Guía primer semestre PDF

Preview

Summary

NÚCLEO Y NUCLÉOLONÚCLEOOrgánulo celular más grande ymembranoso que se encuentra en células eucariotas. Es el compartimiento limitado por membrana que contiene el genoma (información genética) necesaria para la replicación del ADN, transcripción y procesamiento del ARN.Nota: La última etapa de la exp...

Description

ELABORADO POR: DI RIENZO LEÓN ANGELO PASQUALE (UNEFM-AÑO 2013)

NÚCLEO Y NUCLÉOLO NÚCLEO Orgánulo celular más grande y membranoso que se encuentra en células eucariotas. Es el compartimiento limitado por membrana que contiene el genoma (información genética) necesaria para la replicación del ADN, transcripción y procesamiento del ARN. Nota: La última etapa de la expresión genética (traducción) no tiene lugar en el núcleo, sino en el CITOPLASMA. Componentes del núcleo en interfase celular Envoltura nuclear (carioteca) Poros nucleares

Cromatina

Nucleoplasma (Carioplasma o jugo nuclear) Nucléolo

Bicapa lipídica concéntrica que separa al núcleo del citoplasma. Orificios de la envoltura nuclear que permiten la comunicación de materiales entre el núcleo y el citoplasma. Complejo nucleoproteíco formado por ADN, proteínas histónicas y no histónicas. Su plegamiento da lugar a los cromosomas. Medio interno semilíquido donde se encuentra sumergida la información genética. Sitio para la síntesis de ARNr (ribosómico)

Nucleoplasma

Nucléolo

Núcleo FIGURA: Partes del núcleo.

CARACTERÍSTICAS DEL NÚCLEO -

Ocupa del 10 al 50% del volumen de la célula. Se localiza el genoma humano.

Generalidades: -

Número: Generalmente suele existir un núcleo por célula, a estas células se las denomina uninucleadas; aunque hay excepciones es decir hay células que carecen de núcleo, como los

eritrocitos de los mamíferos a estas se las llama anucleadas, otras que tienen más de uno como los hepatocitos que tienen dos (binucleadas) o los osteoclastos y las fibras musculares estriadas que tienen muchos (plurinucleadas). -

Forma: No es estática, por lo general es esférico. Se adopta a la célula.

-

Tamaño: Depende de la actividad de la célula.

-

Posición: Normalmente ocupa una posición central, aunque a veces puede ocupar una posición excéntrica como ocurre en las células vegetales debido a las vacuolas o en los adipocitos debido a la gota de grasa.

LA FORMA Y TAMAÑO DE LA CÉLULA DEPENDE DE LA FUNCIÓN QUE REALIZA Y DE SU UBICACIÓN.

ENVOLTURA NUCLEAR Bicapa de fosfolípidos permeable solo a pequeñas moléculas apolares que separa al nucleoplasma del citoplasma. Posee perforaciones denominadas Poros nucleares. Le proporciona el armazón estructural al núcleo.

Sus componentes fundamentales son: 1. Dos membranas (Interna externa). 2. Lámina nuclear. 3. Cisterna perinuclear.

y

Se continúa con la membrana del RER, por tanto puede haber ribosomas adheridos a ella. Membrana Está en contacto estrecho nuclear con la lámina nuclear. Contiene proteínas únicas interna específicas para el núcleo. Delgada malla de Lámina filamentos intermedios nuclear entrecruzados (lamininas). Se localiza en la periferia del nucleoplasma y su función es servir de soporte a la carioteca, estableciendo su forma generalmente Esférica. Se interrumpe a la altura de los poros nucleares. Se unen a la cromatina a través de las histonas H2A Y H2B. Espacio existente entre la Cisterna perinuclear membrana nuclear externa y la membrana nuclear interna. Se comunica con la cavidad del RER. Membrana nuclear externa

Leyenda: RER: Retículo endoplásmico rugoso. Nota: Las alteraciones de la arquitectura de la lámina nuclear se asocian con trastornos genéticos y con la apoptosis.

