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El cerebro humano desde el punto de vista de la Biología Celular.
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EL CEREBRO CELULAR
NUCLEO
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/HeLa_cells_stained_with_Hoechst_33258.jpg
POR QUE EL CEREBRO CELULAR?
La funcin del ncleo es mantener la
integridad de los genes y controlar las actividades celulares regulando la expresin gnica. Por ello se dice que el ncleo es el centro de control de la clula o el cerebro celular.
En el ncleo se guardan los genes en forma de cromosomas (durante la mitosis) o cromatina (durante la interfase)
Se organizan los genes en cromosomas lo que permite la divisin celular.
Se producen los ribosomas en el nucleolo (ARNr) y los ARNt en el ncleo para formar las protenas.
Se transportan los factores de regulacin de la expresin y los genes a travs de los poros nucleares
Se producen los mensajes (ARNm) que codifican para las protenas.
ADN, CROMOSOMAS Y GENOMA
Descifrando la estructura del DNA
-Difraccin de rayos X obtenida por Rosalind Franklin (foto n 51) -Watson y Crick (1953) propusieron que el DNA se estructuraba en una doble hlice
Rosalind Franklin 1920-1958
1962-Nobel de Medicina Trabajo realizado por el descubrimiento de la estructura del DNA
COMPACTACION DEL ADN
CROMOSOMAS Cohesina y condensina,
CROMOSOMAS HOMOLOGOS
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Haploid_vs_diploid.svg
PARTES DEL CROMOSOMA
CARIOTIPO O CARIOGRAMA
Cariotipo se usa con frecuencia para referirse a un cariograma, el cual es un esquema, foto o dibujo de los cromosomas de una clula en metafase ordenados de acuerdo a su morfologa (metacntricos, submetacntricos, telocntricos, subtelocntricos y acrocntricos) y tamao, que estn caracterizados y representan a todos los individuos de una especie.
EJ: CARIOGRAMA SINDROME DOWN
GENOMA
El genoma es el conocimiento de la totalidad de la informacin gentica que posee un organismo en particular, es decir, que es lo que codifica cada regin. Por lo general, al hablar de genoma en los seres eucariontes nos referimos slo al ADN contenido en el ncleo, organizado en cromosomas. (no olvidar genoma mitocondrial)
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Genome.jpg
GENES, LOCI Y LOCUS
GEN: SECUENCIA DEL ADN QUE CODIFICA PARA UN PRODUCTO GENICO (ARN O PROTEINAS) LOCUS: del latn locus, lugar; el plural en espaol es locus, pero por influencia anglosajona se suele usar incorrectamente loci). Este corresponde a una posicin fija en un cromosoma, por ejemplo la posicin de un gen o un marcador gentico. Una variante de la secuencia del ADN en un determinado locus se llama Alelo. MAPA GENETICO: La lista ordenada de locus conocidos para un genoma particular se denomina mapa gentico.
Componente Notas
22 El nmero de cromosoma.
P La posicin est sobre el brazo corto del cromosoma (p de petit en francs); q (de queue) indica el brazo largo.
11.2
Los nmeros tras las letras representan la posicin sobre el brazo: banda 1, sub-banda 1, y, tras el punto, sub-sub-banda 2. Las bandas son visibles bajo el microscopio cuando el cromosoma est adecuadamente teido. Cada banda se numera empezando por 1 por la ms cercana al centrmero. Sub-bandas y sub-sub-bandas son visibles a altas resoluciones. La correcta forma de leer estos nmeros es "uno uno punto dos" (no "once punto dos").
http://es.wikipedia.org/wiki/Centr%C3%B3mero//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Cromosoma22.PNG
QUE ES EL CONSEJO GENETICO? Locus Localizacin Gen Herencia
DFNB1 13q12 GJB2 AR
DFNB2 11q13.5 MYO7A AR
DFNB3 17p11.2 MYO15 AR
DFNB4 7q31 PDS AR
DFNB9 2p22-p23 OTOF AR
DFNB21 10p11.2-q21 TECTA AR
DFNA1 5q31 HDIA1 AD
DFNA2 1p34 GJB3
KCNQ4 AD
DFNA3 13q12 GJB2 GJB6
AD
DFNA5 7p15 DFNA5 AD
DFNA8 11q22-24 TECTA AD
DFNA9 14q12-q13 COCH AD
DFNA11 11q12.3-q21 MYO7A AD
DFNA12 11q22-q24 TECTA AD
DFNA13 y 14 6p21 y 4p16 COL11A2 AD
DFNA15 5q31 POU4F3 AD
DFN1 Xq22 DDP LS (X)
DFN3 Xq21.1 POU3F4 LS (X)
LA ENVOLTURA Y EL PORO NUCLEAR
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/NuclearPore_crop.svg
LA LAMINA NUCLEAR
EL DINAMISMO DE LA ENVOLTURA NUCLEAR
TRANSPORTE A TRAVES DEL PORO nucleoporinas y carioferinas
(importinas y exportinas)
La protena clave es una denominada RAN, cuando esta como RAN-GTP (esto ocurre en el ncleo) hace que la importina se separe y que la exportina se una.
