Clases de biología y bioquímica molecular

1. Ciclo celular

2. UNIDAD:
Teoría celular
DIVERSIDAD:
Evolución
HERENCIA:
Reproducción
IRRITABILIDAD
Homeostasis
INTERACCIÓN
Simbiosis
ORGANIZACIÓN Y
COMPLEJIDAD:
Forma y Función
Principios
de la
Biología

5. N Fase Acciones
1 G1
Síntesis de ARNm, ARNt, ARNr y ribosomas,
Síntesis de microtúbulos y organelas
Síntesis de enzimas para la replicación del ADN
Síntesis de factores estimulantes e inhibidores del ciclo celular
Comienza la replicación del centrosoma
2 S
Síntesis de ADN
Síntesis de histonas
3
G2
Continua el crecimiento
Completa la replicación del centrosoma
4 M
La membrana nuclear desparece, se alinean los cromosomas (en el ecuador),
se reparten los cromosomas entre las células hijas. Se realiza la citocinesis

8. ORI
ORC
5’ 3’
5’
3’
Cdc6p
MCM
CROMOSOMA
PRE-REPLICATIVO

9. ORI
ORC
5’ 3’
5’
3’
Cdc6p MCM
SE INICIA LA REPLICACION

10. ORI
5’ 3’
5’
3’
ORC
ORI
ORC
Cohesina Cohesina
CROMOSOMA
POST-REPLICATIVO

11. Cromosomas

15. G1
¿Está integro el ADN?
¿Hay nutrientes en el
ambiente?
¿Está grande la célula?
¿Está todo el ADN
replicado?
S
G2
¿Está la célula
suficientemente grande?
¿Es favorable el ambiente?
M
¿Están todos los cromosomas
alineados en el ecuador?
¿Está íntegro el ADN?

16. G1
¿Está integro el ADN?
S
G2
M
¿Está íntegro el ADN?
NO
Gen p53
Proteína p53
Gen p21
P53 es un factor de
transcripción de
Proteína p21
Ciclina-CdK2
Inhibe a
Detiene el
ciclo

17. El gen p53 es uno de los genes supresores de tumores más conocidos,
que no sólo detiene el ciclo (arresto celular),
sino también participa en la apoptosis (muerte celular programada)
forzando a las células al suicidio
cuando el daño en el ADN es irreparable.

18. Clasificación de las células
 Según su capacidad regenerativa
 Lábiles  Proliferan toda la vida, sustituyendo a células que son destruidas
continuamente. Son las células epiteliales, células de la sangre.
 Estables  (o quiescentes) Muestran un nivel de multiplicación bajo. Conservan
latente su capacidad de reproducirse durante toda la vida. Sin embargo
pueden dividirse rápidamente en función de estímulos. Son las células
del parénquima de casi todos los órganos glandulares ( hígado,
páncreas, glándulas salivales y endocrinas) y los derivados del mesénquima
como: fibroblastos, osteoblastos, condroblastos y células musculares lisas.
 Permanentes (o fijas) No experimentan mitosis durante la vida postnatal.
Son las neuronas, el musculo esquelético , músculo cardiaco

19. Las células permanentes son
incapaces de replicarse.
Las células lábiles son de vida corta y no
se reproducen por sí mismas pero
pueden ser reemplazadas por células
nuevas que nacen de las células madre.
Las células
quiescentes
son capaces de
regenerar a
partir de células
madre tisulares
o por sí mismas
en caso
necesario.

21. Núcleo

23. Replicación del ADN (I)
 La replicación siempre comienza en el origen de replicación (ORI) en cada
cromosoma.
 Cada ORI se caracteriza por poseer una secuencia común denominada
secuencia de replicación autónoma (ARS)

24. Replicación del ADN (II)
 La doble hélice se abre y cada cadena sirve de molde para la síntesis de una
nueva cadena.
 Las helicasas, son las enzimas que separan las dos cadenas de la doble
hélice original.

25. Replicación del ADN (III)
 Una vez separadas, las cadenas se combinan con las proteínas SSB o SSBP
(proteínas que se unen a cadenas simples de ADN) que evitan que las
cadenas nuevamente se junten.
 Así, entonces se forman 2 estructuras en forma de Y, llamadas horquillas de
replicación.

26. Replicación del ADN (IV)
 Mientras que se abre la doble hélice, 2 enzimas van disminuyendo la
tensión torsional acumulada por el superenrollamiento en el sector no
replicado de la doble hélice : la topoisomerasa I y la topoisomerasa II
(girasa).
 Ambas enzimas utilizan ATP
 Ambas enzimas actúan como nucleasas (cortando las cadenas de ADN) y
luego como ligasas (restableciendo las uniones fosfodiéster).

27. Diferencias entre Topoisomerasas
Topoisomerasa I Topoisomerasa II
 Cataliza el corte de una de las
cadenas del ADN, el giro de la
cadena cortada sobre su propio eje
(1 vuelta) y finalmente vuelve a
unir los extremos cortados.
 Realiza desenrollamientos de corto
alcance
 Cataliza el corte de de las dos
cadenas, las cuales luego de girar
una vuelta alrededor del eje de la
doble hélice, restablecen sus
uniones.
 Realiza desenrollamientos de
mayor alcance

28. Replicación del ADN (V)
 Las cadenas nuevas son sintetizadas por la DNA polimerasa III, que para
comenzar su actividad requiere la presencia de un cebador (segmento
de RNA sobre el cual inicia la síntesis).

30. Replicación del ADN (VI)
 La replicación avanza en forma bidireccional, porque la síntesis y las dos
horquillas de replicación se producen en direcciones opuestas desde un
único origen.
 El segmento de ADN que se sintetiza a partir de un origen de replicación
(con sus dos horquillas), lo llamamos replicón.

31. Replicación del ADN (VII)
 La cadena 5' a 3' se sintetiza en forma continua como una sola unidad y se
denomina adelantada. En este caso, el único cebador de RNA está situado
en el origen de replicación.

32. Replicación del ADN (VIII)
 La cadena 3' a 5' se llama cadena retrasada.
 Se sintetiza de manera discontinua, formando los “fragmentos de Okazaki “
 Cada fragmento de Okazaki es sintetizado en la dirección 5' a 3' y requiere
un cebador (ARN).

33. Replicación del ADN (IX)
 El RNA del cebador es
reemplazado por DNA (por la
ADN polimerasa I).
 Luego, la enzima ligasa une
este ADN a los fragmentos
adyacentes.

35. Características de la replicación del ADN
1. La replicación se inicia en los puntos de origen
2. Para la replicación, las cadenas de ADN se desenrollan por ADN-helicasas
3. La replicación es bidireccional
4. La replicación es discontinua
5. La replicación es semi-conservativa
6. La replicación conserva el ADN

36. La replicación es bidireccional

37. La replicación es discontinua

38. La replicación es semiconservativa
Cada hélice doble hija contiene una cadena parental y otra recién
sintetizada.

39. La replicación conserva el ADN
DNA polimerasas
Enzima
Frecuencia de error
Sin Corrección Con corrección
DNA pol I de E. coli 10-5 5·10-7
DNA pol III de E. coli 7·10-6 5·10-9
DNA pol I de T4 5·10-5 10-7
DNA pol I de T7 10-5 10-6
La replicación es un proceso extraordinariamente fiel

40. La DNA polimerasa de E. coli tiene una
tasa de mutación de 7·10-6
(por cada 7 millones de nucleótidos incorporados comete un error),
la actividad correctora de errores baja esta
tasa de mutación hasta 5·10-9
(por cada 5000 millones de nucleótidos incorporados comete un error).

41. Las ADN-polimerasas son sostenidas por un anillo proteico llamado
PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen)
mientras realiza el deslizamiento por la cadena de ADN

42. El PCNA, desempeña un papel clave en la replicación del ADN mediante la coordinación de muchas
de las enzimas implicadas:
• Polimerasa delta (Polδ)
• Polimerasa épsilon (Polε)
• Endonucleasa del fragmento de Okazaki ,(Fen-1)
• Ligasa 1 (LIG1)

43. El PCNA es una proteína trimérica, que cumple las siguientes funciones:
1. Corrección de desequilibrio, en las cadenas
2. La metilación del ADN

44. DNA replication has to be controlled within the cell cycle to ensure that the genome is copied
precisely once. PCNA is implicated in this control through interactions with cell cycle
regulators and licensing factors.
Replication is further complicated when the DNA template is damaged. Damaged DNA is not
a substrate for replicative polymerases, but specialized polymerases (such as Polη, Polι and
Polκ) can utilize such templates for translesion synthesis (TLS). PCNA is an essential cofactor
for these TLS polymerases. Damage-induced replication stalling results in ubiquitination of
PCNA which enhances interaction between TLS polymerases and PCNA, facilitating a switch
from replicative to TLS polymerases. This is just one cellular example of a protein handover
mediated by PCNA, but the detailed molecular mechanism of even this well studied case is
still unclear and its analysis is currently a key aim of the TLS field

45. EUCARIONTES PROCARIONTES
1. Múltiples sitios de replicación
(20- 80/cromatide)
1. Un solo origen de replicación
2. Varias burbujas de replicación 2. Una burbuja de replicación
3. La velocidad de replicación es más lenta
(ratón: 30 nt/seg )
3. La velocidad de replicación es más rápida
(E. coli: 1000 nt/seg)
4. No existen rondas de replicación solapadas
(la replicación solo ocurre en la fase S)
4. Si existen rondas de replicación solapadas
5. Los fragmentos de Okazaki son más cortos. 5. Los fragmentos de Okazaki son más largos
6. El control es más complejo. 6. El control es más simple