POROS NUCLEARES Están formados por la fusión de la membrana interna y externa de la envoltura nuclear, estableciendo canales para el transporte bidireccional nucleocitoplasmático. Se constituyen por proteínas denominadas Nucleoporinas, las cuales componen una estructura denominada Complejo del Poro. Nota: El número de poros depende del grado de metabólica de la célula; actividad, mayor cantidad nucleares.

nucleares actividad a mayor de poros

COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR (NPC): -

-

Abarca las dos membranas nucleares. Es un armazón central octogonal formado por ocho subunidades proteicas, con forma cilíndrica y localizada en la periferia de cada poro. Se comporta como un diafragma que adapta su abertura a las dimensiones de las moléculas que deben atravesarlo.

Elementos: -

Ocho columnas proteicas: Forman la pared cilíndrica. En el lado citosólico, los extremos de las columnas originan la boca interna (anillo) del poro nuclear.

-

-

-

Proteínas de anclaje: Sujetan las columnas con la envoltura nuclear. Proteínas radiales: Se originan de las columnas proteicas y se encuentran en el centro del poro. Permiten que el complejo del poro se comporte como un diafragma. Fibrillas proteicas: Nacen de la boca interna y externa del complejo y se proyectan hacia el nucleoplasma y el citosol respectivamente. Intervienen en el pasaje de las proteínas a través del poro.

Anillos del complejo del poro nuclear: 1. Anillo citoplasmático: De este, protruyen hacia el citoplasma ocho fibrillas proteicas cortas. 2. Anillo medio: Formado por ocho proteínas transmembranales que se proyectan hacia la luz del poro nuclear y a la cisterna perinuclear. Su centro está ocupado por una estructura denominada Transportador (con forma de reloj de arena). 3. Anillo nucleoplásmico: Favorece la salida de distintos tipos de ARN. De él, se desprende una estructura denominada “Canastilla nuclear” que sobresale hacia el nucleoplasma. La canastilla se deforma en el proceso de salida nuclear.

Nota: -

-

El anillo citoplasmático y medio originan un Orificio central. El orificio central está delimitado por una estructura cilíndrica, el Transportador Central, el cual está unido a 16 brazos radiales (8 externos y 8 internos). Cada anillo está unido al Transportador Central mediante 8 brazos radiales que se introducen en el orificio central.

Transportador central

Anillo citoplasmático

Anillo Medio

Anillo Nucleoplásmico

FIGURA: Complejo del Poro. TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS A TRAVÉS DE LOS POROS NUCLEARES

procesamiento de los ARN, las que se combinan con el ARNr en el nucléolo, las ADN polimerasas, las ARN polimerasas, entre otros. Dichas proteínas se etiquetan para ser transportadas al núcleo con secuencia de aminoácidos específicos denominadas Señales de localización nuclear (NSL) que interactúan con una proteína heterodimérica denominada Importina y no directamente con las proteínas del complejo del poro. 2. Salida de macromoléculas del núcleo: Las proteínas que salen del núcleo son envejecidas o que dejaron de funcionar, se dirigen al citosol a fin de ser destruidas por Proteasomas. Dichas proteínas se etiquetan para salir del núcleo con una secuencia de aminoácidos denominadas “Señales de exportación nuclear (NES)” que interactúa con una proteína denominada Exportina. Notas: -

Las moléculas menores a 11nm entran o salen del núcleo por Difusión simple. 1. Entrada de macromoléculas al núcleo: Las macromoléculas que ingresan al núcleo son proteínas que promueven el

-

Existen NSL y NES reconocidos por transportinas. La importina y la exportina unidas al péptido señal, al llegar al complejo del poro, se unen a una proteína denominada Ran (es la que controla el movimiento de macromoléculas a través del poro nuclear) que hidroliza el GTP. La importina es un αβheterodimero porque contiene dos subunidades:

a) Subunidad α: Reconoce al péptido señal. b) Subunidad β: Es una subunidad de α, transforma a la molécula para su incorporación al núcleo. CROMATINA Unidad Fundamental: Nucleosoma. Es el material del que están compuestos los cromosomas y es visible en la interfase celular. Complejo formado por el ADN, histonas y proteínas no histonicas. Durante la interfase la cromatina presenta dos partes: 1. Heterocromatina: Cromatina muy condensada y es transcripcionalmente inactiva.

-

La proteína N1 asocia la histona H3 con la H4.