IMPORTINA: CARIOFERINA QUE INGRESA MOLCULAS AL NUCLEO EXPORTINA: PROTEINA QUE EXPORTA MOLECULAS DESDE EL NUCLEO
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/RanGTPcycle.png
NUCLEOLO Y RIBOSOMAS
CICLO CELULAR: Cmo logra la clula duplicar y repartir el material duplicado en dos?
CHECKPOINTS O PUNTOS DE CHEQUEO
REGULACION DEL CICLO CELULAR
CICLINAS Y QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINAS (cdk)
1 PUNTO DE CHEQUEO (paso de G1 a S): ESTA TODO PREPARADO PARA INICIAR SINTESIS DE ADN?
p53 y p21 corresponden a genes que generan protenas supresoras de tumores
EN FASE S
El complejo cdk-ciclina ayuda a que se reconozca el sitio de origen de la replicacin (ORI) y se inicie la REPLICACION o copia del ADN.
El mismo complejo cdk-ciclina, una vez iniciada la replicacin esconde al ORI para evitar que se inicie una 2 replicacin del ADN
2 Punto de chequeo: se replico solo una vez y completo el ADN? hay mutaciones sin
corregir?
3 Punto de control: antes de iniciar la mitosis.: estn correctamente alineados los cromosomas?
ROL DE LA P53
LOS GENES DE ACUERDO A SU MODALIDAD DE EXPRESION
GENES DE EXPRESION CONSTITUTIVA
SE EXPRESAN CONSTANTEMENTE Y EN FORMA
INDEPENDIENTE A LOS REQUERIMIENTOS DE LA
CELULA (HOUSE-KEEPING)
GENES DE EXPRESION REGULADA
SU EXPRESION OCURRE SOLO EN CIERTOS ESTADOS
DE LA CELULA, O DEL ORGANISMO, Y EN RESPUESTA
A ESTIMULOS FISIOLOGICOS (SEGUNDOS MENSAJEROS,
HORMONAS, ACIDOS GRASOS, ETC), O AMBIENTALES
TAMBIEN PUEDE OCURRIR QUE SU EXPRESION SEA
INHIBIDA POR LOS MISMOS ESTIMULOS ANTERIORES
LA EXPRESION DE PRODUCTOS GENICOS, COMO LAS
PROTEINAS, PUEDE SER REGULADA AL MENOS A SIETE
NIVELES DIFERENTES
-EN LA SINTESIS DEL mRNA TRANSCRIPTO PRIMARIO O
NACIENTE
- A NIVEL DEL PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL
DEL mRNA
- A NIVEL DE LA DEGRADACION DEL mRNA
- A NIVEL DE LA TRADUCCION
- A NIVEL DE LA MODIFICACION POST-TRADUCCIONAL
DE LAS PROTEINAS
- A NIVEL DE LA DEGRADACION DE LAS PROTEINAS
- A NIVEL DEL TRANSPORTE DE LAS PROTEINAS
LUGAR MAS COMUN
DE REGULACION
DIFERENTES SITIOS DONDE SE PUEDE REGULAR LA EXPRESION GENICA
LA EXPRESION DE LOS GENES REGULADOS PUEDE SER:
- INICIADA: SE TRATARA DE UN GEN INDUCIBLE Y EL
PROCESO SERA UNA INDUCCION
- FINALIZADA: SE TRATARA DE UN GEN REPRESIBLE Y
EL PROCESO SERA UNA REPRESION
LA REGULACION DE LA TRANSCRIPCION ES REGULADA
POR LA INTERACCION ENTRE EL DNA Y DIFERENTES
PROTEINAS Y EN SECUENCIAS ESPECIFICAS DEL DNA
PROTEINAS DE
DIFERENTE ESTRUCTURA
SECUENCIAS
ESPECIFICAS DEL DNA
INTERACCION
Secuencias de consenso de promotores en E. coli
ESPACIO OCUPADO POR RNA pol
LA EFICIENCIA DE LA TRANSCRIPCION VA A DEPENDER DE
LA MAYOR O MENOR AFINIDAD DEL LA RNA pol CON LAS
SECUENCIAS DE CONSENSO DEL PROMOTOR
LA INTERACCION DE LA RNA pol PUEDE SER ESTIMULADA
POR ACTIVADORES, O INHIBIDA POR REPRESORES
INTERACCION DNA-PROTEINAS REGULADORAS
OCURRE EN LAS SECUENCIAS DE CONSENSO
LA REGULACION OPERADA POR REPRESORES
ES UNA REGULACION NEGATIVA, ES PROPIA DE
PROCARIONTES
LOS REPRESORES SE UNEN AL DNA EN REGIONES
LLAMADAS OPERADORES Y QUE SE UBICAN EN
FORMA PROXIMA A LOS PROMOTORES, O FORMANDO
PARTE DE LOS PROMOTORES, CASI SIEMPRE DOWSTREAM
LA REGULACION OPERADA POR ACTIVADORES
ES UNA REGULACION POSITIVA, ES PROPIA DE
EUCARIONTES, AUNQUE TAMBIEN EXISTE EN
ALGUNOS PROCARIONTES
LOS ACTIVADORES SE UNEN AL DNA EN REGIONES
PROXIMAS O DISTANTES A LOS PROMOTORES, UPSTREAM.
EN LOS EUCARIOTES LOS ACTIVADORES PUEDEN TAMBIEN
UNIRSE A SECUENCIAS MUY RIO ARRIBA Y SE CONOCEN COMO
FACILITADORAS O ENHANCERS
SECUENCIAS
UPSTREAM
PROMOTOR
OPERADOR
GENES REGULADOS
A PARTIR DE ELLOS
SE FORMAN LOS mRNA
LUGAR DE INTERACCION
DE LOS ACTIVADORES
EL OPERADOR
LUGAR DE INTERACCION
DE LOS REPRESORES
MODELO GENERAL DE INTERACCION DE ACTIVADORES
Y DE REPRESORES
ACTIVADORES: EN EUCARIONTES
REPRESORES: EN PROCARIONTES
REPRESOR
INACTIVO
ACTIVADOR
INACTIVO
MECANISMOS DE REGULACION DE LA INICIACION DE LA TRANSCRIPCION:
REGULACION NEGATIVA Y REGULACION POSITIVA
Estructura de un opern de procariontes
EN PROCARIONTES LA UNIDAD REGULADORA FORMADA
POR EL PROMOTOR, EL OPERADOR, Y LOS GENES REGULADOS
LLAMADOS GENES ESTRUCTURALES RECIBE EL NOMBRE
DE OPERON.
EN LA FORMA DE UN
mRNA POLICISTRONICO
EL OPERON: UNIDAD FUNDAMENTAL DE REGULACION
EN LOS PROCARIONTES
GENERALMENTE SE FORMAN mRNA POLICISTRONICOS, QUE CONTIENEN
INFORMACION PARA CODIFICAR VARIAS PROTEINAS
REGULACION DE LA EXPRESION GENICA EN EUCARIONTES
LA REGULACION DE LA EXPRESION GENICA EN EUCARIONTES
ES CONCEPTUALMENTE DIFERENTE A LOS PROCARIONTES
- EN PROCARIONTES LA EXPRESION ES NO RESTRICTIVA,
LA RNA pol TIENE ACCESO LIBRE A CUALQUIER PROMOTOR
Y LA TRANSCRIPCION SOLO ESTA REGULADA POR LA PRESENCIA
DE REPRESORES Y, EVENTUALMENTE, DE ACTIVADORES
- EN EUCARIOTES LA EXPRESION ES RESTRICTIVA DEBIDO A QUE
LOS PROMOTORES ESTAN GENERALMENTE INACTIVOS EN
AUSENCIA DE OTRAS SECUENCIAS REGULADORAS
- LA ACTIVACION DE LOS PROMOTORES EN EUCARIOTES
REQUIERE DE LA PARTICIPACION DE MULTIPLES ELEMENTOS
REGULADORES
COMPLEJIDAD DE LA EXPRESION GENICA EN EUCARIONTES
- EL ACCESO A LOS PROMOTORES ES RESTRINGIDO POR LA
COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DE LA CROMATINA
- LA EXPRESION GENICA EN EUCARIOTES REQUIERE DE
MULTIPLES MODIFICACIONES ESTRUCTURALES DE LA
CROMATINA: REMODELACION DE LA CROMATINA
- PREDOMINAN LOS ELEMENTOS DE REGULACION POSITIVA,
POR LO QUE LA EXPRESION DE CADA GEN REQUIERE DE
ACTIVADORES
- LA EXPRESION DE UN GEN ES REGULADA POR GRANDES
COMPLEJOS PROTEICOS DE MUCHAS SUBUNIDADES QUE
INTERACCIONAN CON EL DNA EN SITIOS DIFERENTES
AL PROMOTOR
- FISICAMENTE LA TRANSCRIPCION OCURRE EN UN LUGAR
DIFERENTE DE LA TRADUCCION, LO CUAL AGREGA MAS
COMPLEJIDAD AL PROCESO
REGIONES HIPERSENSIBLES
- SON SEGMENTOS DE LA CROMATINA CON MAYOR
SUSCEPTIBILIDAD A SER HIDROLIZADOS POR DNAasas
POR LO CUAL ESTAN MENOS PROTEGIDOS POR LAS
HISTONAS
- CORRESPONDEN A REGIONES CON BAJO GRADO DE
METILACION Y DONDE LAS HISTONAS, SI EXISTEN, SON
MUY SUSCEPTIBLES A ACETILACION, FOSFORILACION O
METILACION
- GENES DE TRANSCRIPCION MUY INTENSA, NO ESTAN
ESTRUCTURADOS EN LA FORMA DE NUCLEOSOMAS, ES EL
CASO DE LOS GENES QUE CODIFICAN PARA rRNA
- SE REQUIERE UNA REMODELACION DE LA CROMATINA,
QUE IMPLICA LA PARTICIPACION DE MULTIPLES ENZIMAS
Y DE LA ACETILACION DE LAS HISTONAS