3. Cicle cel·lular (2016)

Resumen Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura biologia cel·lular
Año del apunte 2016
Páginas 13
Fecha de subida 22/03/2016
Descargas 18
Subido por

Vista previa del texto

MRDD CICLE CEL·LULAR Recanvi i creixement cel·lular Categories de cèl·lules en relació a la seva capacitat de proliferació i divisió: 1.
2.
3.
4.
Cèl·lules amb extrema especialització estructural: No es divideixen. Ex: Cèl·lules nervioses, musculars o eritròcits.
Cèl·lules que es divideixen com a resposta a estímuls externs: Ex: Hepatòcits (per eliminació quirúrgica d’una part del fetge); els limfòcits (per estimulació amb antígens).
Cèl·lules que sempre es divideixen a un ritme mes o menys constant al formal part de teixits que es renoven: Aquestes cèl·lules provenen de la divisió de cèl·lules de reserva (cèl·lules primordials o progenitores com els eritroblast o els melanoblasts – elles mateixes no tenen la capacitat de divisió – ). Ex: Cèl·lules de la sang, cèl·lules de la pell, espermatozoides.
Cèl·lules cancerígenes que es divideixen sense control.
CICLE CEL·LULAR - Introducció: accidents o fenòmens naturals donen lloc a la mort cel·lular. I és per això que aquestes s’han de substituir per altres cèl·lules noves.
- Definició: període existent entre la conclusió d’una divisió i la finalització de la següent.
- Fases:  Interfase: Període entre dues divisions cel·lulars. Constitueix el 90% del temps del cicle cel·lular.
 Divisió cel·lular:  Mitosi: divisió del nucli  Citocinesis: divisió del citoplasma MRDD Factors reguladors 1.
Síntesi de proteïnes i enzims. Traducció a gens específics [els gens controlen l’avanç del cicle cel·lular]. Control del cicle cel·lular per proteïnes específiques: - Proteïnes Cdc (Cdk): Quinases  transfereixen el grup fosfat d’ATP a una altra proteïna.
- Ciclina (oscil·la): les més importants són les ciclines mitòtiques i ciclines G1. Aquestes interaccionen amb altres molècules, com ara els enzims tals com les quinases les quals depenen de la seva unió amb les ciclines. Aquesta unió de les dues molècules és la responsable de la transferència d’un grup fosfat a una altre proteïna. Per tant el cicle cel·lular serà depenent de l’associació d’aquestes quinases dependents de ciclines i de les ciclines en si.
2. Canvis cel·lulars: + + + 2+ - Variació d’ions: Na , H , K , Ca - Són els que regulen la comunicació cel·lular mitjançant canvis iònics. El canvi de determinats ions regula el pH de la cèl·lula.
3. Societats de cèl·lules - Factors hormonals: Viatgen normalment a través de la sang. Les hormones tot i tenir etapes de la vida de gran activitat, moltes d’elles no paren mai la seva funció.
- Variació extracel·lular d’ions. Paper directe de les membranes, es poden activar per a fer funcions concretes.
Factor promotor de la mitosi Complex Cdk Factor promotor de la replicació Les ciclines Les ciclines són un grup heterogeni de proteïnes. Es distingeixen segons el moment del cicle en el que actuen.
    Ciclines G1: promouen el pas de G1 a S.
Ciclines G1/S.
Ciclines S: necessàries per a iniciar la replicació del ADN.
Ciclines M: Promouen la mitosis.
Les ciclines són proteïnes de vida molt curta i es destrueixen després de separar-se de les CDK (=quinases dependents de ciclines). Fosforitzen serines i treonines de proteïnes diana per activar processos cel·lulars.
MRDD Experiment per a demostrar l’existència de proteïnes que regulen les fases del cicle cel·lular: Mort cel·lular - Necrosis: té caràcter patològic Apoptosis: és un procés fisiològic NECROSIS  Conseqüència d’un desequilibri osmòtic.
 Normalment és a causa d’un factor extern.
 Desencadenada després d’un dany cel·lular extrem.
 Procés passiu sense participació de les cèl·lules.
 Afecta una zona més o menys ample del teixit.
APOPTOSI       Es denomina com a mort cel·lular programada genèticament.
Necessària pel bon funcionament de l’organisme ja que elimina cèl·lules anormals o excés de cèl·lules normals.
Requereix la síntesi de nous mRNA o proteïnes.
Habitual en el desenvolupament embrionari (pèrdua de la regió interdigital en la formació de la mà).
Habitual en l’etapa adulta (recanvi d’epitelis, regressió glàndula mamària després de la lactància).
Essencial pel bon funcionament del sistema immune: l’eliminació de limfòcits auto reactius. La no eliminació causa múltiples desordres. Ex: Càncer, SIDA...