Los nucleosomas están formados por un núcleo proteico constituido por un octámero de histonas, proteínas fuertemente básicas y muy conservadas filogenéticamente. El octámero está formado por dos moléculas de cada una de las histonas H2a, H2b, H3 y H4. Cada octámero de histonas está rodeado por 1.7 vueltas de ADN bicatenario. CROMOSOMAS

2. Eucromatina: Cromatina descondensada y distribuida por todo el núcleo, además se transcribe con mayor facilidad. Histonas: Proteínas básicas que tienen un papel fundamental en el plegamiento de la cromatina. Tipos: 1. No nucleosómica: H1. 2. Nucleosómicas: H2A, H2B, H3, H4. Proteínas no histónicas: Fosfoproteínas, nucleoplasmina, antígeno nuclear de proliferación, proteína N1 y proteínas residuales. - La Nucleoplasmina asocia la histona H2A con H2B.

Es la forma en la que se expresa la cromatina durante los procesos de división células. Es el resultado de la condensación de las fibras de cromatina. Son estructuras nucleares dotadas de organización e individualidad, capaces de autoduplicarse y transmitir el material genético de una generación a otra. Cada cromosoma está compuesto por dos cromátidas hermanas unidas en un punto denominado Centromero.

El genoma del hombre se integra de 46 cromosomas que representan 23 pares homólogos de cromosomas, de los cuales: -

22 pares son autosomas. Un par de cromosomas sexuales (determinan el sexo): a) Mujer: XX. b) Hombre: XY.

Nota: Entre el 80-90% de la masa nuclear está constituida por fibras de cromatina. NUCLÉOLO

Sitio de transcripción y procesamiento de los ARN ribosómicos (menos el ARNr 5S) y el ensamblaje de los ribosomas. Está rodeado por una capa de cromatina condensada. No presenta membrana. El nucléolo sintetiza 3 de los 4 ARNr, mediante una enzima, la ARN polimerasa I. El ARNr 5S se transcribe fuera del nucléolo por la ARN polimerasa III. Una célula puede contener uno o varios nucléolos, dependiendo del grado de actividad metabólica. Son muy

evidentes en hepatocitos.

las

neuronas

y

los

COMPOSICIÓN QUÍMICA -

ARN 10-30%. ADN 1-3%. Ribonucleoproteínas pequeñas. ULTRAESTRUCTURA DEL NUCLÉOLO (ME)

1. Parte Amorfa: Corresponde a los espacios con escasa ELECTRONDENSIDAD. Posee ADN. Equivale al nucleoplasma. 2. Parte Densa: Se subdivide en: a) Parte Granular: Posee gránulos de ribonucleoproteínas de 25 nm, contiene ARN. Es un depósito de partículas pre-ribosómicas. Se ensamblan las subunidades ribosomales maduras. b) Parte Fibrilar: Más densa. Posee fibrillas de 8-10 nm. Contiene ribonucleoproteínas y ARNr recién sintetizados. 3. Centro Fibrilar: Posee fibrillas agrupadas en un cuerpo esférico. Contiene ADN activo (transcribiéndose) y ARN. Corresponde a los Organizadores Nucleolares activos. Pueden haber varios. Cumple función de almacén de reservas proteicas para la traducción.

PREGUNTAS DE SELECCIÓN (1) 1. a) b) c) d) 2. a) b) c) d) 3. a) b) c)

d) e) f) 4. a) b) c) d) e) f) 5. a) b) c) d)

