocian progresivamente con la cromatina condensada.

Los filamentos de la lámina nuclear tienen un diámetro aproximado de 10 nm y están compuestos de polipéptidos, denominados láminas. El desmontaje de la lámina nuclear previo a la mitosis es inducido por fosforilación de las láminas. En la mitosis tardía (telofase), la eliminación de los fosfatos por fosfatasas específicas promueve el reensamblado de las láminas, lo cual es crítico para la formación de una envoltura nuclear alrededor de los cromosomas hijos. o Las láminas A y C se unen a la heterocromatina. o La lámina B se une al receptor de lámina B (LBR), que está conectado a la envoltura nuclear, como una proteína de membrana. o La fosforilación de lámina A y lámina C las solubiliza durante la o profase, lo que permite la disolución de la lámina nuclear. o La lámina B permanece unida a su receptor durante la profase. Las acciones opuestas de kinasas y fosfatasas, proporcionan un mecanismo rápido para controlar el estado de ensamblaje de filamentos intermedios de láminas. Otros filamentos intermedios también se desensamblan y vuelven a ensamblar en el ciclo celular. La desintegración y reformación de la envoltura nuclear y la lámina durante la mitosis. La fosforilación de las láminas desencadena el desmontaje de la lámina nuclear, que inicia la ruptura de la envoltura nuclear.

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La célula mamífero promedio contiene varios miles de complejos de poro nuclear. La membrana externa generalmente está tachonada con ribosomas y es continua con la membrana del retículo endoplasmático rugoso. El espacio intermembrana es continuo con el lumen del RE. Son estructuras de gran tamaño. Atraviesan las membranas nucleares de todas las células eucariotas. No son estructuras transmembrana, son complejos proteicos asociados a las membranas de la envoltura nuclear→ atraviesa toda la envoltura nuclear Las proteínas que forman parte del complejo del poro se denominan nucleoporinas→ → proteínas que forman el complejo de poro nuclear Las proteínas que forman los CPNs se organizan formando anillos: o anillo citoplasmático orientado hacia el citoplasma o anillo radial situado en el espacio que deja la envuelta nuclear y es responsable de anclar el complejo del poro a las membranas de la envoltura nuclear. o anillo nuclear que se orienta hacia el nucleoplasma Además, desde cada bloque se proyectan fibrillas proteicas: o Hacia el citoplasma los filamentos citoplasmáticos.

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o

Hacia el interior del núcleo los filamentos nucleares que se conectan a otro conjunto de proteínas que forman el anillo distal constituyendo la canastilla jaula nuclear

Encontramos nucleoporinas FG dominios repetidos de finalanina y glicina que forman malla hidrofóbica que evita difusión de macromoléculas de gran tamaño (mayor a 40 000 Daltons) En las células animales cada CPN tiene Una masa molecular estimada: 125 millones de daltons. Alrededor de 30 proteínas diferentes: nucleoporinas (NP). Las NP están presentes en múltiples copias y se organizan con una simetría octogonal El diámetro de un poro nuclear

Aprox. 80 nanómetros pero el espacio útil para el paso de las moléculas que se transportan es de unos 50 nm. Contiene 3000 -4000 CPNs→ complejos del poro nuclear

La envoltura nuclear de una célula de mamífero típica El tráfico total que pasa por cada CPN es enorme. Cada Complejo que pasas por el Poro Nuclear puede

Transportar hasta 500 macromoléculas por segundo. Pueden transportar en ambas direcciones al mismo tiempo. Cada CPN contiene uno o más conductos acuosos, a través del cual pequeñas moléculas solubles en agua pueden difundir pasivamente Las moléculas pequeñas (£ 5000 daltons) difunden rápidamente por el CPN y se puede considerar una permeabilidad libre para ellos. Las proteínas de gran tamaño atraviesan el CPN muy le lentamente ntamente ntamente. Las proteínas > 60.000 daltons pueden atravesar escasamente por difusión pasiva.

Complejos de poro nuclear observados mediante Microscopio electrónico →

El tráfico bidireccional se produce de forma continua entre el citosol y el núcleo. o Las múltiples proteínas que funcionan en el núcleo, incluyendo las histonas, polimerasas de ADN, ARN polimerasas, reguladores de la transcripción y proteínas para el procesamiento de ARN se importan de forma selectiva en el compartimento nuclear desde el citosol, donde son sintetizadas → se sintetizan en los ribosomas que están en el citoplasma o Al mismo tiempo, casi todos los ARNs, incluyendo mRNAs, rRNAs, tRNAs, miRNAs y snARN, son sintetizados en el compartimiento nuclear y después exportados al citosol sólo después de haber sido debidamente modificados (procesamiento del ARNm) en el núcleo→ nucleolo estructura donde se sintetiza el ADN→ primero en el núcleo y luego van a el citosol

Las subunidades ribosomales son ensambladas en el núcleo y exportadas hacia el citosol El proceso de exportación e importación es selectivo. Las proteínas ribosomales son sintetizadas en el citosol e importados hacia el núcleo, donde se reúnen con el ARN ribosomal formando las subunidades ribosomales. Las subunidades ribosomales son exportadas al citoplasma, donde se ensamblan para formar los ribosomas. Cada uno de estos pasos requiere de transporte selectivo a través de la membrana nuclear.