Imatge de dalt: Proliferació i mort d’una cèl·lula tumoral. En la primera imatge, en estat d’anafase, podem distingir els mitocondris en verd, les cromàtides en blau i els microtúbuls del fus acromàtic en blau. En la segona imatge podem veure una cèl·lula en estat d’apoptosi on podem diferenciar el DNA fragmentat en blau i mitocondris en verd.
MRDD Interfase Fases de la interfase G0: Cèl·lules que no es divideixen, no entren en el cicle cel·lular.
G1: Fase de creixement (fins a assolir el creixement típic de cadascuna de les línies cèl·lulars), síntesi proteica per completar el cicle. Duració molt variable (hi ha diferències entre cèl·lules de divisió lenta i ràpida). Hi ha un punt de no retorn – Punt de restricció – finals de la G1. Un cop les cèl·lules passen “R” estan destinades a completar el cicle cel·lular.
S: Temps més o menys constant. Fase de síntesi i duplicació del DNA. [Duplicació del DNA ≠Duplicació dels cromosomes] G2: Temps més o menys constant. Les cèl·lules es preparen per a la divisió. Completa els preparatius i síntesi per la Mitosi/Meiosi com ara les proteïnes per al fus acromàtic. (si s’inhibeix la síntesi proteica, el cicle cel·lular es deté).
Mitosi: Procés de divisió característic de les cèl·lules somàtiques que genera cèl·lules idèntiques a la progenitora.
Descripció general Els cinetocors són discs bilaminars de naturalesa proteica, amb una mida de 40 nm. Cada parella està situada al costat del centròmer del cromosoma.
Aquests cinetocors actuen com a centres de polimerització de microtúbuls. Al llarg de la divisió, aquests cinetòcords seran els punts d’anclatge dels microtúbuls (que s’anomenaran cromosòmics o cinetocòrics) que permetran moure i ordenar els cromososmes per a que quedin alineats posteriorment a la placa equatorial.
MRDD Organització molecular i paper funcional de l’aparell mitòtic L’envoltura nuclear de les cèl·lules filles prové de les restes de la membrana nuclear inicial que havia restat al citoplasma.
Tot i això, com que la quantitat ha de ser major, aquesta quantitat de més es sintetitza al RE. Per tant l’envoltura nuclear de les cèl·lules filles (les quals són més petites que la cèl·lula inicial) prové de les restes de la membrana nuclear inicial conjuntament de la nova sintetitzada en el RE.
En el moment de la citocinesi, les restes que queda del fus acromàtic es van condensant entre si a causa de l’aparició d’una substància densa fent que finalment només hi quedi un petit pont de comunicació entre les dues cèl·lules filles. A més a més, a la cara interna del punt on s’està produint la invaginació, també hi ha proteïnes contràctils per a acabar de separar del tot les dues cèl·lules filles.
MRDD Els centríols es rodegen de material pericentriolar i actuen com a centre sintetitzador de microtúbuls. Aquests es rodegen per tot arreu de petits microtúbuls agafant la semblança d’una estrella, d’aquí la denominació com a àsters. La situació dels microtúbuls marca la direcció de divisió de la cèl·lula. Depenent de si la cèl·lula s’ha de dividir longitudinalment o verticalment, els centríols es desplaçaran cap a un costat o cap a un altre.
És la pressió dels àsters, la responsable de la ruptura nuclear.
Diferenciem microtúbuls polars que van d’un àster a un altre, microtúbuls que van des de un àster fins a l’equador, microtúbuls lliures i microtúbuls cinetocòrics o cromosòmics que van des del cinetocor fins a un pol.
Al referir-se als cinetocors com a centres de proliferació de microtúbuls, vol dir que és el lloc d’assemblatge i de formació dels microtúbuls a partir dels seus monòmers.
MRDD Meiosi i gametogènesi: procés de divisió que es localitza en els òrgans sexuals responsable de generar les cèl·lules sexuals que tenen la meitat de la dotació cromosòmica que les cèl·lules progenitores.
Descripció general Fases de la meiosi DIVISIÓ I [Final: 23 cromosomes; 2 cromàtides]  Profase I: Té lloc la recombinació de cromosomes Leptotè Zigotè Paquitè Diplotè Diacinesi  Metafase I  Anafase I  Telofase I DIVISIÓ II [Final: 23 cromosomes; 1 cromàtide]     Interfase (sense fase S) Profase II Metafase II Telofase II Comparació dels mecanismes d’alineament cromosòmic (en la metafase) i de separació cromosòmica (en l’anafase) de les divisions meiòtiques I i II.
Els mecanismes implicats en la divisió meiòtica II són els mateixos que actuen en la mitosi.