Con relación al núcleo señale la alternativa INCORRECTA: Es el organelo que controla la actividad celular. Su forma depende de la función que realice la célula. Su tamaño depende de la actividad celular. Está presente en los eritrocitos. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es verdadera? La cromatina es la forma en que se expresa el cromosoma durante los procesos de división celular. Las histonas H2A y H2B se unen entre sí por medio de la proteína N1 y además ensamblan la lámina nuclear a la Cariolinfa. La envoltura nuclear presenta dos membranas: La externa que se une con la lámina nuclear y la interna que comunica con el RER. El nucleoplasma es el material encerrado por la envoltura nuclear con exclusión de la cromatina y el nucléolo. Con respecto al complejo del poro nuclear: Es la base para el transporte unidireccional nucleocitoplasmático. Las proteínas radiales le otorgan una característica estática. El orificio central es proporcionado por los anillos citoplasmático y medio; además se delimita por un transportador central con forma de reloj de arena localizado en el centro del anillo Nucleoplasmático. El anillo Nucleoplasmático no se modifica durante la salida de macromoléculas del núcleo al citoplasma. Ninguna de las anteriores. Todas las anteriores. En relación al transporte de moléculas a través de los poros nucleares: Es un proceso que siempre requiere gasto energético. La incorporación de macromoléculas al interior del núcleo requiere de la interacción de la importina con el NLS etiquetado en la proteína que viene del citoplasma. La proteína Ran es la encargada de controlar el movimiento de macromoléculas a través del poro nuclear y es dependiente de GTP. El complejo Ran-Exportina-proteína no existe. Todas son correctas. Existe más de una respuesta correcta. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es incorrecta? Eucromatina es la parte condensada de la cromatina con ADN activo. El nucléolo no sintetiza el ARNr 5S. Cada octámero de histonas del nucleosoma está rodeado por 1.7 vueltas de ADN bicatenario. La ARN polimerasa III sintetiza el ARNr 5S en el nucléolo.

NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS Bases nitrogenadas: Compuestos orgánicos heterocíclicos de carácter aromático y conformación espacial plana que incluyen dos o más átomos de hidrógeno, contienen la información genética. Existen cinco tipos que se clasifican en dos grupos:

Notas: -

-

Si es una base púrica, el carbono 1 de la pentosa se enlaza con el nitrógeno 9 de la base nitrogenada. Si es una base pirimídinica, el carbono 1 de la pentosa se enlaza con el nitrógeno 1 de la base nitrogenada.

1. Bases púricas: Se trata de un sistema plano de nueve átomos (cinco carbonos y cuatro nitrógenos). - Adenina (A) - Guanina (G) 2. Bases pirimídinicas: Es un sistema plano de seis átomos (cuatro carbonos y dos nitrógenos). - Timina (T) - Citosina ( C ) - Uracilo (U)

Existen dos tipos de nucleósidos, dependiendo de la pentosa que contenga:

En condiciones fisiológicas, predominan los tautómeros amino y oxo de las purinas, pirimidinas y sus derivados.

1. Si es una base púrica se coloca la terminación –OSINA.

NUCLEÓSIDOS Estructura: Pentosa + Base nitrogenada. La unión de la pentosa con la base nitrogenada se realiza por enlace Nglucosídicos (por tanto ocurre la liberación de una molécula de agua). La pentosa puede ser: Ribosa o desoxirribosa.

1. Ribonucleósidos: Contienen β-D-ribosa como componente glucídico. 2. Desoxirribonucleosidos: Contienen β-D-2-desoxirribosa como componente glucídico. Nomenclatura:

Ejemplos: Adenosina, guanosina. 2. Si es una base pirimídinica se coloca la terminación –IDINA. Ejemplos: Timidina, citidina, uridina. 3. Si la pentosa es la β-D-2desoxirribosa se le coloca el prefijo DESOXI. Ejemplos: Desoxiadenosina desoxitimidina (dT).

(dA),

NUCLEÓTIDOS

-

Estructura: Pentosa + Base nitrogenada + (Uno, dos o tres) grupos fosfatos.

-

Son nucleósidos fosforilados y los monómeros de los ácidos nucleicos. Los nucleótidos son los 5' fosfatos de los correspondientes nucleósidos. Enlace fosfodiéster: Es un tipo de enlace covalente. Ocurre cuando el ácido fosfórico se une al carbono 5 de la pentosa, con liberación de una molécula de agua. Entre dos nucleótidos ocurre de la siguiente forma: Se produce entre un grupo hidroxilo (OH-) en el carbono 3' del primer nucleótido y un grupo 3− fosfato (PO4 ) en el carbono 5' del nucleótido entrante, formándose así un doble enlace éster. Enlace N-glucosídicos: Nucleósido. Los nucleótidos pueden clasificarse en ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos según contengan ribosa o desoxirribosa respectivamente. Notas: -

Los nucleosido trifosfatos tienen alto potencial de transferencia de grupo, y participan en síntesis de enlaces covalentes. Los fosfodiesteres ciclicos cAMP y cGMP funcionan como segundos mensajeros intracelulares.

