Este documento describe los mecanismos de control de la función génica y la actividad bioquímica de las células, incluyendo la regulación génica y enzimática. La regulación génica controla la expresión de los genes desde la transcripción del ADN hasta la formación de proteínas, permitiendo a las células responder a cambios. El promotor controla la expresión génica mediante la unión de factores de transcripción. La regulación enzimática implica inhibidores o activadores que actúan sobre enzimas específicas.

1. FISIOLOGÍA
Control de la Función Génica y Actividad
Bioquímica de las Células

2. Cada célula…
• Mecanismos de retroalimentación que mantienen el orden
de las actividades celulares.
• 1 gen = 1 mecanismo de retroalimentación
• Básicamente existen 2 métodos de control de las
funciones químicas:
• Regulación Génica (grado de activación de los genes)
• Regulación Enzimática (actividad de las enzimas ya formadas)

3. Regulación Génica (Expresión Génica)
• Cubre de la transcripción del código genético (núcleo) hasta la formación de
proteínas (citoplasma).
• Dota a los organismos vivos de la capacidad para responder a cambios en su
medio.
• Regulación diferencial: permite que los numerosos tipos distintos de células
realicen funciones especializadas.
• Medida definitiva de la “expresión” es en si y en que medida se forman
productos génicos (proteínas), ya que estas se encargan de las funciones
celulares especificadas por los genes.
• Puede tener lugar en cualquier punto.

4. El Promotor controla la Expresión Génica
Sintesis de Proteinas
(transcripcion de ADN
a ARN)
Controlado por
reguladores en el
promotor de un gen
Promotor basal:
secuencia de 7 bases
(TATAAAA)
1) Caja TATA. Union para
la proteina de union a TATA.
2) Factores de
trancripcion. Complejo
IID del factor de trancripcion.
Presente en todos los
genes de codificacion de
proteinas
Promotor Basal
Polimerasa
Antes de empezar a
desplazarse a lo largo
del ADN para sintetizar
ARN

5. Promotor
corriente arriba
Situado antes del
lugar de inicio de la
transcripcion
Contiene:
sitios de union para
factores de
transcripcion positivos y
negativos
Pueden realizar
transcipcion por
interacciones con
proteinas unidas al
promotor basal
Estructura y sitios de
unión a factores de
transcripción en el
promotor corriente
arriba varían de un
gen a otro.
Diferentes patrones
de expresión de los
genes en distintos
tejidos.

6. Transcripción de Genes
• Reforzadores: regiones de ADN que pueden unirse a
factores de transcripción.
situados a gran distancia del gen o en otro cromosoma.
Corriente arriba o abajo del gen (aprox. 110 000).
• Importante separar genes activos que están siendo
transcritos de los reprimidos.
• Aisladores cromosómicos: secuencias génicas que
proporcionan una barrera de forma que un gen especifico
queda aislado de las influencias de la transcripción de
genes circundantes. Variables en la secuencia de ADN

7. Regulación enzimática
• Controlados por inhibidores o activadores intracelulares
actuando sobre enzimas especificas.
• Inhibición: retroalimentación directa inhibiendo los
sistemas enzimáticos específicos que los sintetizan;
producto enzimático actúa sobre la 1era enzima de una
secuencia (retroalimentación negativa).
• Activación: enzimas normalmente inactivas, se activan
cuando es necesario.

8. Sistema Génico del ADN: controla la
reproducción celular.
• Ciclo vital de la célula
desde el inicio de la reproducción celular hasta el inicio
de la siguiente reproducción celular. Dura de 10 a 30 hrs
y termina en la mitosis (dos células hijas nuevas).
• Mitosis
dura 30 min. 95% del ciclo vital es interfase (crecimiento
celular y duplicación del ADN).
• Reproducción celular: comienza en el núcleo con la
replicación del ADN de los cromosomas de 5 a 10 hrs
antes de la mitosis.

9. Fenómenos físicos y químicos
• Se forman dos cadenas de ADN completas de cada
cromosoma.
• Principales enzimas: polimerasa ADN y ADN ligasa.
• Se produce simultáneamente en cientos de segmentos
hasta replicar toda la cadena.
• La cadena recién formada esta unida por puentes de
hidrogeno a la cadena original.

10. Reparación del ADN “Corrección de
lectura” y “mutaciones” del ADN
• Durante una hora entre la replicación y la mitosis, hay un periodo de
reparación y corrección de lectura.
• Emparejamiento incorrecto de nucleótidos con la cadena original
activan enzimas especiales que cortan las zonas defectuosas y se
reemplazan con las apropiadas (ADN polimerasas y ligasas).
• Debido a los procesos de reparación, se cometen errores pocas
veces, pero cuando sucede se denomina mutación; esta provoca la
formación de alguna proteína anormal que conduce a funciones
celulares anormales y a veces muerte celular.

11. Cromosomas y su replicación
• Célula humana: 46 cromosomas dispuestos en 23 pares.
• Además de ADN, hay proteínas principalmente histonas
organizadas en un numero inmenso a modo de carretes
alrededor de los cuales se enrollan secuencialmente
pequeños segmentos de cada hélice de ADN.
• Proteínas no histonas: proteínas estructurales,
activadores, inhibidoras y enzimas.
• La replicación de los cromosomas se da en los minutos
siguientes a la finalización de replicación del ADN. Los
cromosomas recién formados están unidos entre si por
un centrómero, se llaman cromatidas.

12. Mitosis

13. Control del crecimiento y la Reproducción
celular
• Sabemos que algunas celulas crecen y se reproducen continuamente
(epitelio intestinal, capas germinales de la piel, etc.) mientras que
otras celulas no se reproducen durante años (miocitos cardiacos).
Algunas (neuronas) no se reproducen excepto durante el periodo
fetal.
• En algunos tejidos la falta de algunos tipos de celulas hace que
crezcan y se reproduzcan con rapidez hasta que vuelva a haber un
numero apropiado de ellas.

14. Formas de controlar el crecimiento
• 1.- FACTORES DE CRECIMIENTO de otras partes del
organismo.
• 2.- CELULAS NORMALES DEJAN DE CRECER cuando
cuando han salido de este espacio para su crecimiento
(cultivo tisular).
• 3.- CELULAS QUE CRECEN EN UN CULTIVO CELULAR
dejan de crecer cuando se ha podido recoger cantidades
diminutas de sus propias secreciones en el medio de
cultivo (retroalimentación negativa).

15. Regulación del Tamaño de la célula
• Determinado por la cantidad de ADN funcionate en el
núcleo.
• Si el ADN no se replica, crece hasta un tamaño
determinado y lo mantiene.
• Colchicina: impide la formación del huso mitótico y por
tanto la mitosis, aunque continúe la replicación de ADN.
El núcleo contiene una cantidad de ADN mayor de lo
normal y la célula crece a un tamaño proporcionalmente
mayor.

16. Diferenciación Celular
• Cambios de las propiedades físicas y funcionales de las
células a medida que proliferan en el embrión para formar
distintas estructuras y órganos corporales.
• Es consecuencia no de la perdida de genes sino de la
represión selectiva de los distintos promotores génicos.
• El genoma celular produce en cierta etapa de la
diferenciación una proteína reguladora que reprime un
grupo selecto de genes.
• Las células humanas maduras producen un máximo de
8 000 a 10 000 proteínas y no las 30 000 o mas que seria
posible si todos los genes estuvieran activos.