MRDD RESULTAT FINAL MITOSI 2 Cèl·lules genèticament iguals a la cèl·lula inicial NÚMERO DE DIVISIONS 1 (Cromosomes lliures) MEIOSI 4 cèl·lules genèticament reduïdes a la meitat respecte la inicial. Les 4 són diferents entre elles.
2 (En la primera divisió, en la profase I hi ha l’aparellament i recombinació del material genètic entre els cromosomes homòlegs).
MRDD Ovogènesi: procés de formació dels òvuls localitzat en els ovaris.
Rodejant la paret externa de l’ovari hi ha un epiteli de cèl·lules externes anomenat epiteli proliferatiu, el qual es dividirà per mitosi, algunes de les quals es quedaran a l’exterior per constituir aquest epiteli però, algunes s’interioritzaran dins de l’estructura de l’ovari.
Aquestes cèl·lules que entren, maduraran i es convertiran en els òvuls; són els anomenats fol·licle primordial.
Aquestes cèl·lules s’han de rodejar de capes de cèl·lules. Sempre es troben a la part més exterior de l’ovari i a mesura que van madurant, van adquirint més capes de cèl·lules fol·liculars i van creant una estructura plena de líquid.
Aquestes cèl·lules madures sota l’estímul de les hormones. Com que l’ovari no té cap via de sortida, serà la pressió que exercirà el fol·licle madur el que permetrà l’alliberament de l’òvul juntament amb la lisi de la membrana. Aquest líquid fol·licular ajudarà als òvuls en el moment de l’alliberació a arribar fins les trompes.
L’estructura que resta dins de l’ovari passarà a tenir una funció hormonal, que se la denomina cos luti ( que és la resta del fol·licle).
La cèl·lula de la qual provenen els òvuls se la denomina oogònia, que és la que es troba a l’epiteli extern de l’ovari. Aquestes oogònies es divideixen per mitosi. Quan alguna d’aquestes cèl·lules filles d’aquestes mitosis, s’interioritzen dins del ovari i creixen, és quan se’l denomina oòcit de primer ordre o oòcit primari. Aquests seran els que entraran en meiosi i generaran els òvuls. Aquests seran els que entraran en la fase S per a duplicar el seu material genètic, contenint 46 cromosomes amb 2 cromàtides cadascun. Aquests entraran en la fase de profase I però s’aturaran en la fase de Diplotè – Diacinesi (quan ja s’han produït els quiasmes i els cromosomes homòlegs ja estan recombinats). Aquest procés s’inicia en el procés de vida intrauterí, és a dir, quan l’ovari està madurant dins de l’úter femení, s’inicia el procés de la meiosi però s’atura en el 4t – 5è mes de desenvolupament embrionari.
Es quan s’arriba en la fase de pubertat, sota l’estímul de les hormones, que continuarà el procés de la meiosi. Aquest durà a terme la primera divisió meiòtica donant lloc a dues cèl·lules filles anomenades oòcit secundari i primer corpuscle polar. Es denomina de diferent manera les dues cèl·lules filles perquè en el procés de citocinesi, aquest és tan asimètric, que la primera serà la que s’emportarà gairebé tot el citoplasma. Per tant, l’objectiu principal de la síntesi del corpuscle polar és per assegurar bé la distribució del material genètic.
L’objectiu de la meiosi no és generar 4 cèl·lules, sinó generar 1 cèl·lula que actuï bé com a gàmeta únic.
MRDD Aquest oòcit secundari generat en la primera divisió, es torna a dividir però, aquest cop es para en l’estadi de metafase II. És en aquest moment en que l’òvul s’allibera de l’ovari. Només és l’estímul de la fecundació el que fa que acabi l’anafase II i la telofase II i es formi el segon corpuscle polar.
És en aquest moment de la fecundació que ja tenim l’òvul amb 23 cromosomes cadascun amb 1 cromàtide i 2 corpuscles polars.
La zona de color blau cel que envolta l’oòcit secundari és de naturalesa no proteica anomenada zona pel·lúcida.
Més exteriorment, té una capes de cèl·lules, anomenada corona radiada, la qual està formada per cèl·lules fol·liculars, que són les que sempre havia tingut al voltant seu durant el procés de maduració.
Espermatogènesi: Procés de formació dels espermatozous que es produeixen dins de l’estructura dels testicles, exactament dins dels tubs seminífers, els qual estan súper enrotllats per a poder aconseguir més superfície d’intercanvi. Tots aquests espermatozous s’alliberen en el conducte deferent.
És en la membrana basal dels tubs seminífers, on hi ha les cèl·lules. Les que trobem més pròximes a la membrana basal són les espermatogonies, les quals es divideixen per mitosi generant per una banda més espermatogonies o bé avançar una posició dins del tub i augmentar de mida convertint-se així en l’espermatòcit primari (o de primer ordre), el qual és el responsable d’entrar en meiosi i generar els espermatozous.
Els espermatòcits primaris al generar la primera divisió meiòtica i separar-se els dos cromosomes homòlegs recombinats, donen lloc als espermatòcits de segon ordre els qual tornen a avançar una posició dins de la membrana. Aquests espermatòcits de segon ordre tornen a entrar en divisió donant cadascun d’ells les espermàtides, les quals ja són cèl·lules haploides amb 23 cromosomes d’1 única cromàtide.
Tot i això, aquestes encara no són funcionals com a gàmetes ja que són cèl·lules rodones i no tenen la capacitat de viatjar fins al terç exterior de les trompes per a fecundar a l’òvul.
Com que les espermàtides ja contenen la informació genètica suficient, aquestes serien una opció a recórrer en una FIV per a pacients en que el problema per a la fecundació el tenen en la espermiogènesi.
Per tant necessita una transformació morfològica per ajustar-se a la seva funció. Aquest procés es dur a terme a la part més propera a la llum del tub seminífer i s’anomena espermiogènesi.
MRDD ESPERMIOGÈNESI : es necessita la expressió diferencial de gens.
Objectiu: Reducció del pes mort   Nucli: Es compacta reemplaçant les histones per les protamines ja que aquestes són més bàsiques.
Passa de ser un nucli rodó a un nucli allargat.
- Pèrdua del contingut aquós del líquid nucleolar.
- Histones del DNA són substituïdes per protamines (Arg) ADN.
Citoplasma: Desaparició de gran part del contingut citoplasmàtic.
Tot i això, per exemple orgànuls importants per al funcionament cel·lular no desapareixen, sinó que es transformen.
Un exemple d’aquest procés és l’Aparell de Golgi, el qual es transforma en una estructura anomenada acrosoma. Aquesta és una vesícula que contindrà tots els enzims necessaris per a que l’espermatozou pugui penetrar dins de l’òvul.
Aquest acrosoma es forma a partir de l’agregació de vesícules en l’AG que es van fusionant entre si. D’aquí en surt una vesícula més gran que les altres (la qual es pot distingir en el MET perquè dins seu conté un grànul preacrosòmic) que serà a la qual se li fusionaran les altres vesícules més petites. Estan ja totes les vesícules fusionades, hi haurà una pèrdua del contingut i s’adaptarà situant-se per sobre del cap de l’espermatozou i adoptarà la forma allargada d’aquest.
MRDD  Mitocondris: Es situaran en la peça mitja (darrera del cap) ja que seran qui proporcionaran l’energia pel moviment del flagel.
Molts cops aquests mitocondris s’acaben fusionant entre si creant un únic mitocondri espiral.
 Centríols: Canvien de posició: - Proximal, darrere del nucli (divisió).
- Distal, origina el flagel (moviment): origina el filament axial del flagel proporcionant-li el moviment.
 La resta d’orgànuls citoplasmàtics són eliminats.
Expressió diferencial de gens per a poder transformar-se les espermàtides en espermatozous.
Contingut enzimàtic del acrosoma: Enzims lisosomals  Hidrolases àcides:  Hialuronidasa: ataca mucopolisacàrids com l’àcid hialurònic. Dissol les cèl·lules fol·liculars de la corona radiada.
 Acrosina: dissol la zona pel·lúcida (estructura acel·lular formada per mucopolisacàrids)  Neuroamidasa: Actua sobre l’àcid neuroamínic de la zona pel·lúcida.
 Peptidases i fosfatases: Dissolen el plasmalema de l’oòcit.
Aquestes enzims poden ser un possible estudi d’inhibidors com a mètodes anticonceptius.
El contingut enzimàtic varia en els espermes de les diferents espècies.
La funció de l’acrosoma és capacitar a l’espermatozoide per penetrar a través dels embolcalls de l’òvul.
MRDD Diferències entre l’ovogènesi i l’espermatogènesi   Ovogènesi: Procés de formació dels òvuls que es localitza als ovaris.
Espermatogènesi: Procés de formació d’espermatozous que es produeix en els tubs seminífers dels testicles.
ESPERMATOGÈNESI Formació ininterrompuda des de la pubertat No existeix l’envelliment Gran quantitat Un espermatòcit de primer ordre dóna lloc a 4 espermàtides Han de madurar 4 espermàtides transformant-se en 4 espermatozous Haploide (X o Y) Determina el sexe OVOGÈNESI Comença en vida intrauterina i s’atura en el 4t -5è mes de gestació en la fase de diplotè o diacinesi de la profase I.
Discontinua cada 28 dies des de la pubertat fins a la menopausa. (Cicle regulat per les hormones) Envelleix Normalment 1 (embaràs simple). També és possible 2 o més però.
Un oòcit de primer ordre dóna lloc a 1 òvul La maduració és simultània al creixement Haploide (X) No determina el sexe ...