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La célula obtiene la energía que necesita para este proceso a través de la hidrólisis de GTP por el monómero Ran GTPasa. Ran se encuentra tanto en el citosol y el núcleo, y se requiere tanto para la importación y exportación nuclear.

Los receptores de importación son proteínas solubles citosólicas que se unen a: o la señal de localización nuclear de la proteína para ser transportada. o las proteínas del CPN, algunas de los cuales forman las fibrillas del CPN se extienden hacia el citosol. El complejo receptor-carga se mueven a lo largo de la ruta de transporte mediante uniones y disociaciones repetidas y vuelve a unirse a secuencias FG repetidas adyacentes. El complejo receptor-carga salta de una nucleoproteína a otra en el interior del CPN. Una vez dentro del núcleo, los receptores de importación se disocian de su carga y vuelven al citosol. La carga se une a importina y esto hace un dinero que es el que atraviesa la membrana nuclear y llega a el núcleo, este es el momento q suelta la carga y se une a el RAN GTP para que la suelte completamente→ esto debe de salir a el citoplasma pero se desfosforila el RAN GTP porque tiene que regresar para fosforilarse otra vez

El sistema de transporte se basa en las señales de exportación nuclear de las macromoléculas a exportar, así como de los receptores complementarios de exportación nuclear Estos receptores se unen tanto a la señal de exportación y a las proteínas del CPN para guiar la carga hacia el citosol. La exportación nuclear de moléculas grandes, como las nuevas subunidades ribosomales y moléculas de ARN, se produce a través de los CPN y también depende de un sistema de transporte selectivo.

Los cromosomas aparecen al principio de la mitosis y desaparecen cuando la división celular ha terminado. La aparición y desaparición de los cromosomas fue una pregunta desafiante para los citólogos en otros tiempos: ¿Cuál es la naturaleza de los cromosomas en la célula no mitótica?, ¿Cómo es posible que el ADN de 2 metros de longitud se acomode en un núcleo de sólo 10 µm (1 x 10-5 m) de diámetro? la doble hebra de ADN en forma lineal alcanza la longitud y dentro del núcleo se encuentra compactada junto las histonas para formar los nucleosomas que se agrupan en estructuras solenoides y se compactan en cromosomas en la metafase Está formado por el ácido desoxirribonucleico (ADN) y las proteínas forman la cromatina. Las principales proteínas en la cromatina son las histonas→Las histonas son pequeñas proteínas con una alta proporción de aminoácidos básicos: arginina y lisina Histona

Nº residuos

PM

Contenido en moles %

Lys

Arg

Lys/Ar g

Modificación

H1

213

21.00 0

27,7

1,4

19,78

Fosforilación

H2A

129

13.90 0

10,9

9,3

1,17

Fosforilación, acetilación

7

H2B

125

13.77 4

15,2

6,1

2,49

Fosforilación, acetilación

H3

135

15.27 3

9,6

13,3

0,72

Acetilación, metilación fosforilación

H4

102

11.23 6

10,8

13,7

0,79

Acetilación, metilación fosforilación

La unidad básica estructural de la cromatina es el nucleosoma. El núcleo del nucleosoma está formado por un octámero constituido por dos subunidades de las siguientes histonas: o H2A (dos unidades) o H2B (dos unidades) o H3 (dos unidades) o H4 (dos unidades) . Un nucleosoma contiene un núcleo proteico compuesto por ocho moléculas de histona. Después de la disociación del nucleosoma aislado en su núcleo proteico y ADN, se puede determinar la longitud del ADN que está enrollado alrededor del núcleo. La longitud es de 147 pares de nucleótidos , suficiente para envolverse 1,7 veces alrededor del núcleo de histona (octámero) Las fibras de ADN de doble cadena desnudas tienen un grosor de 2 ƞm. La asociación del ADN con las histonas genera los nucleosomas que muestran unos 10 ƞm de diámetro. Los nucleosomas se pueden enrollar helicoidalmente para formar un solenoide que constituyen las fibras de cromatina de los núcleos interfásicos con un diámetro aproximado de 30 ƞm. Los solenoides pueden volverse a enrollar para dar lugar a supersolenoides con un diámetro de 400 a 600 ƞm que constituirían las fibras de los cromosomas metafásicos. Solenoide→ ADN se forma alrededor del nucleosoma que parecen perlas en un collar cuando los vemos enrollados vemos que tiene diámetro de 10nm y luego vemos que se superenrollan y están entreverados→ luego vemos que hay un cordón y se forman mini bandas y vemos el cromosoma o Permite organizar de manera múltiple y luego los conocemos como cromosoma

La cromatina puede presentar distintos grados de empaquetamiento. La cromatina mayoritaria, la que constituye la mayor parte del núcleo recibe el nombre de eucromatina, se encuentra relativamente sin condensar y distribuida por el núcleo.

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La cromatina minoritaria (10%) es la heterocromatina, se encuentra en un estado muy condensado. Es transcripcionalmente inactiva y contiene secuencias de ADN altamente repetitivas.

TIPO DE CROMATINA

ESTADO FÍSICO

CAMBIO QUÍMICO TIPO DE GENES

REPLICACIÓN

EUCROMATINA

Laxa

Acetilada

Activos

Fase S temprana

HETEROCROMATINA

condensada

Metilada

Silentes (SILENCIOSO) Fase S tardía

Cuando la cromatina alcanza su máximo grado de condensación durante la división celular aparecen...