-

Los mononucleotidos unidos por enlaces 3' 5'-fosfodiester forman polinudeotidos, macromoléculas direccionales con extremos 3' y 5' distintos. El extremo 3´se localiza en el nucleótido que utiliza sólo su oxígeno en 5´para enlazarse a otro nucleótido. El extremo 5´es el que sólo utiliza el oxígeno en 3´ para enlazarse a la cadena. EL DNA Y RNA SON POLINUCLEÓTIDOS. Los análogos sintéticos de bases purina y pirimídina y sus derivados sirven como fármacos anticancer, sea al inhibir una enzima de la biosíntesis de nucleótidos o al incorporarse en el DNA o el RNA. Funciones metabólicas de los nucleótidos

1. Son parte integral del sistema inmunológico. 2. Papel en el metabolismo energético: El trifosfato de adenosina (ATP) actúa universalmente en todas las células transportando energía, en forma de energía de enlace de su grupo fosfato terminal, desde los procesos metabólicos que la liberan hasta aquellos que la requieren. En algunas reacciones del metabolismo, otros nucleótidos trifosfato como el GTP, CTP y UTP, pueden sustituir al ATP en este papel. 3. Mediadores fisiológicos en procesos hormonales, transmitiendo al

citoplasma celular señales químicas procedentes del exterior. Ejemplo: AMPc mediado por la adrenalina y el glucagón en el control del ciclo del glucógeno. 4. Componentes de coenzimas: NAD, NADP, FAD, CoA o FMN, nucleótidos complejos en los que aparecen bases nitrogenadas diferentes a las típicas de los ácidos nucleicos, que actúan como transportadores de electrones en reacciones metabólicas de oxidación-reducción. 5. Intermediarios activados: Activan diversos intermediarios necesarios para diversas reacciones. Ejemplo: UDPglucosa. 6. Reguladores alostéricos intracelulares.

FIGURA: (a) Estructura de un Nucleósido. (b) Estructura de un nucleótido

Base Nitrogenada

(a)

Azúcar Pentosa

(b)

TABLA: Nomenclatura más común de los nucleótidos y de sus constituyentes químicos.

ÁCIDOS NUCLEICOS

ADN

Macromoléculas que forman polímeros lineales, constituidos a partir de monómeros unidos mediante enlaces 3' 5'-fosfodiéster. Monómeros: Nucleótidos. Notas: -

Dinucleótidos: Unión de dos nucleótidos. Oligonucleótidos: Cadena de máximo 10 nucleótidos. Polinucleótidos: Cadena superior a 10 nucleótidos.

La estructura primaria de los ácidos nucleicos se define como su secuencia de nucleótidos. Existen dos tipos de ácidos nucleicos (ADN Y ARN) Pentosa BN Cadena PM Tipos

ADN Desoxirribosa A,G,C,T Bicatenaria Mayor No

ARN Ribosa A,G,C,U Monocatenaria Menor ARNm ARNt ARNr ARNnp ARNv

TABLA: Tipos de ácidos nucleicos. BN: Bases nitrogenadas; PM: Peso molecular; ARNm: ARN mensajero; ARNt: ARN de transferencia; ARNr: ARN ribosomal; ARNnp: ARN nuclear pequeño; ARNv: ARN viral.

Está constituido por dos cadenas polinucleótidas unidas entre sí en toda su longitud. Esta cadena puede disponerse: a) En forma lineal (Núcleo de las eucariotas) b) En forma circular (Procariotas, ADN de las mitocondrias y cloroplastos de las eucariotas). Desoxinucleótidos del ADN: -

Desoxiadenilato, Desoxiguanilato, Desoxicitidilato Dimidilato.

Estas unidades monoméricas del DNA se mantienen en forma polimérica por medio de enlaces 3',5'-fosfodiester. Teoría de Watson y Crick (1953) Descubrieron la famosa estructura de doble hélice o escalera en espiral del ADN. Las cadenas se disponen a modo de una escalera de mano con las bases nitrogenadas formando los peldaños. Además postulan: La secuencia en la que

se encuentran las bases nitrogenadas a lo largo de la molécula de ADN es la que contiene la información genética. Exponen el mecanismo de duplicación semiconservativa del ADN, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria...